內(nèi)螺紋蓋子注塑模具設計【內(nèi)螺紋瓶蓋】【一模四腔】【旋轉自動脫螺紋】【說明書+CAD+UG】

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The subject from the product structure craft, specific die structure, the mould of gating system, molding part of the structure, the ejector system, cooling system, selection of injection molding machine and related parameters of checking, there are detailed design. The main difficulties of this design are: due to the plastic parts of screw thread bottle cap in outside wall have threaded, consider automatically take off thread mechanism, and the die structure is relatively complex, in order to improve the surface quality of parts, with double parting surface gate setKey words: injection molding；screw cap；inside the double parting surface；point gate 目 錄摘 要1PStract1第1章 緒論4第2章 產(chǎn)品技術要求和工藝分析62.1 產(chǎn)品技術要求62.1.1產(chǎn)品設計圖62.1.2 產(chǎn)品技術要求72.2 塑件的工藝分析72.2.1塑件結構工藝性72.2.2塑件成型工藝性要求82.3塑件材質特性82.4成型工藝性8第3章 注射成型機的選擇與成型腔數(shù)的確定103.1注射成型機的選擇103.1.1 估算零件體積和投影面積103.1.2鎖模力103.1.3選擇注射機及注射機的主要參數(shù)103.2成型腔數(shù)的確定11第4章 澆注系統(tǒng)的設計124.1分型面位置的確定124.2確定型腔數(shù)量及排列方式134.3澆注系統(tǒng)的設計134.3.1澆口設計144.3.2主流道的設計144.4模具的結構形式154.5 凹模的結構設計164.6凸模的結構設計16第5章 模具成型零件的工作尺寸計算17第6章 排氣系統(tǒng)的設計206.1排氣不良的危害206.2排氣系統(tǒng)的設計方法20第7章 導向與脫模機構的設計217.1導向機構的作用和設計原則217.1.1 導向機構的作用217.1.2 導向機構的設計原則217.2導柱、導套的設計217.2.1導柱的設計217.2.2 導套的設計227.2.3 導向孔的總體布局227.3脫模推出機構的確定237.3.1推桿橫截面直徑的確定237.3.2推出機構23第8章 冷卻系統(tǒng)設計258.1冷卻系統(tǒng)的設計原則258.2 冷卻水體積流量258.3 冷卻管道直徑的確定268.4 冷卻回路所需的總表面積268.5 冷卻回路的總長度268.6 冷卻水道的結構26第9章 其它結構零部件的設計及校核28第10章 脫內(nèi)螺紋機構3010.1脫螺紋機構的設計3010.1.1脫螺紋的形式3010.1.2旋轉脫螺紋扭距的計算3010.1.3對主流道凝料能否脫出的校核3110.1.4止轉裝置的設計3210.1.6驅動裝置和傳動裝置的設計和計算32結 論38參考文獻39附錄1 裝配圖41致 謝43第1章 緒論隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“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)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的關于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。 近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。本次畢業(yè)設計的主要任務是對內(nèi)螺紋瓶蓋模具的設計，也就是設計一副注塑模具來生產(chǎn)內(nèi)螺紋瓶蓋的塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。該課題從產(chǎn)品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數(shù)的校核、都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過模具設計表明該模具能達到內(nèi)螺紋瓶蓋的質量和加工工藝要求。 針對內(nèi)螺紋瓶蓋的具體結構，通過此次設計，使我對模具的設計有了較深的認識。