φ50x30蓋塞注塑模具設計

φ50x30蓋塞注塑模具設計,φ50,x30蓋塞注塑模具設計,50,x30,注塑,模具設計 摘要 塑料制品在生活中無處不在，所以塑料模具在模具產(chǎn)業(yè)中具有舉足輕重的地位，特別是注塑模。所以，對于注塑模具的研究，以及提高注塑件的生產(chǎn)質量具有很重要的意義，本次設計主要是針對蓋塞的注塑模具設計，本文將通過對比分析注塑過程中的工藝，設計一款針對蓋塞生產(chǎn)的注塑模具。本文所設計模具從結構性質出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑件的選擇等方面都進行了詳細的設計。 通過本次模具設計，可以對注塑模具有一個深入的認識，在設計中可以遇到很多細節(jié)上的問題，通過解決這些問題是會使自身對注塑模具設計有一個更進一步的了解，通過零件圖與裝配圖的繪制，可以快速的提高CAD工程圖繪制技能，為以后的設計工作奠定基礎。 關鍵字: 塑料模具；注射機；型腔；澆注系統(tǒng) Abstract Plastic is everywhere in the world today with , Therefore has great development prospects of plastic , especially in Injection Molding ,so the study of plastic injection molds for understanding the production process and improve the quality of products have great significance. This topic mainly aims at bottle cap's mold design, Through to models to carry on the technological analysis and the comparison , This topic embarks from the product mix technology capability and the concrete mold structure , To mold's gating system, the mold formation part's structure, goes against the system, the cooling system, injection molding machine's choice and the related parameter examination, has the detailed design, Simultaneously and simple establishment mold's processing craft. Through the entire design process indicated that this mold can achieve this to model the processing craft which an institute requests. Is the teacup covers injection mold's design according to the topic design's primary mission. Is also designs an injection mold to produce the teacup to cover models a product, realizes the automation to raise the output Through the design, injection mold can have a deeper understanding of the design notes that some of the details to understand the structure you can create a simpler components parts store, and effective improve efficiency; through painting assembly drawing, part drawings, and further deepen the CAD system proficiency, a better understanding of the various parts of mold. Key Words: Plastic Mold；Injection Machine； Mold Cavity；Pouring System 目 錄 第一章 緒論 1 1.1模具簡介 1 1.2模具的定義 1 1.3模具的功能 1 第二章 注塑件的設計 3 2.1 功能設計 3 2.2 材料選擇 3 2.2.1材料性能 3 2.2.2成型特性及條件 3 2.2.3結構工藝性 4 2.3 結構設計 4 2.3.1 壁厚 4 2.3.2 脫模斜度 4 2.3.3 圓角 5 2.4 塑件的尺寸精度及表面質量 5 2.4.1尺寸精度 5 2.4.2塑件的表面質量 5 第三章 注塑成型的準備 6 3.1 