框注射模具設計【3張CAD圖紙+畢業論文】

框注射模具設計【3張CAD圖紙+畢業論文】,3張CAD圖紙+畢業論文,注射,模具設計,CAD,圖紙,畢業論文 框注射模具設計 1.1塑料與塑料工業的發展 1.1.1塑料工業的發展歷史及現狀 早在19世紀以前，人們就已經利用瀝青、松香、琥珀、蟲膠等天然樹脂。1868年將天然纖維素硝化，用樟腦作增塑劑制成了世界上第一個塑料品種，稱為賽璐珞，從此開始了人類使用塑料的歷史。從此開始了人類使用塑料的歷史。1909年出現了第一種用人工合成的塑料-酚醛塑料。1920年又一種人工合成塑料-氨基塑料(苯胺甲醛塑料)誕生了。這兩種塑料當時為推動電氣工業和儀器制造工業的發展起了積極作用。 到20世紀20、30年代，相繼出現了醇酸樹脂、聚氯乙烯、丙烯酸酯類、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。從40年代至今，隨著科學技術和工業的發展，石油資源的廣泛開發利用，塑料工業獲得迅速發展。品種上又出現了聚乙烯、聚丙烯、不飽和聚酯、氟塑料、環氧樹脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亞胺等等。 1.1.2 產品結構與技術進步 塑料管材應用領域含蓋了建筑、農業、水利、通訊、市政和日常生產生活等各個方面，其生產和應用及加工設備無疑是中國發展最快的產品之一。九十年代中期中國引進了第一條鋁塑復合生產線，現國內能夠提供鋁塑管材生產線的企業超過了50家，其關鍵技術如鋁管的焊接，鋁塑的復合等普遍得到了很好解決。同期內，開發成功并形成批量生產的還包括無規共聚聚丙烯管、交聯聚乙烯管、塑料不銹鋼復合管、鋼塑復合管、大口徑雙壁波紋管和纏繞管等建筑管材加工設備。給水用／燃氣用埋地聚乙烯（PE）管材機組開發也是近年來消化吸收先進技術較快的一種產品。關鍵技術為：適用于加工中、高密度聚乙烯（MDPE，HDPE）的高速、高效的的單螺桿擠出機，具有混煉效果好、滯留時間短、不產生熔跡線和對精確的機頭及先進的定型、冷卻、牽引、測厚和切割等配置。 我國具有全部知識產權的新產品新技術不斷涌現。被國外科學家譽為“真正的發明”的電磁動態擠出機，經過以華南理工大學瞿重平教授為首的研究人員和業內廣大工程技術人員的堅持不懈的努力，在理論上得到進一步完善。同時，在應用中得到了穩步擴展，不僅成功的在注射、擠出和吹塑成型技術上得到應用，在反應擠出混煉設備上也通過了國家級的鑒定，批量投向市場。由電磁動態擠出機組成的PE，PP片材生產線，已基本上占了廣東省市場。廣東泓利機械有限公司黃步明總經理經過多年潛心研制成功的四缸直鎖注射機，在歐美日等八國家和地區注冊了發明專利。結束了我國如視聽光盤，儀器儀表等精密塑料件加工全部依賴進口設備的狀態。日前已批量生產從300KN-10000KN各種規格的產品，產值達8000多萬元。北京化工大學江波教授和北京鳳記塑料機械有限責任公司先后研制了磨盤式混煉擠出機，物粒通過螺桿傳送，多級磨盤研磨，混合煉塑，同傳統混煉設備比較，提高了物粒細化，分散等混煉效果。擴大了加工原料的適應范圍，對于加工磁性，納米等復合塑料具有顯著的優勢。北京建誠機械有限公司等研制成功的全鋼塑料異型材擠出機、機頭和窗框拼裝裝置，同時解決了復合、發泡、共擠、切割和焊接等關鍵成型技術，引起了國內外同行的關注。近年研制成功，技術上有所突破的還有全電子注射機，無拉桿大型注射機，磁性注射機，木塑擠出生產線，超高分子量聚乙烯管材生產線等，其主要技術經濟指標大多數達到或接近國際先進水平。 1.2中國塑料模具工業的發展現狀 我國塑料模工業從起步到現在，歷經半個多世紀，有了很大發展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產品的水平，而且還采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。還能生產厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距，具體數據見表一。 ? 成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%，與國外的50～80%相比，差距較大。 ? 在制造技術方面，CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電器的企業為代表，陸續引進了相當數量的CAD/CAM系統，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric 。Technology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業中，實現了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發展。