同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，結合教材上的知識也對注塑模具的組成結構（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、排氣系統(tǒng)、模溫調節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗。在設計中除使用傳統(tǒng)方法外，同時引用了CAD、CAE等技術，在提高工作效率的目的同時也提高了自己在軟件方面的技能。在一次性注射器推筒模具設計過程中，主要應用UG進行了產(chǎn)品3D結構的繪制；包括分形面、澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)等的設計；應用AutoCAD是最常用的工程制圖軟件，由3D軟件生成的工程圖紙不規(guī)范，所以后期需要導入AutoCAD進行完善。本說明書為內(nèi)螺紋瓶蓋模具設計說明書，是根據(jù)大量手冊上的設計過程及相關工藝編寫的。編寫本說明書時，力求符合設計步驟，詳細說明了塑料注射模具設計方法，以及各種參數(shù)的具體計算方法。本說明書在編寫過程中，得到老師和同學的大力支持和熱情幫助，在此謹表謝意。由于本人設計水平有限，在設計過程中難免有錯誤之處，敬請各位老師批評指正。42第2章 產(chǎn)品技術要求和工藝分析2.1 產(chǎn)品技術要求2.1.1產(chǎn)品設計圖圖2.1 產(chǎn)品3D圖圖2.2 產(chǎn)品2D圖2.1.2 產(chǎn)品技術要求塑料零件的材料為PS塑料（聚苯乙烯），生產(chǎn)量較大，屬于大批量生產(chǎn)。表面要求無痕，表面粗糙度Ra3.2。 未注倒角R0.5，未注尺寸公差取MT5級精度?？刹楸?常用材料模塑件公差等級和選用（GB/T14486）、表-模塑件尺寸公差表（GB/T14486）。 2.2 塑件的工藝分析2.2.1塑件結構工藝性 內(nèi)螺紋瓶蓋見產(chǎn)品設計圖，材料為PS，屬于圓柱件，整體尺寸D32mm30mm，在蓋的底部有螺紋結構。要求表面光滑，無飛邊。內(nèi)螺紋瓶蓋的結構類似于普通的注射模，使用方法也大致相同，但是為了提高生產(chǎn)效率，模具采用自動脫螺紋機構。2.2.2塑件成型工藝性要求1. 該塑件尺寸較小，要求塑件表面精度等級較高，其表面要求光潔美觀，其工作面成型時不允許有澆口、頂桿痕跡，開模時要求不被定模型芯拉裂或者拉變形。所以采用的澆口形式要保證其表面精度。2. 該塑件為大批量生產(chǎn)。為了加工和熱處理，降低成本，該塑件采用活動鑲件的結構，簡化結構，降低模具的成本。3. 為了提高生產(chǎn)效率，模具采用自動脫螺紋機構2.3塑件材質特性 此內(nèi)螺紋瓶蓋是采用 PS塑料（聚苯乙烯）注塑成的。查相關手冊可知：PS（PS系塑料）是指大分子鏈中包括苯乙烯基的一類塑料，包括苯乙烯及其共聚物，具體品種包括普通高密度聚乙烯（GPSS）、高抗沖聚苯乙烯（HIPS）、可發(fā)性聚苯乙烯（EPS）和茂金屬聚苯乙烯（SPS）等。 PS塑料（聚苯乙烯） 英文名稱:Polystyrene 比重：1.05克/立方厘米 成型收縮率：0.6-0.8% 成型溫度：170-2502.4成型工藝性1. 無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應力.流動性較好，可用螺桿或柱塞式注射機成型。2. 宜用高料溫，高模溫，低注射壓力，延長注射時間有利于降低內(nèi)應力，防止縮孔變形。3. 可用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去處澆口時損壞塑件.脫模斜度大，頂出均勻.塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有鑲件應預熱。PS被廣泛應用于光學工業(yè)中，這是因為它有良好的透光性所致，可制造光學玻璃和光學儀器，也可制作透明或顏色鮮艷的，諸如燈罩、照明器具等。表2.1 PS注射成形的工藝參數(shù)注射機類型螺桿轉速/（r/min）噴嘴料筒溫度模具溫度注射壓力/Mpa保壓壓力/Mpa注射時間/s保壓時間/s冷卻時間/s成形周期/s形式溫度前段中段后段螺桿式3060直通式1701901802002002201601704080701205060052060155040120柱塞式直通式1701901802001902201501705070701004050051560155040120第3章 注射成型機的選擇與成型腔數(shù)的確定3.1注射成型機的選擇 3.1.1 估算零件體積和投影面積用UG建模分析知塑件體積為體積：V=2.512cm3，單個投影面積為： A=1017mm3，由于此模具澆注系統(tǒng)采用潛伏澆口，其澆注系統(tǒng)凝料較小，澆注系統(tǒng)的體積為10cm3 ，由于采用的是一模四腔，則：V總=4 x V塑 +V澆=4X 2.5+10=20cm33.1.2鎖模力計算其所需鎖模力為：F鎖 =AP型=（4x1017+200）30Mp/1000=128KN 3.1.3選擇注射機及注射機的主要參數(shù)由此考慮塑件大批量生產(chǎn)，以及以上的從溫度、壓力、時間方面考慮，查表得：初步選用注射機HTF110X1B。 