注塑成型工藝簡介 6 3.2 注塑成型工藝條件 6 3.3注塑機的選擇 7 3.4 注射機的校核 8 3.4.1 最大注塑量的校核 8 3.4.2 鎖模力的校核 8 3.4.3 噴嘴尺寸校核 8 3.4.4定位圈尺寸校核 8 3.4.5模具外形尺寸校核 9 3.4.6 模具厚度校核 9 3.4.7模具安裝尺寸校核 9 3.4.8開模行程校核 9 3.4.9注射壓力的校核 9 第四章 模具結構設計 10 4.1分型面的確定 10 4.2型腔數(shù)目的確定及其配置 10 4.3澆口確定 11 4.4澆注系統(tǒng)設計 11 4.5模架的確定 12 4.5.1型腔壁厚和底板厚度計算 12 4.5.2模架的選用 13 4.6導向與定位機構 13 4.7頂出系統(tǒng)設計 14 4.7.1脫模力的計算 14 4.7.2推桿脫模機構 15 4.8成型零件工作尺寸的計算 16 4.8.1凹模工作尺寸的計算 16 4.8.2凸模工作尺寸的計算 17 4.8.3中心距尺寸的確定 17 4.8.4小孔型芯直徑 17 4.8.5螺紋型環(huán)的尺寸計算 17 4.9排氣設計 18 4.10溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 18 4.10.1溫度調(diào)節(jié)對塑件質量的影響 18 4.10.2對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 18 4.10.3冷卻系統(tǒng)設計： 19 總結 20 參考文獻 21 致 謝 22 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1模具簡介 模具是近代工業(yè)產(chǎn)品大量生產(chǎn)所依賴的一項重要工業(yè)與技術。模具制造的精密程度和技術層次，對于生產(chǎn)產(chǎn)品的品質，生產(chǎn)原料的有效利用，以及生產(chǎn)力的提高等方面，均有絕對性的影響。 模具作為當今時代工業(yè)產(chǎn)品大量生產(chǎn)的一項重要技術，在生產(chǎn)加工領域具有較高的地位。模具制造的精度及技術等級對于產(chǎn)品質量、原材料的有效利用還有生產(chǎn)效率上都有著重要的影響。 模具業(yè)為一切工業(yè)之母，而模具業(yè)又以塑料模為主。與我們生活息息相關的家電產(chǎn)品，電信產(chǎn)品及汽車零件中，大部分皆為塑料制品。 模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，然而塑料注塑模具在模具領域中有著舉足輕重的地位。例如：家電產(chǎn)品的外殼、汽車內(nèi)飾、外飾等零件中大部分都是以塑料為加工材質的。 科技文明的進步，人類生活水平不斷提高在工業(yè)社會里各產(chǎn)品推陳出新。為達到此目的，必須以模具大量生產(chǎn)，以達到尺寸穩(wěn)定，經(jīng)濟實用的目的。 1.2模具的定義 模具必須具有堅固的“復雜空間”結構體。在操作中，它必須呈密封空間以確保熱熔樹脂在注射壓力及速度下，充填并擠壓模腔時，不會發(fā)生脹裂或溢料。此外還需要適當?shù)胤骄哂信艢饪滓员阍谧⑸涑涮畹亩虝r間內(nèi)，能讓熔融樹脂快速取代這個空間。 在成型周期結束，熱熔樹脂以固化時，可在分型線處打開，在平行開模方向上，沒有任何嵌口的情況下，將成品頂出來。 1 1.3模具的功能 1.復制的功能 將熱熔樹脂填滿由型腔及型芯所構成的密封空間，借助熱交換功能，時期固化被“復制”出來。當然一方面復制成品形狀（加入收縮率）另一方面是復制表面的咬花花紋 2.熱交換功能 （1）熱塑性塑料：將吸收熱量所熔化的樹脂材料所代入的熱量，采用水冷、空冷或者油冷的方式，通過間接的方式將型芯、型腔還有其它模板的熱量吸收，讓樹脂固化。油或水是經(jīng)冷卻循環(huán)管道流暢，這其中牽涉到冷卻速度及冷卻能力。 (2) 熱固性塑料：將通過吸收熱量熔化的樹脂材料注射到模腔內(nèi)部后，利用電加熱的方式間接的傳遞給模腔中的樹脂材料使樹脂發(fā)生固化交聯(lián)，這個過程涉及到固化的速度、能力及程度。 27 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 注塑件的設計 第二章 注塑件的設計 2.1 功能設計 功能設計是對所設計的塑件提出能夠滿足實現(xiàn)設計功能的要求，并且能夠達到預計設定指標。本次設計的構件屬于日常用品，主要用于密封，平時收到外力的沖擊情況較少，塑件所工作的環(huán)境溫度為正常室溫，所以在設計初期考慮到塑件對熱變形、脆化、分解等溫度要求相對較低；其生產(chǎn)批量為中等，所以在設計初期應該考慮到模具的使用年限和生產(chǎn)的成本，在選材的過程中要考慮到諸多因素。 2.2 材料選擇 通常情況下，塑件的材料選擇依據(jù)為其加工時的環(huán)境還有功能要求以及原材料的性能數(shù)據(jù)。對于常溫工作狀態(tài)下的結構件來說,要考慮的主要是材料的力學性能,如屈服應力,彈性模量,彎曲強度,表面硬度等.該塑件對材料的要求首先必須是密封性好,其次才是成型難易和經(jīng)濟性問題。 