近年來，我國自主開發的塑料模CAD/CAM系統有了很大發展，主要有北航華正軟件工程研究所開發的CAXA系統、華中理工大學開發的注塑模HSC5.0系統及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術創造了良好條件。 近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并且出現了一些國產的商品化的熱流道系統元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業國家已達到70%-80%相比，仍有很大差距。據有關方面預測，模具市場的總體趨熱是平穩向上的，在未來的模具市場中，塑料模具的發展速度將高于其它模具，在模具行業中的比例將逐步提高。隨著塑料工業的不斷發展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發展將高于總量發展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數，所以，從減少進口、提高國產化率角度出發，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業的快速發展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經濟增長點，高速公路的迅速發展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業中的需求量巨大；家用電器行業在“十五”期間將有較大發展，特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產品方面，除了彩電等音像產品外，筆記本電腦和網機頂盒將有較大發展，這些都是塑料模具市場的增長點政策的。 1.3中國未來塑料模具將向大、精、長壽命發展 目前，塑料模具在整個模具行業中約占30％左右。專家預測，在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發展速度將高于其他模具。隨著塑料工業的不斷發展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發展將高于總量發展速度。 ? ?在今后我國塑料模具業主要發展方向上。首先要提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業的發展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用實大力推廣。為此，要制訂統一的國家標準，并嚴格按標準生產；要逐步形成規模生產、提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；要進一步增加標準件規格品種，提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例。 其次要開發新的塑料成型工藝和快速經濟模具，以適應多品種、少批量的生產方式。在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD／CAM／CAE技術。CAD／GAM技術已發展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD／CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業普遍可以接受的程度，為其進一步普及創造了良好的條件；基于網絡的CAD／CAM／CAE一體化系統結構初見端倪，將解決傳統混合型CAD／CAM系統無法滿足實際生產過程分工協作要求的問題，CAD/CAM軟件的智能化程度也將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業中發揮越來越重要的作用。 與此同時，還要加強研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程的研究。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現逆向工程是塑料模CAD／CAM的關鍵技術之一，研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現逆向工程的必要前提。 ?此外，應用優質模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量十分必要，要加快熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術的推廣應用。