型號單位1101A1101B1101C 參數(shù)螺桿直徑mm343640理論注射容量cm3131147181注射重量PSg119134165注射壓力Mpa206183149注射行程mm144螺桿轉速r/min0215料筒加熱功率KW5.7鎖模力KN1100拉桿內(nèi)間距(水平垂直)mm400400允許最大模具厚度mm410允許最小模具厚度mm160移模行程mm340移模開距(最大)mm750液壓頂出行程mm100液壓頂出力KN33液壓頂出桿數(shù)量PC5油泵電動機功率KW13油箱容積l210機器尺寸(長寬高)m4.71.31.85機器重量t3.4最小模具尺寸(長寬)mm2802803.2成型腔數(shù)的確定以機床的注射能力為基礎，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%計算： =12.39 式中： N-型腔數(shù) S-注射機的注射量（g） W澆-澆注系統(tǒng)的重量（g） W件-塑件重量（g） 因為，N=12.392根據(jù)具體情況分析，以及自動脫內(nèi)螺紋機構，此模具型腔選一模四腔較為合理。第4章 澆注系統(tǒng)的設計4.1分型面位置的確定如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、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應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：1. 保證塑料制品能夠脫模 這是一個首要原則，因為我們設置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個原則，分型面應首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個廓形應呈縮小趨勢，不應有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 2. 使型腔深度最淺 3. 使塑件外形美觀，容易清理 4. 盡量避免側向抽芯 塑料注射模具，應盡可能避免采用側向抽芯，因為側向抽芯模具結構復雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時耗財，制造成本顯著增加，故在萬不得己的情況下才能使用。5. 使分型面容易加工 分型面精度是整個模具精度的重要部分，力求平面度和動、定模配合面的平行度在公差范圍內(nèi)。因此，分型面應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. 使側向抽芯盡量短 抽芯越短，斜抽移動的距離越短，一方面能減少動、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，選擇分型面時應有利于排氣。按此原則，分型面應設在注射時熔融塑料最后到達的位置，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，保證塑件技術要求，模具結構簡單制造容易。當選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。本零件的分型面在零件的最大輪廓面上，如圖4.1:圖4.1 分型方案4.2確定型腔數(shù)量及排列方式表4.1 單型腔、多型腔的優(yōu)缺點及適用范圍類型優(yōu)點缺點適用范圍單型腔模具塑件的精度高；工藝參數(shù)易于控制；模具結構簡單；模具制造成本低，周期短。塑料成形的生產(chǎn)率低，塑件的成本高。塑件較大，精度要求較高或者小批量及試生產(chǎn)。多型腔模具塑料成形的生產(chǎn)率高，塑件的成本低。塑件的精度低；工藝參數(shù)難以控制；模具結構復雜；模具制造成本高，周期長。大批量、長期生產(chǎn)的小型塑件。當塑件分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔還是多型腔模。由表2可以看出多型腔的適用于大批量生產(chǎn)，因此采用一模四腔，平衡分布。設計流道時，充分考慮了流動的平衡。4.3澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)控制著塑件成型過程中充模和補料兩個重要階段，對塑件質量關系極大。澆注系統(tǒng)是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道。普通模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。4.3.1澆口設計澆口的形式眾多，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、潛伏澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、直澆口等。由PS的成型工藝性可知：成形收縮范圍及收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強；流動性極好，易于成形；熱容量大，注射成形模具必須設計能充分進行冷卻回路，注意控制成形溫度。料溫低時方向性明顯，尤其是低溫、高壓時更明顯。聚丙烯成形的適宜模溫為80左右，不可低于50，否則會造成成形塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過高會產(chǎn)生翹曲和變形。 