綜合以上考慮選擇PS（聚苯乙烯）作為注射材料如下： 2.2.1材料性能 PS為熱塑性材料，密度為1.05g/cm3，抗彎強度61-98MPa,抗拉強度35-63MPa,拉伸彈模量3200-3400MPa，收縮率0.5%-0.8%，一般取0.6%.該材料綜合性能好，具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學透光性、電絕緣特性，以及很微小的吸濕性，抗拉抗彎強度高，但耐磨性差，質脆，抗沖擊性差。 2.2.2成型特性及條件 （1）吸濕的性能較差，通常不需要干燥，建議干燥條件為80攝氏度條件下2到3小時。 （2）塑料的加熱溫度對塑料的質量影響較大，溫度過高易于分解熔化溫度180C°-280C°，對于阻燃型材料其上限為250C°，模具溫度40-50C°，注射壓力200-600har。 聚苯乙烯材質特性質地較脆容易出現(xiàn)裂紋，所以其脫離模具的斜度不宜太小，脫模頂出時受力要均勻，熱漲的系數(shù)偏大，所以塑件中最好不要有嵌件。假如有嵌件就會因為兩個件的熱漲系數(shù)相差較大而導致開裂的現(xiàn)象。由于材質的流動性良好所以應考慮模具的間隙良好防止成型時產(chǎn)生飛邊澆口形式一般采用側澆。材料和模具均宜采用高溫，并且注射壓力不宜過高，注射時間適當延長，防止縮孔和變形產(chǎn)生的內(nèi)應力。 2.2.3結構工藝性 零件的壁厚保證均勻，并且均要大于最小壁厚0.8mm以防止產(chǎn)生填充不足的現(xiàn)象。（借助Pro/E 和C-mold、C-flow 等軟件的模擬分析功能） 2.3 結構設計 塑件的結構工藝性是指其結構能適應成型工藝方法，在實際生產(chǎn)過程中，成型工藝會對塑件的形狀、結構、尺寸精度等方面提出要求，這樣可以降低模具的復雜程度以及制造難度，能夠降低產(chǎn)品成本。設計工作者通過塑件結構工藝性分析，可以提前了解塑件的加工難點，為接下來的模具制造的可行性提出依據(jù)。 2.3.1 壁厚 各種各樣注塑件，無論是板壁還是結構件，根據(jù)設計要求一定要有壁厚，并且厚度合理能保證強度。通常來說再滿足力學性能的前提要求下壁厚不宜太大，這樣不僅能夠節(jié)省原材料還能夠降低成本，最重要的是還能縮短塑件的冷卻時間提高其生產(chǎn)效率；而且厚度太大還會出現(xiàn)縮痕、凹陷等質量問題，下面介紹的是PS的壁厚推薦值： 最小壁厚mm 小型件壁厚mm 中型件壁厚m 大型件壁厚mm 0.75 1.25 1.6 3.2~5.4 該塑件屬于小型件,從圖1上看,塑件的壁厚基本均勻，利于成型。 圖1 裝配圖 2.3.2 脫模斜度 一般注塑件在成型的過程中需要冷卻，冷卻過程產(chǎn)品會發(fā)生收縮，這樣塑件會禁錮在型芯或者凸模上，這樣會促使脫模力過大而是塑件表面受損，所以塑件應具有一定的脫模斜度，以保證分模順利，一下是PS脫模斜度的推薦值： 制件外表面35′~1.35° 制件內(nèi)表面 30′~1° 2.3.3 圓角 注塑件外輪廓的過渡和臂之間的連接處，通常采用圓角連接，只有當明確特殊要求是才會采用尖角。尖角很容易發(fā)生應力集中，在受到?jīng)_擊時容易發(fā)生破裂。圓角不僅利于物料填充還有利于脫模和融料在模具內(nèi)部的流動性，本次設計中圓角定為R1。 2.4 塑件的尺寸精度及表面質量 2.4.1尺寸精度 （1）尺寸精度的選擇；注塑件的尺寸精度是其制造質量的衡量標準，在實際設計過程中再滿足預定指標的前提下一般會降低精度，這樣可以節(jié)省制造過程中的成本還會降低制造難度。在實際加工過程中對塑件的精度要求，要根據(jù)尺寸公差來定。本設計的設計精度為四級精度。 2.4.2塑件的表面質量 表面質量這個概念特別重要，包含了微觀的幾何形狀等技術指標而且也并不單純是表面粗糙度的問題。表面缺陷是塑件的質量指標，它包括益料、缺料與飛邊、氣孔、翹曲、凹陷等問題。塑件表面的粗糙度主要取決于型腔表面粗糙度，一般型腔表面粗糙度要比塑件搞一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得PS拋光后順紋路方向的表面粗糙度為0.02m，垂直紋路方向的表面粗糙度為0.26m。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 注塑成型的準備 第三章 注塑成型的準備 3.1 注塑成型工藝簡介 注塑成型工藝主要是利用塑料的可模塑性和可擠壓性，首先將通過注塑機的料斗將粒狀或者粉狀的物料加入到高溫的料筒能熔化，使物料成為熔體，然后在柱塞的高壓推動下，以一個比較大流速注射到溫度相對較低的閉合的模具中，并且進過一個保壓冷卻的過程，便可開啟模具脫出一個具有形狀和尺寸的塑料制件。 3.2 注塑成型工藝條件 1）溫度；注塑成型整個工藝過程中料筒、噴嘴、模具等溫度都需要控制。料筒的最高溫度一般稍微比噴嘴的溫度略大，這樣可以防止融料發(fā)生“留涎現(xiàn)象”；模具體的溫度通常通過冷卻系統(tǒng)控制；模具的溫度一定要低于塑料的熱變形溫度，這樣能夠避免塑件的翹曲和變形，還能夠保證塑件具有較高的尺寸精度和形狀精度。PS料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表3-1所示。 