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節省塑料制件的原材料和節約能源。而制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本，目前已在汽車和家電行業中逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統的注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制，而且其常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因而，開發氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。而為了確保塑料件精度，繼續研究發展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。 1.4中國模具工業技術與國外的差距 雖然我國模具總量目前已達到相當規模，模具水平也有很大提高，但設計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業發達國家許多。當前存在的問題和差距主要表現在以下幾方面：? ⑴.總量供不應求? 國內模具自配率只有70%左右。其中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有50%左右。? ⑵.企業組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構均不合理 我國模具生產廠中多數是自產自配的工模具車間（分廠），自產自配比例高達60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！?、“小而精”。國內大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進出口之比為3.7﹕1，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。? ⑶.模具產品水平大大低于國際水平，生產周期卻高于國際水平 產品水平低主要表現在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結構等方面。 ⑷.開發能力較差，經濟效益欠佳 我國模具企業技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創造產值約合1萬美元，國外模具工業發達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業還沿用過去作坊式管理，真正實現現代化企業管理的企業較少。 造成上述差距的原因很多，除了歷史上模具作為產品長期未得到應有的重視，以及多數國有企業機制不能適應市場經濟之外，還有下列幾個原因： ⑴.國家對模具工業的政策支持力度還不夠 ⑵.人才不足，科研開發及技術攻關投入太少? ⑶.工藝裝備水平低，配套性不好，利用率低 ⑷.專業化、標準化、商品化程度低，協作能力差 ⑸.模具材料及模具相關技術落后 第2章 制品原料工藝性能的分析 2.1塑件材料的選擇及其結構分析 1結構分析： 2.塑件材料的選擇：選用ABS（即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）。 3.色調：黑色。 4.生產批量：大批量。 5.塑件的結構與工藝性分析： （1）結構分析 塑件為手機外殼的上半部分，應有一定的結構強度，由于中間有手機的按鍵及手機顯示屏，后面有與后蓋聯接的塑料倒扣，所以應保證它有一定的裝配精度；由于該塑件為手機外殼，因此對表面粗糙度要求不高。 （2）工藝性分析 精度等級：采用5級低精度 脫模斜度：塑件外表面 40′－1°20′ 塑件內表面 30′－1°（脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內，塑件外形以型腔大端為準，塑件內形以型芯小端為準。） 2.2 ABS的注射成型工藝 2.2.1 注射成型工藝過程 （1）預烘干--→裝入料斗--→預塑化--→注射裝置準備注射--→注射--→保壓--→冷卻--→脫模--→塑件送下工序 （2）清理模具、涂脫模劑--→合模--→注射 2.2.2 ABS的注射成型工藝參數 （1）注射機：螺桿式 （2）螺桿轉速（r/min）：30——60（選30） （3）預熱和干燥：溫度（°C） 80——85 時間 (h) 2——3 （4）密度（g/ cm3）:1.02——1.05 （5）材料收縮率（℅）：0.3——0.8 （6）料筒溫度（°C）：后段 150——157 中段 165——180 前段 180——200 （7）噴嘴溫度（°C）：170——180 （8）模具溫度（°C）：50——80 （9）注射壓力（MPa）：70——100 （10）成形時間（S）：注射時間 20——90 高壓時間 0——5 冷卻時間 20——120 總周期 50——220 （11）適應注射機類型：螺桿、柱塞均可 （12）后處理：方法 紅外線燈、烘箱 溫度（°C） 70 時間（h） 2——4 2.3 ABS性能分析 2.3.1使用性能： ①綜合性能良好，沖擊韌度、力學強度較高，且要低溫下也不迅速下降。 ②耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學性和電氣性能良好。 ③水、無機鹽、堿、酸對ABS幾乎無影響。 ④尺寸穩定，易于成型和機械加工，與372有機玻璃的熔接性良好，經過調色可配成任何顏色，且可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。 2.3.2 成型性能： ①無定型塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種確定成型方法及成型條件。 ②吸濕性強，含水量應小于0.3％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。 ③流動性中等，溢邊料0.04mm左右（流動性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 ④比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為250 °C左右比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑件，模溫宜取 50——60 °C，要求光澤及耐熱型料宜取 60——80 °C。注射壓力應比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑機時料溫為 180——230 °C，注射壓力為 100——140 MPa，螺桿式注塑機則取 160——220 °C，70——100 MPa為宜。 ⑤易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統對斜流的阻力，模具設計時要注意澆注系統，選擇好進料口位置、形式。摧出力過大或機械加工時塑件表面呈“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。 ⑥ABS在升溫時粘度增高，塑料上的脫模斜度宜稍大，宜取1 °以上。 ⑦在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。 2.4 ABS主要技術指標： 表1-1 熱物理性能 密度(g/ cm3) 1.02—1．05 比熱容(J·kg-1K-1) 1255—1674 導熱系數 (W·m-1·K-1×10-2) 13.8—31.2 線膨脹系數 (10-5K-1) 5.8—8.6 滯流溫度(°C) 130 表1-2 力學性能 屈服強度（MPa） 50 抗拉強度(MPa) 38 斷裂伸長率(﹪) 35 拉伸彈性模量(GPa) 1.8 抗彎強度(MPa) 80 彎曲彈性模量(GPa) 1.4 抗壓強度(MPa) 53 抗剪強度(MPa) 24 沖擊韌度 (簡支梁式) 無缺口 261 布氏硬度 9.7R121 缺 口 11 表1-3 電氣性能 表面電阻率（Ω） 1.2×1013 體積電阻率（Ω·m） 6.9×1014 擊穿電壓（KV/mm） \ 介電常數（106Hz） 3.04 介電損耗角正切（106Hz） 0.007 耐電弧性(s) 50—85 2.5 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施： 主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現熔接痕、塑件耐熱性不高（連續工作溫度為70°C左右熱變形溫度約為93°C）、耐氣候性差（在紫外線作用下易變硬變脆）。 消除措施：加大主流道、分流道、澆口、加大噴嘴、增大注射壓力、提高模具預熱溫度。 第3章 模具結構的設計 3.1初步確定注射機型號及規格 除了模具的結構、類型和一些基本參數和尺寸外，模具的型腔數、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機的有關性能參數密節相關，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者之間有關數據進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號（有關校核數據見3.12）。 ⑴、計算單個塑件的體積 V=4.2cm3 設型腔數為8，則Vg≥n(V+Vj)/0.8=92 cm3 則選型號為XS-ZY-125 ⑵、其注射機的規格、參數如下： 螺桿 直徑 Φ42mm 注射 容量 125g 注射 壓力 119Mpa 鎖模 力 900KN 最大注射面積 320cm2 模具 厚度 200~300mm 模板 行程 300mm 噴嘴球半徑R 12mm 孔直 徑 Φ4mm 定位孔直徑 Φ100+00.054 mm 推出機構中兩側孔徑 Φ22mm 孔距 230mm 3.2定型腔數目 按注射機的最大注射量確定 n≤(0.8Vg-Vj)/V=21.6 則n取4符合要求，即一模四腔 3.3分型面的選擇及型腔的合理排布 根據其原則：保證塑件留于動模，外觀整潔，塑件精度，且可利用分型面排氣，故采用雙分型面的平面分型。 分型面如圖所示： 圖1 型腔的排布呈單腔式，如圖所示： 圖3 3.4澆注系統的設計 設計澆注系統首先應了解塑料及其流動性（ABS這種屬于熱塑性塑料熔體在流動過程中其表觀黏度隨剪切速率的變化而發生顯著的變化，且壓力增高時表觀黏度增加），使盡可能低的表觀黏度和較快的速度充滿整個型腔。 ⑴、主流道設計 形狀如圖所示： 尺寸如下：R=12+2=14 mm r=2 mm α=0.5α0=2° d=4+0.5=4.5 mm 澆口套如圖所示： 圖（4） 注意：流道內壁粗糙度為Ra0.63μm h = 5 mm H = 10 mm L = 25 mm ( L ≤ 60 mm ⑵、冷料穴設計 冷料穴是貯存因兩次注射間隔而產生的冷料以及熔體流動的前鋒冷料，以防止熔體冷料進入型腔，且冷料穴應設在料流末端。根據需要選用帶球頭形的拉料桿，當塑料進入冷料穴后，緊包在拉料桿的球頭上，拉料桿的底部固定在推桿固定板上，開模時將主流道凝料拉出定模。 尺寸為 d = 6 mm ⑶、分流道設計 要使塑料熔體流經流道的效率較高，則應采用截面形狀為圓形流道作為分流道，由塑料ABS得知分流道直徑為(d) = 4.0~9.0，故取 D = 6 mm。分流道表面粗糙度Ra=1.25~2.5 um，且分流道與澆口的連接形式采用圓弧連接。 分流道排布如圖所示：D=6mm,d=4mm 圖（5） ⑷、澆口設計 依據：①、避免熔體破裂而產生噴射和蠕動； ②、有利于流動、排氣、補料； ③、使流程最短，料流變向最少，防止型芯變形； ④、有利于減少熔接痕和增加熔接強度等。 故應采用多點澆口。 澆口直徑d =1.4 mm 澆口長度：L = 1.5 mm 3.5模架的選用 在學校作設計時，模架部分要自行設計；在生產現場設計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規格及標準代號。 模架尺寸確定之后，對模具有關零件要進行必要的強度或剛度計算，以校核所選模架是否適當，尤其時對大型模具，這一點尤為重要。 標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構及精密定位用標準組件等。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再結合標準模架，可選用標準模架 315×L，其中L取400mm，可符合要求。 模架的選擇:選用標準模架 模架的外觀尺寸為315×400×215 mm 動模板厚度: 20 mm 定模板厚度: 35 mm 墊板厚度: 10 mm 3.6排氣系統設計 在注射成型過程中若模具排氣不良，型腔內的氣體受壓縮將產生很大的背壓，阻止塑料熔體正常快速充模，同時氣體壓縮所產生的熱量可能使塑料燒焦。在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內部，造成氣孔、組織疏松等缺陷，為此應開設排氣槽，設計好排氣系統。 排氣槽設計的要點： ⑴、排氣槽應盡量設在分型面上并盡量設在凹模上。 ⑵、排氣槽盡量設在料流末端和塑件較厚處。 ⑶、排氣槽排氣方向不應朝向操作人員，并最好呈曲線狀，以防注射時燙傷工人。 ⑷、排氣槽尺寸根據經驗常取槽寬1.5~1.6mm，槽深0.02~0.05mm，以塑料不進入排氣槽為宜。 故排氣槽的尺寸?。簩?.5mm ,深 0.03mm。 另外排氣系統還可通過其它方式排氣如： 用分型面排氣；用型芯與模板配合間隙排氣等。 3.7確定冷卻系統 為了提高冷卻系統的效率和爭取型腔表面溫度的均勻和穩定，在系統的綜合實際中應遵守生產中的約定準則。在管道的布置時，還需進一步考慮型腔的形狀和尺寸，并使加工方便和密封效果良好。 用20℃的水作為冷卻介質，其出口溫度27℃，水呈湍流狀態，模具平均溫度為60℃，模具寬度為315mm。 ⑴、塑件固化每小時釋放熱量 Q=WQ1 查表得Q1=4.0 x 102 KJ/Kg 體積 V = 383.5 mm3 G = 383.5 x 1.05 =402.675 g W =3600G/40 =36.24 Kg/h Q = 36.24 x 4.0 x 102 =1.45 x 104 KJ/h ⑵、冷卻水的體積流量 q = Q/[PC1(θ1-θ2)] =8.2 x 10-3 m3/min ⑶、查表得：取冷卻水管直徑 d = 15 mm ⑷、水管內水的流速 v = 4q/(πd2) =0.77 m/s ⑸、在水溫為30℃的情況下取 f = 7.22 傳熱膜系數 h = 4.187 x f(ρv)0.8 = 1.42 x 104 KJ/(m2h℃) ⑹、總傳熱面積 A = 60W Q1/(ht) =0.028 m2 ⑺、冷卻水管的孔數 n =A/(πdL) ≈ 4，分布圖如下： 3.8頂出機構的設計 （1）.頂出機構的設計原則 ⑴、頂出的運動要準確、可靠、靈活，無卡死現象，機構本身要有足夠的剛度和強度，足以克服脫模阻力； ⑵、保證在頂出過程中塑件不變形，這是對頂出機構的最基本的要求； ⑶、頂出力的分布應盡量靠近型芯，且頂出面積應盡可能大，以防止塑件變形； ⑷、頂出力應作用在不易使塑件變形的部位。應盡量避免使頂出力作用在塑件的平面位置上； ⑸、如果頂出部位需設在塑件使用或裝配的基準面上時，為了不影響塑件的尺寸和使用，一般使頂桿與塑件接觸部位凹進塑件0.1mm左右，而頂出桿端面則應高于基準面，否則塑件面會出現凸起，影響基準面的外觀和平整； ⑹、盡可能使塑件留在動模，使脫模機構易于實現。 （2）.頂出機構的設計 在注射成型的每一循環中，塑件必須由模具型腔中取出。完成取出塑件這個動作的機構就是頂出機構，也稱為脫模機構。本設計采用到斜頂裝置，斜頂是滑塊的一種特殊形式，即型芯的滑塊。 工作原理:在頂出過程中，推桿頂著滑塊型芯作橫向移動將制件頂出后用手取出，而在頂出塑件的同時通過銷釘限位防止滑塊型芯脫落。(力的分解原理) 3.9復位裝置 脫模機構在完成塑件的頂出后，為了下一個循環，要求它必須回復到初始位置。目前常用的復位形式主要有復位桿復位和彈簧復位兩種形式，而本次模具設計用的是復位桿復位。復位桿也叫回程桿或反頂桿。模具閉合后，它的端面剛好和分型面平齊，它與頂桿一起固定在頂出板上。實現頂出后，復位桿的位置高出分型面。模具閉合后，定模板端面推頂復位桿連同整個頂出機構一起回歸原位。復位桿一般設置4根。使用復位桿時，必須等到復位桿與定模板相接觸時才起復位作用，也只有當模具完全閉合時，復位動作才全部完成。每合模一次，復位桿端面就要與定模板發生一次碰撞。 3.10型腔與型芯尺寸的計算 收縮率 S = 0.3~0.8%，平均收縮率Scp=0.55% ⑴、型腔直徑 ：如下圖所示 對直徑D為50-0.040 mm有： 公差為△=0.40 mm δz = △/4 = 0.10mm 由公式 Lm =[Ls(1+Scp)-3△/4]+0δz =49.975 +00.1 mm 經核算得：Lm +δz +δc –Ls S min =49.992 < Ls=50 故滿足要求，則直徑D為49.975 +00.1 mm。 對直徑D為45.5 –0.0.6 mm有： 公差為△=0.60 mm δz = △/4 = 0.15mm 由公式 Lm =[Ls(1+Scp)-3△/4]+0δz = 45.3 +00.15 mm 同里經校核可知符合要求，則直徑為45.3 +00.15 mm。 ⑵、型腔深度： 對尺寸為18-0.024 mm則有： 公差為△=0.24 mm δz = △/4 = 0.06 mm 由公式 Hm =[Hs(1+Scp)-2△/3]+0δz =17.939 +00.06 mm 經核算得： Hm - HsSmax + △ =18.035 > Hs = 18 故滿足要求，即型腔深度為17.939 +00.06 mm ⑶、型芯組合體尺寸的計算：如下圖所示 對 d為43+0.040 mm有： 公差為△= 0.40 mm δz = △/4 = 0.10mm 由公式 lm =[ls(1+Scp)+3△/4]-0δz =43.537 –00.1 mm 同里校核得其符合要求，則型芯上直徑為d=43.537 –00.1mm ⑷、型芯高度： 對尺寸為h = 16.81 +00.14 mm則有： 公差為△= 0.14 mm δz = △/4 = 0.035mm 由公式 hm =[hs(1+Scp)+2△/3] -0δz = 16.995 –00.035 mm 經核算得滿足要求，即型芯高度為h= 16.995 –00.035 mm ⑸、小型芯的中心距： 對尺寸為C=15+00.24 mm則有： 公差為△= 0.24 mm δz = △/4 = 0.06mm 由公式 Cm = Cs(1+Scp)±δz/2 = 15.083±0.03 mm (6)、螺紋型芯與型環徑向尺寸 螺紋型芯與螺紋型環的徑向尺寸計算方法與普通型芯和型腔的徑向尺寸的計算方法基本相似。但塑件螺紋成型時，由于收縮的不均勻性和收縮率的波動等影響因素，使其螺距和牙尖角都有較大的誤差，從而影響其旋入性能。