根據(jù)分析、PS的成型工藝性、產(chǎn)品對外觀的要求、產(chǎn)品的形狀結構特點和模具的優(yōu)化，但根據(jù)2.2模具確定為一模四腔，采用在滑塊分型面上的潛伏澆口，位置在塑件翼狀結構的兩側。設計流道時，充分考慮了流動的平衡。在定模座板上設計有拉料機構，開模時，流道凝料會從澆口套和定模板中被拉出，待滑塊開模后自動落下。4.3.2主流道的設計注意事項：1定位圈須沉入模胚，以支承模具部分重量。2定位圈高出模胚，以作啤塑時模具裝入注塑機定位之用。3定位圈直徑通常作直徑.mm，比注塑機裝置孔直徑小.，方便裝模。4唧咀通常做成直徑16mm。5唧咀配注塑機射咀比射咀端部大 。主流道與噴嘴的接觸處多作成半球形的凹坑。二者應嚴密接觸以避免高壓塑料的溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大1-2mm；主流道小端直徑應比噴嘴孔直徑約大0.5-1mm，常取4-8mm，視制品大小及補料要求決定。大端直徑應比分流道深度大1.5mm以上，其錐角不宜過大，一般取12。澆注系統(tǒng)設計4.4模具的結構形式模具結構為單分型面注射模，如圖所示：圖4.2 單分型面注射模模具結構4.5 凹模的結構設計凹模用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結構的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式5種?？傮w上說，整體是強度、剛度好，但不適于復雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結構，是復雜型腔加工相對容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結構復雜。由于該模具結構一般，凹模板加工量不打，所以凹模板采用鑲嵌式。4.6凸模的結構設計 凸模用于成型塑件的內(nèi)表面，又稱型芯、陽模。凸模按結構分為整體式和鑲拼組合式兩類。由于凸模的加工相對凹模容易，所以大多數(shù)的凸模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體。此因該凸模設計成鑲嵌式。如圖：圖4.3 鑲嵌式第5章 模具成型零件的工作尺寸計算 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質量，模具設計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應的成型零部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個方面7：1. 成形收縮率：在實際工作中，成形收縮率的波動很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為=(Smax-Smin)Ls 式中：為塑件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差（mm）； Smax為塑料的最大收縮率（%）； Smin為塑料的最小收縮率（%）； 為塑件尺寸（mm）。一般情況下，由收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內(nèi)。2. 模具成形零件的制造誤差：實踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7IT8級之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。3. 零件的磨損：模具在使用過程中，由于種種原因會對型腔和型芯造成磨損，對于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應取塑件公差的1/6，而大型零件，應在1/6之下。4. 模具的配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應該影響成形零件的尺寸精度和位置精度。綜上所述，在模具型腔與型芯的設計中，應綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設計時進行有效的補償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補償值應在試模后進行逐步修訂。通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡化后的計算方法有平均收縮率法和公差帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進行計算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計算，公式如以下：1. 凹模的內(nèi)形尺寸： 式中：為型腔內(nèi)形尺寸(mm)； 為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸； K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.6%；s為塑件公差，查表知PS塑件精度等級取5級；塑件基本尺寸在1418mm公差取0.38mm；在1824mm范圍內(nèi)取0.44mm，在3040mm范圍內(nèi)取0.56mm塑件基本尺寸在4050范圍內(nèi)其公差取0.64mm。