塑料簸箕模具設計

本科畢業(yè)論文（設計） 題 目 塑料簸箕模具設計 學 院 工學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 12機制本4班 學 號 121010100404 學生姓名 陳喜平 指導教師 張宏林 完成日期 2016.5.4 西安思源學院教務處制二一 六 年 五 月摘要本文是對塑料簸箕進行模具設計，首先分析塑件所用塑料硬聚氯乙烯(HPVC)的工藝特性和成型特性以及塑料簸箕結構工藝性。同時，利用Pro/e軟件計算出塑件、澆注系統(tǒng)的體積和質(zhì)量，根據(jù)塑件、澆注系統(tǒng)的體積和質(zhì)量的估算，選定注塑機型號為XS-ZY -1000;還根據(jù)塑件選定模架;并對注射機和模架的相關參數(shù)進行校核（如最大注射量、鎖模力、最大注射壓力、開模行程等）；根據(jù)塑料簸箕結構特征，分型面應選擇在塑件的最大截面處;再然后是對澆注系統(tǒng)的設計以及導向機構的設計;推出機構根據(jù)塑件形狀采用推桿推出，并對其推出力進行校核;為了使塑件快速冷卻成型，還設計了冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)設置便于塑件的推出；最后進行模具的裝配設計。關鍵詞: 塑料簸箕 模具 分型面 裝配ABSTRCT Plastic molding products are plastic as the main structural material. The processing of products.Referred to as the plastic parts.plastic molding products arewidely used.Especially in the electronic instrument electrical equipment ,communication tools ,etc to obtain a large number of applications . such as all kinds ofstress are shell stents structure decoration.Based process equipment as the main production of plastic products of plastic mold .occupies an important positionin national economy mould technology has also become to measure a national product manufacture level of important symbol.Injection molding plastic molding isan important method .it is mainly suitable for thermoplastic molding .and canbea complicated shape of precision plastic forming parts is the adsl surface hella a design model .This paper will be injection mold related knowledge as thebasis.the overall design process of plastic injection mould are expounded.Design the content of this article is shell of plastic injection mould ,materials for HPVC .According to the shape of the structure characteristics and throughthe analysis of the right across the shell molding process,determine the overall distribution of cavity choose the parting surface determine the demoulding way .The design of gating system,etc.Keywords：Plastic mold；injection molding； the parting surface目 錄第一章 前言2 1.1我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景2 1.2 注塑模具設計與制造技術3 1.3 UG模具設計的基本流程4 1.4課題意義5第二章 注塑件的設計6 2.1 功能設計6 2.2 材料選擇6 2.3 結構設計7 2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量8第三章 塑件3D建模及注射成型工藝分析9 3.1塑件的3D模型9 3.2塑件的注射成型工藝性分析9 3.3注塑機15第四章 模具結構設計16 4.1型腔數(shù)目的確定16 4.2分型面的確定17 4.3澆口的確定17 4.4模具材料的確定17 4.5澆注系統(tǒng)的設計18 4.6成型零件結構設計20 4.7 抽芯結構設計21 4.8 模具成型尺寸設計計算21 4.8.1 型腔尺寸21 4.8.2 型腔深度尺寸21 4.8.3 型芯徑向尺寸22 4.8.4 型芯高度尺寸22 4.9 模具加熱、冷卻系統(tǒng)的計算22 4.9.1 模具加熱23 4.9.2 模具冷卻23 4.10推出機構的設計24第五章 注射機的校核26 5.1最大注塑量的校核26 5.2鎖模力的校核26 5.3模具外形尺寸校核26 5.4模具厚度校核27 5.5模具安裝尺寸校核27 5.6開模行程校核27第六章 模具總裝設計28 6.1模具裝配及加工要求28 6.2模具工作原理30謝辭33參考文獻342 第一章 前 言1.1我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景經(jīng)過1990年代的高速發(fā)展，中國的模具產(chǎn)業(yè)已經(jīng)達到一定的水平，生產(chǎn)能力也有了相當大的提高，模具市場的規(guī)模也正在逐步擴大。