表3-1 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù) 料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度/℃ 模具溫度/℃ 熱變形溫度 /℃ 后段 中段 前段 1.82MPA 0.45MPA 150~210 170~230 190~250 240~250 5~75 65~96 —— 2）壓力；整個注射成型的過程所具有的壓力分別為：注射壓力、背壓力、保壓壓力。注射壓力的主要作用是用來克服融料向型腔流動的阻力，可以增加充模的速度并可以對融料起到壓實的作用。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后腿時所受到的壓力，背壓力不僅可以增大熔體的密實度，還能夠驅除留在物料中的空氣，根據(jù)實際生產(chǎn)的經(jīng)驗背壓力一般取3.4MPA到27.5MAPA；保壓壓力，它的大小與塑件的壁厚、材料及形狀有關。 3）時間：成型周期定義為完成一次注塑成型所需要的時間。這個周期包括：注塑、保壓、冷卻還有其它的時間總和，（其他時間包含開模、脫模、閉模等時間）。在滿足不影響質量的前提下應該遵守盡量縮短這個周期的原則，這樣能夠提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，在這個周期中最重要的是注塑和冷卻的時間，通常情況下注塑時間為3s到5s，保壓時間為20s到120s,冷卻時間通常為30s到120s。 3.3注塑機的選擇 由公稱注射量選定注射機 1.零件體積及質量估算（可用Pro/E 等模擬軟件的模擬分析功能） （1）單個塑件 體積V=11.22cm3 質量m=11.22×1.05=11.78g (2 ) 兩個塑件和澆注系統(tǒng) 總體積V=29.13cm3 總質量m總=30.63g 從實際注射量應在核定注射量的20%-80%之間考慮，初選額定注射量在60cm3以上的臥式注射成型機XS-ZY-60，該設備的技術規(guī)范見表1： 表1 XS-ZY-60注射成型機的技術規(guī)范 注 射 裝 置 一次注射量/cm3 60 柱塞直徑/mm 38 注射壓力/Mpa 122 最大注射面積/mm2 130 噴嘴孔直徑/mm φ4 噴嘴球半徑R/mm R12 噴嘴移動距離/mm 120 合 模 裝 置 拉桿內(nèi)間距/mm 190×300 壓板尺寸/mm 330×440 模板行程/mm 180 模具厚度/mm 70-200 模板最大開距/mm 380 合模力/KN 500 其 他 頂出行程 中心頂出 380 注射機頂桿直徑/mm φ16 定位圈尺寸/mm φ55 3.4 注射機的校核 3.4.1 最大注塑量的校核 為了保證注塑件的質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑量的百分之二十到百分之八十范圍內(nèi)，最大可以達到百分之八十，最小不能夠小于百分之十。為了能夠保證注塑件的質量，通常選擇的范圍在百分之五十到百分之八十。 最大注射量×80%=60×80%=48cm3>11.22cm3 滿足要求。 3.4.2 鎖模力的校核 Ｆs=1.2×35×9.0746×100=38113.32=38.113(t) （3-1） Ｆs ----鎖模力（Ｎ） K---安全系數(shù)，約為1-1.2 p----型腔平均壓力（ＭＰa） As---塑件在分型面上的投影面積（cm2） 取P=35Mpa A=πr2=3.14×172=9.0746(cm2) （3-2） Fs=1.2×35×9.0746×100=38113.32=38.113(t) 而XS-ZY-60的鎖模力為550t，能滿足要求 3.4.3 噴嘴尺寸校核 在實際工況環(huán)境下，注射機噴嘴球面半徑R1要比主流道襯套始端面的求半徑R2小1到2毫米，注射機噴嘴直徑d要比主流道小端直徑達0.5到1毫米，如圖2所示，注塑機噴嘴的尺寸是標準的，模具的加工制造要以它為準。 圖2 噴嘴 3.4.4定位圈尺寸校核 注塑機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注塑模端面凸臺徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺高度應小于定位孔深度。 3.4.5模具外形尺寸校核 注塑機工作臺面的有效尺寸規(guī)定應該大于注塑模外形尺寸。模具長與寬方向的尺寸應該與注塑機拉桿的間距保持良好，其應至少有一個方向的尺寸能夠保證穿過拉桿間的空間裝載注塑機的工作臺面上。因模具外形尺寸為200mm×200mm×230mm長與寬小于XS-ZY-60注射機的拉桿空間，膜厚又在允許范圍內(nèi)故合格。 3.4.6 模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式：H HH XS-ZY-60注射機允許模具的最小閉合高度為200mm最大閉合高度為300mm而型號為QJ842.2-84的標準模架厚度為230mm，符合上述要求 所以滿足要求。 3.4.7模具安裝尺寸校核 通常注塑機的定模板與動模板臺面上回有很多不同間距的T型槽或者螺釘，它們是用于固定模具用的。