所以型腔尺寸如下： 型腔深度的尺寸計算： 式中：凸模/型芯高度尺寸(mm)； 為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸； s 、K 含義如（1）式中。 2. 凸模的外形尺寸計算： 式中：凸模/型芯外形尺寸(mm)； 為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形尺寸； s 、k含義如（1）式中。所以型芯的尺寸如下： 型芯的深度尺寸計算： 式中：為凸模/型芯高度尺寸(mm)；為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸；s 、k含義如（1）式中。型芯的高度為： 第6章 排氣系統(tǒng)的設計從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)的設計相當重要。 6.1排氣不良的危害1. 增加熔體充模流動的阻力，是型腔充不滿；2. 在制品上呈現(xiàn)明顯可見的熔接縫，其力學性能降低；3. 滯留氣體時塑件產(chǎn)生質量缺陷；4. 型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時局部高溫，使塑料熔體分解；5. 由于排氣不良，降低了充模速度。6.2排氣系統(tǒng)的設計方法1. 利用分型面排氣是最好的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關；2. 對于大型模具，可以用鑲拼的成型零件的縫隙排氣；3. 利用頂桿與孔的配合間隙排氣；4. 利用球狀合金顆粒燒結塊滲導排氣；5. 在熔合縫位置開設冷料穴本模具可以利用配合間隙排氣，通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，這里不再單獨設計排氣槽。第7章 導向與脫模機構的設計7.1導向機構的作用和設計原則 7.1.1 導向機構的作用導向機構是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導向的重要零件，通常采用導柱導向，主要零件包括導柱和導套。其具體作用有：1. 定位作用2. 導向作用3. 承載作用4. 保持運動平穩(wěn)作用 5. 錐面定位機構作用 7.1.2 導向機構的設計原則1. 導柱（導套）應對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具強度和防止模板發(fā)生變形；2. 導柱（導套）的直徑應根據(jù)模具尺寸選定，并應保證有足夠的抗彎強度；3. 導柱固定端的直徑和導套的外徑應盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求；4. 導柱和導套應有足夠的耐磨性；5. 為了便于塑料制品脫模，導柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。7.2導柱、導套的設計導柱導向是指導柱與導套（導向孔）采用間隙配合使導柱在導套（導向孔）內(nèi)滑動，配合間隙一般采用H7/h6級配合。7.2.1導柱的設計 導柱的結構形式有兩種：一種為單節(jié)式導柱，另一種為臺階式導柱。小型模具采用單節(jié)式導柱，大型模具采用臺階式導柱。在導柱的工作部分上開設油槽，可以改善導向條件，減少摩擦,故導柱采用加油槽的階梯式導柱 其示意圖如下：導柱7.2.2 導套的設計由于導柱已選定，由塑料模具設計與制造可查得與之相配的導套. 其示意圖如下：導套7.2.3 導向孔的總體布局 導向零件應合理地均勻分布在模具的四周圍或靠近邊緣的部位，其中心距模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形。根據(jù)手冊推薦值選定的導柱分布情況如下圖所示： 圖7.5 導向孔總體布局7.3脫模推出機構的確定 本模具采用的為一次頂出脫模機構，它包括常見的推桿、推管、推板、推塊或活動鑲塊等脫模機構。該機構是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機構的作用下，通過一次動作即可頂出。基于以上原則，該模具的脫模零部件設在動模上，選擇推桿頂出形式。 7.3.1推桿橫截面直徑的確定根據(jù)該塑件和模具的結構特點，在開模后塑件的在型芯收縮產(chǎn)生包緊，反而會松開，故脫模力較大，所以選推桿在保證強度的前提下應該盡可能的大的所以直徑為 d=5mm，在零件的中心位置推出產(chǎn)品。7.3.2推出機構 零件由于有內(nèi)螺紋，采用自動托模結構， 所以采用馬達在外圍轉動鏈條，鏈條帶動模具上的軸和齒輪，軸與動模芯相接，固帶動模芯，推板通過彈簧彈起，頂出蓋零件，以達到脫模。 圖7.4 自動脫內(nèi)螺紋系統(tǒng) 第8章 冷卻系統(tǒng)設計塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和粘模；溫度過低，則熔體流動性差，塑件輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷。當模溫不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑件收縮不均勻，導致塑件翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。通常溫度調節(jié)系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種。一般注塑到模具內(nèi)的塑料溫度為 200左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。該設計塑件材料為 PE，在注塑成型時，黏度低，流動性好，要求模具溫度（一般低8）較低，用常溫水對模具進行冷卻。由于該模具的模溫要求在80以下，有是小型模具，所以無需設置加熱裝置，僅需要設置冷卻系統(tǒng)即可。8.1冷卻系統(tǒng)的設計原則1. 冷卻回路數(shù)量應盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大；2. 冷卻通道的布置應合理；3. 冷卻回路應有利于降低冷卻水進、出口水溫的差值；4. 冷卻回路結構應便于加工和清理；5. 冷卻水道至型腔表面的距離應盡可能相等；6. 冷卻水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影響塑件的精度8.2 冷卻水體積流量查表3-4-1成型PS塑料的模具平均工作溫度為60，用常溫20的水作為模具冷卻介質，若出口溫度25，每次注射質量為0.0323kg，注射周期為60s。查表3-4-2，取PS注射成型固化時單位質量放出熱量取h=3.5105J/kg。代入公式：8.3 冷卻管道直徑的確定根據(jù)冷卻水體積流量V查表可初步確定冷卻管道直徑為6mm，冷卻水速度v=1.66m/s。冷卻水孔的直徑也可根據(jù)制件的平均壁厚來確定。平均壁厚為2mm時，水孔直徑可取610mm可，二者結論一致。8.4 冷卻回路所需的總表面積與冷卻水溫度有關的物理系數(shù)=7.5，冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為：查表成型PS塑料時模具溫度應在4080，因此模具成型表面的平均溫度按40計算。則冷卻回路所需總表面積：8.5 冷卻回路的總長度冷卻回路總長度可用下式計算：計算結果可以看出，由于生產(chǎn)塑件所需冷卻水體積流量很小，對應冷卻管道長度也很短。在設計時可以不考慮冷卻系統(tǒng)設計。但生產(chǎn)任務為大批量，為了降低冷卻時間，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，可以在模板上設計幾條冷卻水管，以便在生產(chǎn)中靈活調整和控制。8.6 冷卻水道的結構由于該塑件體積比較大，由于成型部分在型腔上，所以水道采用直水道直徑為8mm，在滑塊上開設4條冷卻水道其分布如下圖：圖8.1 冷卻水道結構圖第9章 其它結構零部件的設計及校核模架技術的標準，是指在模具設計中和制造中所應遵循的技術規(guī)范、基準、和準則。它具有以下定義：1. 減少了模具設計者的重復性工作；2. 改變了模具制造行業(yè)“大而全，小而全”的生產(chǎn)局面，轉為專業(yè)生產(chǎn)；3. 模具的標準化是采用CAD/CAM技術的先決條件；4. 有利于模具技術的國際交流和模具出口。根據(jù)實用模具設計與制造手冊表2-86的注射模模體組合形式而選模架，它適應于單分型面的模具的推件板的推出機構13。模寬B1=330mm，模長L=350mm；模板A=50mm，材料45鋼；模板B=90mm，材料45鋼；墊塊C=200mm，材料45鋼； 最大注塑量效核 材料的利用率為500/840=0.60，符合注塑機利用率在0.30.80的要求。注射壓力的效核 所選注塑機的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，PS塑件的注塑壓力一般要求為40110MPa，所以該注塑機的注塑壓力符合條件。鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生使模具沿分形面分開的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機額定鎖模力。型腔壓力Pc可按下式粗略計算：Pc=kP（MPa） 式中：Pc為型腔壓力，MPa； P為注射壓力，MPa； K為壓力損耗系數(shù)，通常在0.250.5范圍內(nèi)選取。所以 ， Pc=KP=（4x1017+200）30Mp/1000=128KN，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機的額定鎖模力： TKPcA 式中：T為注塑機的額定鎖模力，KN； A為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2； K為安全系數(shù)，通常取1.11.2； KpcA=（4x1017+200）30MpX0.001=128MPa 所以T=1100KN KPcA成立，即該注塑機的鎖模力符合要求。模具安裝尺寸校核 模具安裝固定有兩種：螺釘固定、壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具多采用此法），模具動定模板上的螺孔及其間距，必須和注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有較大的靈活性；該模具采用壓板固定。