過去十年，中國模具工業(yè)（主要集中在汽車、電子信息以及電器）以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。到2005年，全國模具生產(chǎn)廠點已達3萬多家，從業(yè)人員50多萬人；模具銷售總額高達610億元，比上年增長25%；模具生產(chǎn)企業(yè)總體上任務飽滿、訂單充足。2006年，業(yè)界預測中國汽車的年度銷售數(shù)量將會比前一年增長15%，年度銷售數(shù)量將會達到640萬臺。而汽車零部件市場比汽車整車的市場更大，可以預測汽車相關模具產(chǎn)業(yè)將會有高速發(fā)展。與2004年相比，2005年中國的模具生產(chǎn)值增加了125%，以610億人民幣居世界第三位。其中，出口比前一年增加了150%，達到了7.4億美元。目前，國內(nèi)模具行業(yè)正隨著我國制造業(yè)特別是汽車和電子產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展而逐漸步入“黃金期”。近年來，模具行業(yè)結構調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快。隨著經(jīng)濟體制改革的不斷深入，“三資”及民營企業(yè)的發(fā)展較快。在注塑模具方面，2006年，注塑模具比例進一步上升，熱流道模具和氣輔模具水平進一步提高，注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量已超過50噸，最精密的注塑模具精度已達到2微米。在 CAD/CAM技術得到普及的同時，CAE技術應用越來越廣，CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結構、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，專利數(shù)量增多。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括10個方面：(1)模具日趨大型化。(2)模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達到2-3微米，1微米精度的模具也將上市。(3)多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，對鋼材的性能要求越來越高。(4)熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。(5)隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。 (6)標準件的應用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。(7)快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。(8)隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。(9)以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。(10)模具技術含量將不斷提高。從應用趨勢方面分析，受用戶要求模具的生產(chǎn)周期縮短影響；快速經(jīng)濟模具的開發(fā)將被重視，模具標準件的應用將日漸廣泛，且采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術也會得到發(fā)展和提高。1.2 注塑模具設計與制造技術質(zhì)量、成本（價格）、時間（工期）已成為現(xiàn)代工程設計和產(chǎn)品開發(fā)的核心因素，現(xiàn)代企業(yè)大都以高質(zhì)量、低價格、短周期為宗旨來參與競爭市場。先進制造技術的出現(xiàn)正急劇改變著制造業(yè)的產(chǎn)品結構和生產(chǎn)過程，對模具行業(yè)也是如此。模具行業(yè)必須在設計技術、制造工藝、生產(chǎn)模式等諸方面加以調(diào)整以適應這種要求。1.2.1注塑模具的可視化設計現(xiàn)在我們對產(chǎn)品設計的要求是快速、準確。隨著軟件技術的發(fā)展，三維設計（3D）的誕生使模具實現(xiàn)了可視化、面向裝配的設計。模具由二維設計（2D）到三維（3D實現(xiàn)了模具設計技術的重大突破。模具三維設計直觀再現(xiàn)了未來加工出的模具本體，設計資料可以直接用于加工，真正實現(xiàn)了CAD/CAM一體化和少、無圖樣加工；模具三維設計解決了二維設計難以解決的一系列問題，如干涉檢查、模擬裝配、CAE分析等；模具三維設計能對模具的可制造性加以評價，大大減少了設計失誤。1.2.2 注塑模具的快速制造基于并行工程的模具快速制造近些年來，為了滿足工期的要求，模具企業(yè)大都在自覺與不自覺中應用“并行”的概念來組織生產(chǎn)、銷售工作。并行工程應用的明確提出是對現(xiàn)有模具制造生產(chǎn)模式的總結與提高。并行工程、分散化網(wǎng)絡制造系統(tǒng)為模具快速制造提供了有效的實施平臺。并行工程的基礎是模具的標準化設計。標準化設計是由三方面要素組成：統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式是基礎；實現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資源共享是關鍵；高速加工等先進制造工藝是必備條件。