模具安裝固定的方式為：壓板與螺釘固定。采用壓板固定時，通常在模具的固定板附近會有螺孔，一般中小型模具會用這種方法，因為它具有較高的靈活性；采用螺釘固定的通常為大型模具，模具的動、定板上的螺孔之間的距離要與注塑機模版臺面上的螺孔相一致。 本次設計的模具屬于小型模具，采用壓板固定的方法，其外形吃尋為200×400。 3.4.8開模行程校核 XS-ZY-60注射機最大開模行程為300，而本塑件所需開模距 S=H1+H2+(5-10) （3-3） S—注射機的最大開模行程 H1—塑件脫模距離 H2—包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度 S =20+70+（5-10）=95-100mm<300mm 故合格 3.4.9注射壓力的校核 注射壓力由XS-ZY-60注射機的注射壓力為122MPa而本塑件注射壓力為60-100MPa 因此滿足要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 模具結構設計 第四章 模具結構設計 4.1分型面的確定 型芯與型腔在模具閉合的情況小所接觸的面稱為分型面。分型面的位置通常設置在注塑件斷面尺寸峰值處，這樣可以方便脫模。本次設計的分型面位置如圖3所示。 圖3 分型面 4.2型腔數(shù)目的確定及其配置 模具型腔的確定方法可分為：脫模力、注射機的最大注射量、注塑件精度、經(jīng)濟性等方法來確定。 該零件主要從經(jīng)濟性上考慮來確定型腔。通常大批量生產(chǎn)需要采用多型腔，而小批量或者試制件較多采用單型腔或者少型腔，本次設計注塑模具所生產(chǎn)的零件屬于中等產(chǎn)量，固模腔數(shù)定為兩個，通過注射機的一次注射能夠生產(chǎn)兩個塑件。如圖4所示模腔可有效的解決模腔充滿的平衡問題。 圖4模腔 能夠保證型腔在同一時間充滿。這個平衡澆鑄模具系統(tǒng)，從分流道澆口及型腔，其形狀、圓角、尺寸、模壁的冷卻條件都是一模一樣的。 4.3澆口確定 PS材料的流動性比較好，適合各種你澆口，本次設計選用側澆口，這樣不僅不影響外觀還會簡化模型結構。 4.4澆注系統(tǒng)設計 模具中注塑機噴嘴開始到型腔入口為之的塑料熔體的流動通道即為注塑模具的澆注系統(tǒng)，它的組成分別是：主流道、分流道、冷料穴、澆口。它向型腔內(nèi)部傳質、傳壓、傳熱的情況是決定注塑件外表面質量的主要參考。它的布置影響了模具的加工難度成型的難度，所以澆注系統(tǒng)對于注塑模具來說非常重要。 如圖5所示澆注系統(tǒng)一般有主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成。其作用是使來自注射機的熔體，穩(wěn)定而順利地流入并充滿全部型腔，同時，再充模的過程中將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以保證塑件的完整成。 圖5 澆注系統(tǒng) （1）主流道 上端直徑d=注射機噴嘴直徑+1mm=5mm， R=噴嘴球半徑+2mm=14mm 下端直徑D=φ10mm。 （2）冷料穴 本模具采用Z型冷料穴，C=D=10mm。 （3）分流道 分流道是主流道和澆口之間的通道。再多型腔模中一般均設置分流道。為了便于制造本模具分流道為半圓形，只設在動模一側。分流道寬度同主流道直徑，高度h=4mm,長度l=1-2.5D=16mm。 （4）澆口 考慮到零件的適用場合及外觀要求，采用點交口，澆口寬度b=2mm，長度h=0.8mm. （5）定位環(huán)及澆口套 根據(jù)注射機定模板中心孔尺寸，選定定位環(huán)尺寸φ55mm,澆口套公稱直徑為φ20mm.其他尺寸根據(jù)相關情況選定。 4.5模架的確定 4.5.1型腔壁厚和底板厚度計算 在注塑成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應該具有足夠的強度和剛度。如果型腔壁厚和底版的厚度不夠，當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應力超過型腔材料本身的許用應力[]時，型腔將導致塑性變形，甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對型腔進行強度和剛度的計算，尤其對重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能僅憑經(jīng)驗確定。 根據(jù)大型模具按剛度條件設計，按強度校核；小型模具按強度條件設計，按剛度校核原則： 圓形底板厚的計算從剛度的觀點出發(fā)　型腔最小壁厚 Ｓc=r[(Eδ/rp-μ-11-μ+Ｅδ/rp)1/2-1] (4-1) =34[(Eδ/rp-μ-11-μ+Ｅδ/rp)1/2-1]=2.278mm E---塑料的彈性模量（3200-3400MP） δ=δ1=5mm r-----型腔平均內(nèi)徑34mm P-----型腔內(nèi)熔體壓力一般取25-45MPa取30MPa μ----泊松比0.25 從強度的觀點出發(fā)型腔最小壁厚為 S c=r{([σ]/ [σ]-2P)}1/2-1 (4-2) =3.012mm 4.5.2模架的選用 本設計中所選用的模架為中華人民共和國航天工業(yè)部部標準QJ842-866-84中的標準模架，該標準已在1984-09-05發(fā)布（1）模仁尺寸的確定 因為采用的是整體嵌入式凹模和整體式凸模，所以模架的大小可以任意制定，模架所承受的力最終是傳遞到凸模與凹模上，為了節(jié)省材料和減小模具外形尺寸，模架的取值越小越理想，但在實際工作環(huán)境狀況下要考慮冷卻的因素所以為了留給冷卻系統(tǒng)足夠的空間，本次設計所采用的模架大小為200×180mm。 （2）凸、凹模尺寸的確定 由于凸模與凹模受到力的作用，它們的尺寸需要進行強度或者剛度的校核。更具上文的計算的出來的結果，只要幫正凹模的長邊寬度達到4mm就能夠滿足剛度要求，所以理論取上不小于4mm的值就能夠滿足設計要求。但在實際工況下應考慮導柱與導套還有螺釘與冷卻水孔等對模架的強度與剛度有著削弱的作用，所以現(xiàn)實生產(chǎn)環(huán)境中一般取值要比理論取值大很多，在本文所設計的注塑模具中，型腔到模具邊的單邊寬度選取為30.05mm，取模仁到模具邊寬度為13mm。所以凸、凹模尺寸為200×150mm。 （3）模具高度尺寸的確定 合理的厚度是怎樣選擇的，一般有兩個尺寸需要考慮： 凹模厚度；為了達到塑件的厚度要求本設計中凹模厚度取24mm 推桿推出距離；在模具分模的時候一般注塑件是粘連在型芯上的，這就需要通過推桿利用外力推出一定的距離才能夠使塑件脫離型芯，本次設計中，注塑件的高度大約為35mm，粘連在型芯上的尺寸大約為19mm，所以滿足推出的距離大于19mm就能夠滿足塑件與型芯相分離。但由于本設計所采用的是借助斜面推出為了確保塑件能夠穩(wěn)定推出設定推桿的推出距離為21mm。 4.6導向與定位機構 本模具采用導柱導向機構。 （1）本次設計采用有肩的導柱。 （2）導柱的布置：為了確保動模與定模合模方向一致，故采用直徑相同的導柱進行不對稱布置。為了確保型芯不會破損，導致設計在動模那一側，本次設計注塑模具，采用正裝形式。 導柱：國家標準規(guī)定了兩種結構形式，分為帶頭導柱和有肩導柱，大型而長的導柱應開設油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導柱導向的摩擦。若導柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具。 導套：導套分為直導套和帶頭導套，直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結構，帶頭導柱軸向固定容易。 4.7頂出系統(tǒng)設計 注塑件的脫模要求不同這樣對頂出系統(tǒng)也提出了不同要求，但是頂出結構所要達到的目的基本上是一致的，在注塑件開模頂出的過程中要保證其不會受損，還得保證在頂出的過程中注塑件能夠保留在動模中，本次設計的頂出系統(tǒng)采用一次脫模機構。 （1）推桿數(shù)量及結構形式 根據(jù)推桿布置許可空間，每個制品需設4根推桿，共8根；推桿頭部直徑為φ8. （2）頂出機構的導向 通常推桿會安裝在頂出固定板與頂出板之間，其中頂出板的工作過程中的導向是特別重要的，導向出現(xiàn)問題推桿會發(fā)生折斷變形等問題。頂出機構的導向裝置可選用頂板導柱和導套導向（兩套，對稱布置），導柱、導套公稱直徑為φ14mm。 （3）拉料桿 如前面澆注系統(tǒng)所示，采用球形型拉料桿，公稱值φ8mm。 （4）頂出距離 為確保頂出時塑件能完全脫離動模，頂出距離不小于20mm。 4.7.1脫模力的計算 圓形塑件斷面的脫模力 δ=δ1=5mm (4-3) k=1+fsinxcosx≌1 是無因次系數(shù) s---塑料平均收縮率（%） 0.6 E---塑料的彈性模量（3200-3400MP） l---塑件對型芯的包容長度（82mm） f---塑件與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，常?。?.1-0.2） ψ---模具型芯的脫模斜度 （0°） A---是盲孔塑件型芯在脫模方向上的投影面積 通孔塑件A=0 4.7.2推桿脫模機構 推桿脫模機構，其結構簡單合理，具有方便制造、方便更換、工作效果好等特點、在模具制造過程中較為常用。工作時直接與塑件相接觸，開模后能夠將塑件直接推出模具內(nèi)部。 推桿的很截面通?？梢苑譃閳A形、橢圓形、或者方形等形狀，通常根據(jù)注塑件的頂出部位來確定，實際生產(chǎn)中最常見的就是圓形截面；推桿可分為兩種：第一種普通推桿單純的起到推出注塑件的作用，第二章成型推桿不能能夠滿足第一種作用而且還能夠參與局部成型。 1.推桿的強度，剛度的校核 推桿的尺寸 (4-4) ψ---是安全系數(shù) 取=1.5 l ---是推桿長度（90mm） F---是脫模力 n---是推桿的數(shù)目 E---是推桿材料的彈性模量（MP） 根據(jù)以上計算推桿的直徑大于其在滿足剛度.強度時的最小直徑，所以推桿直徑的尺寸滿足要求 推桿強度的校核 σ----是推桿材料的許用應力 σ1------是推桿所受的應力 2）推桿的固定形式：最常見的推桿形式就是固定板中的形式，除此之外還有很多種形式例如，螺釘緊固等其他形式。 