開模行程的效核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程。對于單分形面的注塑模具，其開模行程按下式效核：SH1+H2+（510）(mm) 式中：S為注塑機的最大行程（此模具中為340mm）； H1為塑件的脫模距離（此模具中為20mm）； H2為包括流道在內(nèi)的塑件高度（此模具中為90mm）；所以上式成立（110340），即該注塑機的開模行程符合要求。由以上對各參數(shù)的效核可知該注塑機符合要求。第10章 脫內(nèi)螺紋機構10.1脫螺紋機構的設計10.1.1脫螺紋的形式在本設計中采用的是開模時齒條帶動錐齒輪傳動，再由錐齒輪帶動螺紋型環(huán)轉動，使得塑件的螺紋部分被脫出。10.1.2旋轉脫螺紋扭距的計算根據(jù)得出對于薄壁內(nèi)螺紋塑件，旋轉脫模所需最小扭距由下式計算：Mmin= (2-7a)式中E塑料的拉伸彈性模量，MPa塑料成型平均收縮率，%t螺紋塑料的平均壁厚，r螺紋型芯或型環(huán)的中半徑，L螺紋型芯或型環(huán)螺紋段的長度，塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)S螺距，螺紋升角，螺紋形狀因子，由螺紋類型決定由得出螺紋形狀因子可由下式計算=h/cos (2-7b)式中h螺紋型芯或螺紋型環(huán)的螺紋工作高度，螺紋牙尖角之半，已知E=1.61.710MPa =2%t=2L=9.82r=27.00S=4.0=0.50=20=15h=9.82 Mmin=2.4105N旋出螺紋型芯所需的實際扭距Mco(N)：Mcomin=Mmin (2-7c)式中由試驗確定之系數(shù)，一般旋出螺紋型環(huán)所需的實際扭距約等于最小扭距。10.1.3對主流道凝料能否脫出的校核主流道凝料能否脫出要看澆口處塑件對型芯的力是否大于凝料的扭轉力，只有當力大于扭轉力時主流道的凝料才能旋轉脫出螺紋，最后隨塑件脫出。對于厚壁內(nèi)螺紋塑件，旋轉脫模所需的最小扭距由下式得出： (2-7d)式中E塑料的拉伸彈性模量，MPa塑料成型平均收縮率，%r螺紋型芯或型環(huán)的中半徑，L螺紋型芯或型環(huán)螺紋段的長度，塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)S螺距，螺紋升角，厚壁螺紋塑件無量綱特征因數(shù)，對于內(nèi)螺紋塑件= (2-7e)塑件的泊松比R塑件內(nèi)螺紋的外半徑，r0塑件外螺紋的內(nèi)半徑，已知R=6r0=5.67=0.43=6+5.67/(6-5.67)+0.43=18.13螺紋形狀因子，由螺紋類型決定。螺紋形狀因子可由下式計算 式中h螺紋型芯或螺紋型環(huán)的螺紋工作高度，螺紋牙尖角之半，已知E=1.61.710MPa =2%l=4.00r=5.80S=1.5=0.50=20=15h=4.00所以 Mmin=6778.32 N又由于r=5.80，所以旋出主流道凝料所要的力為 所以塑件對型芯的力大于凝料的扭轉力，主流道的凝料能夠旋轉脫出螺紋，最后隨塑件脫出。10.1.4止轉裝置的設計在塑件內(nèi)的頂面設計一圈防轉齒，使型芯和塑件之間沒有轉動，只是螺紋型環(huán)從塑件上脫出。10.1.6驅動裝置和傳動裝置的設計和計算在本次設計中，我采用的靠開模力來帶動齒條移動，然后帶動齒輪尾端的齒輪轉動，從而帶動齒輪傳動，再由齒輪帶動螺紋型環(huán)和圓頭冷料穴轉動，使得塑件和流道凝料旋轉脫出，再在頂桿的作用下脫落。（1） 圓齒輪傳動的校核在本次設計中，采用的直齒圓齒輪的大端模數(shù)為3.5，壓力角為20。小齒輪的齒數(shù)為80采用20CrMnTi滲碳淬火回火HRC=62；大齒輪的齒數(shù)為90采用20Cr滲碳淬火回火HRC=57； 根據(jù)2得一對鋼制直齒圓齒輪的齒面接觸強度驗算公式為H= (2-7l)式中Re為齒寬和齒寬系數(shù)之比，齒寬系數(shù)一般取0.250.3b齒輪的齒寬，K載荷系數(shù)u齒數(shù)比，對于單級直齒圓齒輪傳動，一般u為13H許用接觸應力，MPaH=Hlim/SH=1440/1.1=1309MPa其中Hlim試驗齒輪的接觸疲勞極限，可由得。SH齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由得。已知T1=2082.55272=1.124105N齒輪按8級精度得K=1.2 b1=24u=28/20=1.4 b2=26Re=96 H=1286MPa又因為H=Hlim/SH=1309MPa1286MPa根據(jù)得鋼制齒輪傳動的輪齒彎曲強度驗算公式 (2-7i)已知T1=1.124105N齒輪按8級精度K=1.5b=24z1=20 z2=28m=3.5YF1=2.91 YF2=2.64所以F1=21.51.1241052.91/(243.520) =167MPaF2=21.51.1241052.64/(243.528) =108MPa =380/1.3=292 MPa167MPaF2=360/1.3=277MPa108MPa由此得出輪齒彎曲強度滿足。