（2）應用快速原型技術制造快速模具（RP+RT）在快速原型（Rapid Prototyping,RP）技術領域中，目前發(fā)展最迅速、產(chǎn)值增長最明顯的就是快速模具(Rapid Tooling,RT)技術。應用快速原型技術制造快速模具（RP+RT），在最終生產(chǎn)模具之前進行新產(chǎn)品試制與小批量生產(chǎn)，可以大大提高產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率，有效地縮短開發(fā)時間、降低成本。這就是RP+RT技術產(chǎn)生根本原因。（3）高速切削技術的應用高速切削（High Speed Machining,HSM）在模具領域的應用主要是在加工復雜曲面方面。其中高速銑削（也稱為硬銑削Hard Milling,HM）可以把復雜形面加工得非常光滑，幾乎或者根本不再需要精加工，從而節(jié)約了點火花（EDM）加工和拋光時間及有關材料的消耗，及大地提高了生產(chǎn)效率，并且形面的精度不會遭到破壞。1.2.3 制造模式的改變信息流驅(qū)動的模具制造先進制造生產(chǎn)模式對模具工業(yè)的影響主要體現(xiàn)在信息的流動。與制造活動有關的信息包括產(chǎn)品信息和制造信息，現(xiàn)代制造過程可以看作是原材料或毛坯所含信息量的增值過程，信息流驅(qū)動將成為制造業(yè)的主流。目前，面向模具開發(fā)的CAD/CAHPVC/CAM/CAE、DNC、PDM、網(wǎng)絡集成等均是圍繞如何實現(xiàn)信息的提取、傳輸與物化，即使信息流得以暢通為宗旨。1.3 UG模具設計的基本流程 目前，國際上占主流地位的注射模CAD軟件有UG、I-DEAS、UG、SolidWorks等；結構分析軟件有MSC、Analysis等；注射過程數(shù)值分析軟件有MoldFlow等；數(shù)控加工軟件有MasterCAM、Cimatron等。本次是運用UG進行模具設計的,下面簡單介紹以下UG模具設計流程。UG模具設計的基本流程如圖1.1 零件成品(Design Model） 零件設計 （Part Design）零件裝配（Assembly Design） 模具裝配 （Mold Assembly） 參照零件（Reference Part）工件（Workpiece） 模型檢驗 （Model Check） 厚度檢驗 （Thickness Check）拔模檢驗（Draft Check） 設置收縮率 （AHPVCly Shrinkage）模流分析（Analysis of Mold Flows） 建立模具體積塊 (Mold Volume) 建立或分割 （Create or Split） 模具開啟（Mold Opening）干涉檢驗（Interference Check）專家模具系（Expert Moldbase Extension）2-D工程圖(Drawing)CNC加工 建立分模面（Parting Surface）圖1.1 UG模具設計的基本流程1.4課題意義在傳統(tǒng)塑料模具設計中，設計周期長，一般要二到三個月的時間；設計成本高，需要往返數(shù)次制模，修模；產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，對流體在模腔內(nèi)的流動狀態(tài)，冷卻狀況缺乏了解。本文以塑料簸箕的注塑模具設計為例，運用UG軟件智能分模，不但保證了模具的精確性，而且分模簡單，是設計者可以節(jié)約時間，集中精力拆模做型腔；運用CAE分析功能，對塑料注塑過程進行模擬分析，包括充模流動模擬、保壓過程模擬、冷卻過程模擬及翹曲模擬分析。通過模擬分析可以預測制品填充不足、熔接線、氣泡和翹曲變形等缺陷，還可以測定最佳澆口數(shù)量和位置，測定注塑時注射壓力以及注射時間，溶體流動前鋒的溫度變化等系列參數(shù)；運用專家模架系統(tǒng)，根據(jù)設計參數(shù)直接選取標準模架，構造模具三維實體。這樣設計出來的模具具有更高的質(zhì)量，更大的準確性。現(xiàn)代的模具設計在計算機的平臺上，運用CAD/CAE/CAM等軟件，使現(xiàn)代模具設計具有了高質(zhì)量，高效率，低成本等特點。第二章 注塑件的設計2.1 功能設計 功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能,并達到一定的技術指標.該塑件是塑料簸箕,承受外力的幾率不大,如沖擊載荷,振動,摩擦等情況比較少;塑件的工作溫度是室溫,這使得在材料選擇時對熱變形溫度,脆化溫度,分解溫度的要求降低;作為一種日用品,生產(chǎn)批量應該是中批中量或大批大量生產(chǎn),這樣,就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命,在材料的選擇時要綜合各種因素。2.2 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.該塑件屬于日常生活用品，沒有什么特別的要求，因此主要從容易成型方面選擇材料。 HPVC塑膠，聚碳酸酯英文名稱為Polycarbonate，簡稱HPVC，為非結晶性熱塑性塑料。它是一類分子鏈中含有碳酸酯結構的高分子化合物及以它為基礎而制得的各種材料的總稱。按分子結構中所帶酯基不同可以分為脂肪族、脂環(huán)族、芳香族和脂肪芳香族等幾大類。并以雙酚A型聚碳酸脂為最重要，分子量通常為310萬。在無特別說明情況下，通常所說的聚碳酸脂都指雙酚A型聚碳酸酯及其改性品種。由于其優(yōu)良的機械性能，俗稱防彈膠。HPVC是聚碳酸酯的簡稱，聚碳酸酯的英文是Polycarbonate，簡稱HPVC工程塑料，HPVC材料其實就是我們所說的工程塑料中的一種，作為被世界范圍內(nèi)廣泛使用的材料，HPVC有著其自身的特性和優(yōu)缺點，HPVC是一種綜合性能優(yōu)良的非晶型熱塑性樹脂，具有優(yōu)異的電絕緣性、延伸性、尺寸穩(wěn)定性及耐化學腐蝕性，較高的強度、耐熱性和耐寒性；還具有自熄、阻燃、無毒、可著色等優(yōu)點，在你生活的各個角落都能見到HPVC塑料的影子，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及容易加工的特性也使其價格極其低廉。