4.8 成型零件工作尺寸的計算 成型零件的工作尺寸是指凸模與凹模構成塑件的尺寸。通常計算方法分為兩種：第一種方法比較復雜是通過極限收縮率、極限制造公差和磨損量來進行計算的，能夠保證尺寸精度，第二種方法比較簡單是平均值法，它是按照平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算的；本次設計所采用的是第二種方法，平均值法。 圖6 成型零件 如圖6所示 材料為PS、收縮率為0.5%-0.8%，則塑料的平均收縮率 S=0.5%+0.8%/2=0.65% 4.8.1 凹模工作尺寸的計算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設計模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。 （1）凹模徑向尺寸的計算 Am+δ1＝［(1+s)As-xΔ］+δ1 (4-5) ＝[(1+0.065)×33.79-3/4×0.42] +0.14 =33.695+0.14 (2)凹模深度尺寸 Ｈm+δ1＝［(1+s)Ｈs-2/3Δ］+δ1 =[(1+0.065)×23.84-2/3×0.32] +0.17 =23.995+0.1 4.8.2凸模工作尺寸的計算 (1)凸模徑向尺寸 Ｂm-δ1＝［(1+s)Ｂs+xΔ］-δ1 （4-6） ＝[(1+0.065)×24.16+3/4×0.3] -0.17 =24.557-0.17 Ｂm-δ1＝［(1+s)Ｂs+xΔ］-δ1 =[(1+0.065)×6+3/4×0.18] -0.06 =6.1740-0.06 （2)凸模高度尺寸 hm-δ1＝［(1+s)hs+2/3Δ］-δ1 （4-7） ＝[(1+0.065)×19+2/3×0.32] -0.17 =19.340-0.17 4.8.3中心距尺寸的確定 型芯之間或成型孔之間等中心距尺寸 Cm±δ1／２＝［(1+s)Cs+xΔ］±δ1／２ （4-8） ＝[(1+0.0065)×6]±0.03 =6.039±0.03 4.8.4小孔型芯直徑 dm-δ1＝［(1+s)ds+3/4Δ］-δ1 （4-9） ＝[(1+0.065)×6.09+3/4×0.18] -0.06 =6.2650-0.06 4.8.5螺紋型環(huán)的尺寸計算 (1)螺紋型環(huán)的大徑尺寸 ＤＭ大+δ中＝［(1+s)Ｄs大-Δ中］+δ中 (4-10) ＝[(1+0.065)×29.75-1] +0.25 =28.943+0.25 (2) 螺紋型環(huán)的中徑尺寸 ＤＭ中+δ中＝［(1+s)Ｄs中-Δ中］+δ中 (4-11) ＝[(1+0.065)×26.75-1] +0.25 =25.923+0.25 (3) 螺紋型環(huán)的小徑尺寸 ＤＭ小+δ中＝［(1+s)Ｄs小-Δ中］+δ中 (4-12) ＝[(1+0.065)×23.75-1] +0.25 =23.904+0.25 δ中＝（１/６-１/３）Δ中　　?。ā”居嬎阒腥ィ?４Δ中） Δ中按金屬螺紋公差精度最低級選取　　（?。保? 4.9排氣設計 注塑的過程中出了模腔內(nèi)原有的空氣之外，還會有塑料原本所帶水分產(chǎn)生的水蒸氣，塑料均布分解也會產(chǎn)生會發(fā)的氣體，還有一些別的氣體等，假如這些氣體不能順利的排出，就會在塑件上行程氣泡，表面輪廓不清晰，不能夠完全填充型腔等問題。 模具排氣的方法有很多，例如，利用型芯、推桿、分型面、氣槽等都可以進行排氣。本次設計零件采用一模兩型腔形式，所以利用推桿或者分型面都可以進行排氣，不需要單獨考慮特殊的排氣方式。 4.10溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 在實際生產(chǎn)過程中，模具的溫度對生產(chǎn)效率和塑件成型有著直接的影響。由于材質的不同，成型工藝和材料的性能也有差別，那么對于模具溫度的要求也是不相同的。一般的模具通過通入常溫的水來進行冷卻，模具溫度通過調(diào)節(jié)水流量來調(diào)節(jié)，為了能夠縮短周期還可以通過降低水溫的辦法來提高冷卻速度，提高成型效率。本次設計推薦的成型溫度為170到280攝氏度，模具溫度為20到70攝氏度。 4.10.1溫度調(diào)節(jié)對塑件質量的影響 1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率； 2）模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形； 3）對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)。 4.10.2對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 1）根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式； 2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質量； 3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； 4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉； 從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產(chǎn)率。 