（2） 齒圓柱齒輪的校核與型環(huán)相連的兩小齒輪采用軟齒面，齒輪為40Cr表面淬火，齒面硬度HRC54齒數(shù)為22模數(shù)為3與小齒輪嚙合的大齒輪是非標齒輪，齒輪為35SiMn表面淬火，齒面硬度HRC45，齒數(shù)為34模數(shù)為3根據(jù)2得鋼制齒輪傳動的齒面接觸強度驗算公式為 (2-7g)式中u大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比T1小齒輪上的轉距，NK載荷系數(shù)b齒寬，a中心距，H許用接觸應力，MPa H=Hlim/SH (2-7i)Hlim試驗齒輪的接觸疲勞極限，可由2得。SH齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由2得。 H= 1130/1.1=1027MPa 已知T1=2082.5527=5.62104N齒輪按8級精度得K=1.5 b1=3.010=30a=84u=34/22=1.545 b2=52H=691MPa1027MPa所以滿足齒面接觸強度根據(jù)2得鋼制齒輪傳動的輪齒彎曲強度驗算公式 (2-7i)已知T1=5.62104N齒輪按8級精度K=1.5b=3.010=30z1=22 z2=34m=3.0 YF1=2.84 YF2=2.52所以F1=21.55.621042.84/(303.022) =81MPa =72MPa (2-7j)=320/1.3=246MPa81MPaF2=240/1.3=200MPa72MPa由此得出輪齒彎曲強度滿足。（3） 齒輪齒條的校核塑件的型環(huán)高度為15，螺距為4，則齒輪(1,2)要旋轉15/4=3.75圈才能脫出塑件，根據(jù)傳動比可以得出中間的大齒輪要旋轉3.7522/34=2.43圈，同時可以得出經(jīng)過直齒圓錐齒輪后要2.4320/28=1.733圈才可以脫出塑件。在本次設計中，與齒條嚙合的圓柱齒輪采用軟齒面，齒輪為20Cr滲碳淬火回火，HRC=56，齒數(shù)為25，模數(shù)為3.0，則d為75，旋出塑件齒條經(jīng)過的距離為751.733=130?？梢园妖X條看做是一個齒輪，周長為130，則D=130/=41.4，所以齒條的齒數(shù)最少為41.4/3=14?，F(xiàn)在取齒條齒數(shù)為20，齒條材料為20CrMnTi滲碳淬火回火，HRC=62。齒輪齒條傳動的齒面接觸強度驗算公式為 (2-7g)式中u大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比T1小齒輪上的轉距，NK載荷系數(shù)b齒寬，a中心距，H許用接觸應力，MPa H=Hlim/SH (2-7i)Hlim試驗齒輪的接觸疲勞極限，可由得。SH齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由得。H= 1340/1.1=1218MPa 已知T1=1.124105N齒輪按8級精度得K=1.5 b=3.0*10=30a=67.5u=25/20=1.25 H=335(2.25) 1.51.124105/(1.253067.5) =1123MPa1218MPa所以滿足齒面接觸強度齒輪齒條傳動的彎曲強度驗算公式 (2-7i)已知T1=1.124105N齒輪按8級精度K=1.5b=3.010=30z1=20 z2=25m=3.0 YF1=2.91 YF2=2.72所以F1=165MPa =154MPaF1=Flim/SF (2-7j) =380/1.3=292MPa165MPaF2=360/1.3=277MPa154MPa由此得出輪齒彎曲強度滿足。齒輪齒條旋轉脫模結構結 論經(jīng)過十周的設計，塑模設計基本完成了。從拿到畢業(yè)設計任務書起，我查閱了大量書籍、期刊和電子資料，盡可能多的了解目前國內(nèi)塑料模具行業(yè)和PS塑料的現(xiàn)狀和發(fā)展前景。充分運用自己所學知識、借鑒前人的資料，對給定的塑件進行認真分析，最終確定成型工藝方案。并進一步選擇設備、確定模具結構、動作原理分析、計算零件尺寸、推出機構設計。中期檢查過后，我對自己的思路和設計做了一些調整，最終確定了整個模具的結構。并涉獵了相關英語資料，翻譯了其中一部分。由于模具要求精度高，形狀、結構比較復雜。進行設計時，不僅用到模具制造工藝學的知識，而且要用到大量機械制造方面的內(nèi)容。比如機械制圖、機械工程材料、塑性成型設備、公差、計算機制圖及UG等。通過這次的設計對以前所學的知識進行了回顧和溫習，可以說這次畢業(yè)設計是對四年大學所學專業(yè)知識的檢驗和練習。由于所學知識有限且缺乏實際工作經(jīng)驗，難免有不足和錯誤之處。希望老師給予指正。參考文獻1 屈華強. 塑料成型工藝與模具設計M. 北京: 高等教育出版社, 2007.2 李發(fā)致編著. 模具先進制造技術M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2003.3 齊曉杰編著. 塑料成型工藝與模具設計M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2005.4 伍光明,王群,張厚安. 塑料模具設計指導M. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2008.5 王伯平. 互換性與測量技術基礎M. 北京: 機械工業(yè)出版社M, 2004.6 李光耀. 淺談現(xiàn)代模具的設計與制造J. 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