下列是螺紋型芯與螺紋型環徑向尺寸相應的計算公式。 螺紋型芯 中徑 dm中=[（1+Scp）Ds中+△中]中 （1） 大徑 dm大=[（1+Scp）Ds大+△中]大 （2） 小徑 dm小=[（1+Scp）Ds小+△中]小 （3） 螺紋型環 中徑 Dm中=[（1+Scp）ds中-△中]中 （4） 大徑 Dm大=[（1+Scp）ds大-△中]大 （5） 小徑 Dm小=[（1+Scp）ds小-△中]小 （6） 式中： dm中、dm大、 dm小—分別為螺紋型芯的中徑、大徑、小徑； Ds中、Ds大、 Ds小—分別為塑件內螺紋的中徑、大徑、小徑的基本尺寸； Dm中、Dm大、 Dm小—分別為螺紋型環的中徑、大徑、小徑； ds中、ds大、 ds小—分別為塑件外螺紋的中徑、大徑、小徑的基本尺寸； △中—塑件螺紋中徑公差；目前國內尚無標準，可參考金屬螺紋公差標準選用精度較低者； δ中、δ大、δ小—分別為螺紋型芯或型環中徑、大徑和小徑的制造公差； 查相關手冊得：ds小=47.051mm, ds中=48.075mm，螺距Ps=3mm，△中=0.54mm， δ大=0.06mm, δ中=0.04mm, δ小=0.06mm。 將上述各式代入式（4）、式（5）、式（6）得： 螺紋型芯的工作尺寸： 中徑 Dm中=[（1+Scp）ds中-△中]中 = [（1+1.7%）×48.075-0.54]=mm； 大徑 Dm大=[（1+Scp）ds大-△中]大 =[（1+1.7%）×49-0.54] =mm； 小徑 Dm小=[（1+Scp）ds小-△中]小 =[（1+1.7%）×47.051-0.54]=mm。 螺距： 螺紋型芯與型環的螺距尺寸計算公式如下： Pm=[（1+Scp）Ps]± 式中：Pm—螺紋型芯或型環的螺距； Ps—塑件螺紋螺距基本尺寸； δ—螺紋型芯與型環螺距制造公差。 查相關資料=0.030.05mm, 取 =0.04mm。 Pm=[（1+Scp）Ps]± =[（1+1.7%）*3]±=3.1±0.02mm。 3.11模具結構尺寸的計算 ⑴、型腔側壁的計算：已知強度[б]=160Mpa 由于型腔采用的是整體型腔，其最小壁厚為40 mm 由公式（整體式）S = Prh/( [б]H ) = 4 mm < 40 mm 故滿足要求。 ⑵、型腔底板厚度的計算： 由公式 t ={3pr2/( 4[б] )}0.5 =11.8 mm < 20 mm 則符合要求,故取20 mm。 ⑶、型芯支承板厚度的計算： 由公式 t ={3pbL2/( 4B[б] )}? = 35.7 mm 則取支承板厚度為40 mm。 ⑷、脫模力的計算：： 由已知條件和查表得 E = 1.8 x 103 Mpa ψ= 1° f = 0.21 K2 = 1.0035 μ=0.32 由公式t/d=0.02 < 0.05 可得該塑件為薄壁制件。 A = πD2/4 = 1962.5 mm2 則 F = 2πδESL cosψ (f - tanψ)/[(1-μ)K2 ] +0.1A = 4363 N ⑸、推桿直徑的計算： 由公式 d = k(L2F/nE)? = 3.6 mm < 6 mm 故取直徑為d=6 mm。 ⑹、推板厚度的計算： 由公式 t = (K3F/[б])1/3 ≈ 4 mm < 10 mm 故取推板厚度t = 10 mm. 3.2模具結構的校核 3.2.1鎖模力的校核 據式P=KP0 取壓力損耗系數K為0.4，注射機使用的注射壓力為 P0=119MPa ,則型腔壓力 P=47.6MPa。已知注射機的最大鎖模力為900KN。 F =AP =752 KN 〈 900 KN，故滿足要求。 3.2.2安裝部分的尺寸校核： ⑴、模具厚度——模板閉合后達到規定鎖模力時動模板和定模板的距離。注射機規定的最大模具高度為300 mm，最小模具厚度為200 mm。 H =25 x 2 + 10 + 35 + 20 + 40 + 60 = 215 mm ∈(200～300㎜)則滿足要求。 ⑵、模架的尺寸規格： (L)315mm × (B)400mm × (H)215mm ⑶、定位環尺寸 為了使模具主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線重合，模具定模 板上 凸出的定位環與注射機固定模板上的定位孔呈間隙配合。定位環高度為8 mm，直徑D為100+0.054 mm。 ⑷、噴嘴尺寸： R2 = 14 mm R1 = 16 mm ,則R1 〉R2 ，故主流道內的塑料凝料可以脫出符合要求。 ⑸、開模行程校核： 雙分型面注射模： S = H1 + H2 + a +(5～10) = 20 +10 +35 +10 +5 =80 mm 注釋： H1 —— 塑料脫模需要的頂出距離。 H2 —— 塑件厚度（包括澆注系統凝料）。 對最大行程與模具厚度有關的校核： Sk — Hm = 300 — 215 = 85 〉 S = 80 故滿足要求。 