4.10.3冷卻系統(tǒng)設計： ①設計原則 1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； 2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好； 3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。 4）澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳； 5）應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃ 6）冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔。 7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。 具體措施是布置冷水水管。 （1）冷卻水管直徑 φ8mm。 （2）冷卻回路的形式 型腔和型芯一樣均采用單一矩形回路。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 總結 總結 通過查閱資料，請教老師，了解了注塑模具方面相關知識，是我在較短的時間里對注塑模具有了一個全新的認識和全新的理解。本文所設計的蓋塞注塑模具主要完成了以下工作： （1） 本文介紹了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況及本次設計模具的只要內(nèi)容。 （2） 確定了模具的澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、結構系統(tǒng)。 （3） 對各個系統(tǒng)進行經(jīng)驗計算及強度交合，確定該磨具的脫模機構。 畢設設計是大學學習的一個總結，也是大學生涯的最后一課，是對大學四年所學知識的檢驗。伴隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，模具已然成為生產(chǎn)中的主力加工方式，通過這次畢業(yè)設計對我的專業(yè)知識得到了鞏固，使我對注塑模具的設計有了全新的認識。由于本人水平有限，在本次設計中仍然存在很多不足之處，希望老師批評指正。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 參考文獻 [1]齊曉杰 塑料成型工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社.2005.2 [2]申開智 塑料模具設計與制造.化學工業(yè)出版社.2006.2 [3]王孝培.塑料成型工藝及模具簡明手冊.機械工業(yè)出版社 .2000.6 [4]顏智偉.塑料模具設計與機構設計國防工業(yè)出版社 .2006.6 [5]周小玉.實用模具技術手冊.機械工業(yè)出版社.2002.11 [6]中華人民共和國航天部部標準.QJ中華人民共和國航天工業(yè)部批準.1986-03-01 [7]催曉利.中文版CAD工程制圖.清華大學出版社.2006.8 [8]周斌興.塑料模具設計與制造實訓教程.國防工業(yè)出版社.2004.8 [9]翁其金.塑料模塑工藝與塑料模設計.北京：機械工業(yè)出版社.2005.4 [10]全滌塵 宋放之.現(xiàn)代模具制造技術.北京：機械工業(yè)出版社.2001.1 [11]王伯平.互換性與測量技術基礎.機械工業(yè)出版社.1999.9 [12]Gu P，Yan X．Neural network approach to the reconstruction of free form surface for reverse engineering．Computer Aided Design，1995:54-64 [13]Chan V H，Bradley C，Vickers G W．A multi-sensor approach to automating co-ordinate measuring machine-based reverse engineering．Computers in Industry，2001:105-115 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 致 謝 大學四年的生活轉瞬即逝，畢業(yè)設計是大學的最后一個過程，是對這四年多學知識的總結，通過本次畢業(yè)設計，鞏固了機械制圖、機械原理、機械設計等專業(yè)知識。對機械設計制造與加工有了更深層次的認識，達到了學習的目的，為以后從事設計工作奠定了堅實的基礎。在此感謝我的指導老師陳老師，對我專業(yè)知識上的悉心指導，還要感謝全體機械組對我關心過指導過的老師，也要感謝大學四年一起同窗的同學給予的幫助，在此對你們表示由衷的感謝！