2.3 結構設計 塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性。在塑料生產(chǎn)過程中,一方面成型會對塑件的結構,形狀,尺寸精度等諸方面提出要求,以便降低模具結構的復雜程度和制造難度,保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品;另一方面,模具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析,弄清塑件生產(chǎn)的難點,為模具設計和制造提供依據(jù)。2.3.1 壁厚 塑料制品的壁厚對制品的質(zhì)量有至關重要的影響。壁厚過厚，不但用料多，容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷，而且冷卻時間長生產(chǎn)效率低；壁厚過薄，成型困難，流動阻力大。在此主要是分析壁厚對成型的影響，所以只驗證產(chǎn)品在脫模頂出時保證不變形。該產(chǎn)品的壁厚1.5mm，在此材料的推薦壁厚0.62.3mm的范圍內(nèi)。所以本次產(chǎn)品的壁厚值能滿足工藝要求。2.3.2脫模斜度由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸?；蛐托旧?為了便于脫模,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內(nèi),外表面都應具有合理的斜度。在塑件的高度比較小時也可以不需要脫模斜度。HPVC的脫模斜度為，由此確定塑件的脫模斜度。2.3.3 加強肋塑件上適當設置的加強肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動方向的加強肋還能降低充模阻力，提高熔體流動性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產(chǎn)生。2.3.4 圓角 塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結構。尖角容易產(chǎn)生應力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動和塑件的脫模。2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量2.4.1尺寸精度影響制品精度的因素較多。首先是模具的制造精度和模具的磨損量，其次是成型工藝條件的變化所引起的塑料收縮率的波動。另外，成型后的時效率變化和模具結構形狀對尺寸精度也有一定的影響。因此，對塑料制品的精度要求不能太高，應在保證使用功能的條件下，盡可能選擇低精度等級。該產(chǎn)品零件圖所有尺寸為未注公差尺寸，根據(jù)國家推薦標準（GB/T14486-93）規(guī)定的MT5級精度選取作為塑料制品的尺寸公差等級。已注尺寸公差等級也在HPVC/HPVC的一般精度等級MT3范圍內(nèi)。所以該產(chǎn)品注射成型能夠達到此精度要求。表2-3-3是國家推薦標準的工程塑料模塑塑件尺寸公差，該表只取了在產(chǎn)品尺寸范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。2.4.2塑件的表面質(zhì)量塑件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤，波紋等疵點外，主要的由模具的表面的粗糙度決定。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。由于該制品為一般日常生活用品，對表面粗糙度要求不高，取塑件表面粗糙度為0.8m。第三章 塑件3D建模及注射成型工藝分析3.1塑件的3D模型運用UG繪圖軟件繪制塑件的二維工程圖和3D圖，如圖3.1、3.2所示下：圖3.1 圖3.2 3.2塑件的注射成型工藝性分析3.2.1初步分析通過UG對3D模型質(zhì)量屬性分析分析結果：單件體積= 33344.63 單件投影面積=11934.22 密度=1.05g/cm3 單件質(zhì)量=0.04kg3.2.2塑件注射成型工藝性CAE分析利用Moldflow對塑件進行最佳澆口分析，塑料流動性分析，冷卻質(zhì)量分析，縮痕分析等。初始條件：HPVC 在Moldflow中搜索到此材料，可以查看材料的一些具體信息。以這些信息作為分析的初始條件。其中模具溫度為，熔化溫度為，材料融化溫度范圍：，模具溫度范圍：，塑料固體密度為1.053，融化密度為1.033，最大剪切應力為0.26MPa。3.3注塑機3.3.1注塑成型工藝參數(shù)查模具設計手冊可知HPVC料注射成型的主要工藝參數(shù)如下表3-1表3-1HPVC料注射成型的主要工藝參數(shù)工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 預熱和干燥 溫度t/: 8095 成型時間/s注射時間 05時間/h: 45保壓時間 1530料筒溫度t/ 后段 150170冷卻時間 1530中段 165180總周期 4070前段 180200 螺桿轉(zhuǎn)速n/()3060噴嘴溫度t/ 170180后處理 方法 紅外線燈烘箱 模具溫度t/ 5080溫度t/ 70 注射壓力p/Mpa60100時間/h243.3.2注塑機的選擇由公稱注射量選定注射機由3.2.1分析已得出單個塑件體積V=685304.63 ，流道凝料V=45453實際注射量為:V=151442+4545=34.833cm；根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V V V= V/0.8 =34.8330.8=43.541cm；由上計算初步確定注塑機為SZ-60/60，查模具設計手冊注塑機主要技術參數(shù)如下表3-2。