第4章 試模 4．1 試模前的模具檢驗 為了保證正常試模，對交付試模的模具應首先進行有關的檢查，檢查內容如下： 1.外觀檢查 1）的閉合高度、安裝尺寸、脫件形式、開模距離等是否符合設備條件； 2）外露部分應無銳棱角，并應敲印用該模具生產的塑件圖號或代號； 3）總重量超過30kg時，應有起重用吊環安裝孔； 4）附件、備件應備齊； 5）合模方向的標記； 6）零件、澆注系統等表面應光潔，無塌陷、傷痕等弊病。對成型有腐蝕性 的塑料的模具，其成型零件應有防腐措施（如鍍鉻等）； 7）能出現飛邊，其方向應保證能脫模； 8）動零件應配合適當、起止位置的定位正確可靠。如模具使用溫度高于60， 部分間隙應能保證升溫后不因膨脹而卡死； 9）部分的尺寸是否符合模具設計要求（以圖樣為依據）； 10）各承壓零件的接觸面積是否確實接觸。 2.運轉檢查 1）動零件、組件是否運動靈活，動作正確可靠； 2）零件在閉模后是否確實鎖緊。如有可調整余地，應事先調整； 3）系統的，檢查水路是否通暢，走向是否正確，有無漏泄現象； 4）加熱器的模具，應在通電前作絕緣檢查； 5）壓、氣動裝置的模具，應通液或通氣試驗，有無漏液或漏氣現象，工作行程是否準確。 4．2 試模后模具驗收項目 4．2．1 模具性能 1．各工作系統堅固可靠，活動部分靈活平穩，動作相互協調，定位起止正確，保證穩定正常工作，滿足成形要求和塑件質量及生產效率； 2．脫模良好，塑件留落方向符合設計要求； 3．嵌件安裝方便，可靠，正確； 4. 對成形條件及操作要不苛刻，便于掌握投產； 5．各主要受力零件有足夠強度及剛性； 6. 模具安裝平穩性好，調整方便，工作安全； 7. 加料、取料把及塑件方便安全； 8. 消耗塑料少； 9．配件及附件的使用性能良好。 4．2．2塑件質量 1．粗糙度、尺寸符合圖紙要求； 2．形狀完整無缺，表面光澤平滑，不得產生不允許的各種成形缺陷及弊?。? 3．頂桿殘留凹痕不得過深，一般不得超過0.5mm，不存在頂出不良和脫模 不良等弊??； 4．飛邊不得超過規定要求； 5．保證塑件質量穩定。 第4章 結論 通過3個月的鍛煉，遇到了很多難題，在指導老師和同學的幫助下解決了許許多多難題。在此期間我為了作好畢業設計在圖書館查閱了許多的資料，學到了好多課堂上沒有的知識，也提高了自己的動手能力。這個期間雖然很累，但卻使我受益匪淺。 首先，在設計模具結構前必須了解清楚該塑料零件的一些相關性能?？纯此m合用哪種方式去成型，適合用哪種脫模方式，是否會影響其質量。 其次，一個正確的設計思路和設計順序能使你比較順利地完成你的畢業設計。剛開始時，由于沒有任何設計經驗，面對著工程如此復雜、艱巨的模具設計所要考慮的方方面面，由于在做畢業設計之前我們實習了塑料模具的課程設計，為此我逐步逐步地做，忙活了好幾天才開了頭。但經過查閱大量資料及在同學幫助下，終于理清思路，讓工作步入正軌。 然后，要熟悉模具的運動規律及模架結構。我的設計方案作過幾次更改，剛開始時考慮的不全面，對模具的運動沒掌握好而造成的。當時設計上出現失誤時會有機構運動干涉，無法取出殘余料，抽芯機構設計錯誤等癥狀。 這次的設計不僅鞏固了以往在課堂上所學到的各方面的知識，還學到了許多新知識，使其更系統化而且整個設計的過程使得這些理論和實踐相結合，提高了我解決實際問題的能力。同時，查閱大量的資料擴充了我模具方面的知識，也使我查閱資料的速度及準確性大大提高，也讓我了解模具設計的整個流程。 參考文獻 ⑴.秦蕊. 塑料模具設計. 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CAD/CAM與制造業信息化，2003.12 ⑾.周永泰. 模具產品目前水平及今后發展趨勢, 1998.2 ⑿.周雄輝. 現代模具設計制造理論.上海交通大學出版.2000年 ⒀.黃虹《塑料成型加工與模具》化學工業出版社2003.3 ⒁.王孝培《塑料成型工藝及模具》機械工業出版社2000.6 ⒂. 徐佩弦《塑料制品與模具設計》北京中國輕工業出版社2001.7 ⒃許鶴峰《注塑模具設計要點與圖冊》北京化學工業出版社1999.7 ⒄許健南《塑料材料》北京中國輕工業出版社2001.1 ⒅黃銳《塑料工程手冊》北京機械工業出版社2000 致謝 　　在做畢業設計的3個月間，我得到了許多老師、同學熱情的幫助及支持。在他們的幫助下，我才得以順利完成此次畢業設 計。在此，我向他們表示誠摯的感謝！ 首先我要感謝我的指導老師，老師的親切關懷和悉心指導下本論文才得以順利完成的。從論文的選題到開題，以及到最后論文的完成，老師都給予了具體而細致的指導。 　　其次，感謝我的同學們。同學提供給我的一些資料和工具，感謝同學為我解決了許多設計和畫圖上的問題。 感謝所有關心我、幫助我的師長、朋友和同學！今后我將謹記校訓，以飽滿的熱情投入到工作崗位中，努力做到勤奮、文明、求實、創新，為學院增光添彩！ 32