表3-2 國產(chǎn)注射機SZ-60/60技術參數(shù)表特性內(nèi)容特性內(nèi)容結構類型臥拉桿內(nèi)間距(mm)320520理論注射容積（cm）60移模行程(mm)300螺桿直徑(mm)40最大模具厚度(mm)350注射壓(MP)145最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)鎖模形式(mm)液壓塑化能力(g/s)11.7模具定位孔直徑(mm)125螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)20200噴嘴球半徑(mm)35鎖模力(KN)600噴嘴口直徑（mm）4第四章 模具結構設計4.1型腔數(shù)目的確定注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生產(chǎn)效益；（4）模具制造難度?？紤]到該塑件是一般日用品，根據(jù)生產(chǎn)批量和經(jīng)濟因素，初步確定該模具為一模兩腔。4.2分型面的確定由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析，應遵循以下幾項的設計原則：1）分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處2）分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求4）分型面的選擇應滿足塑件的外觀質(zhì)量要求5）分型面的選擇要便于模具的加工制造6）分型面的選擇應有利于排氣除了以上這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側向型芯的位置的放置及抽芯機構的動作順利，應以淺的側向凹孔或短的側向凸臺作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向。 4.3澆口的確定HPVC料的流動性好,可適用于各種澆口,為了不影響外觀,確定使用潛伏澆口。4.4模具材料的確定現(xiàn)有模具模架已經(jīng)標準化,所以在模具材料的選擇時主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼,是關系到模具質(zhì)量的前提條件,如果選材不當，則所有的精密加工所投入的工時,設備費用將浪費。在選擇模具鋼時,首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能,從使用性能考慮:硬度是主要指標之一,模具在高應力作用下欲保持尺寸不變,必須有足夠的硬度,當承受沖擊載荷時還要考慮折斷,崩刃問題,所以韌性也是一重要指標,耐磨性是決定模具壽命的重要因素。從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬,冷加工性能如切削,銑削,拋光等加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟考慮,要求材料來源廣,價格低。模仁的材料為P20鋼。P20鋼屬優(yōu)質(zhì)碳素塑料模具鋼，與普通優(yōu)質(zhì)45碳素鋼相比，其鋼中硫，磷含量低，鋼材純度好。制造小型塑料模具，用調(diào)質(zhì)處理可獲得較高的硬度和較好的強韌性。P20鋼的優(yōu)點是價格便宜，切削加工性好，淬火后具有較高的硬度，調(diào)質(zhì)處理后具有良好的強韌性和一定的耐磨性，被廣泛用于制造中、低擋的塑料模具。材料預備熱處理：斷后退火；高溫回火；正火推薦回火規(guī)范：回火溫度為500560，空冷，硬度為2533HRC。具體的模架的圖紙如下圖所示;4.5澆注系統(tǒng)的設計注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)、外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的重點內(nèi)容之一。4.5.1主流道設計主流道是一端與注塑機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有有錐度的流動通道。根據(jù)注塑機型號設計主流道尺寸，具體尺寸詳見圖紙。由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。澆口套結構設計如圖4.1所示采用兩顆M520L螺釘固定。由注塑機確定定位圈的尺寸，定位圈采用兩顆M620L螺釘固定，如圖4.2所示。 圖4.1澆口套 圖4-2定位圈4.5.2分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。澆道的截面積越大，壓力的損失就越大；澆道的表面積越小，熱量的損失就越少。用澆道的截面積和表面積的比值來表示澆道的效率，效率越高，澆道的設計越合理?？紤]熱量損失和澆道加工性能等因素，查6P151表4-3，選擇圓形截面的分澆道。4.5.3冷料井冷料井一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。該模具的冷料井設計錐形的冷料井。4.5.4 澆口澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定。該模具采用潛伏式澆口，其有以下特性:形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；試模時如發(fā)現(xiàn)不當，容易及時修改；能相對獨立地控制填充速度及封閉時間；對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。澆口的截面形狀和分流道的一樣都采用圓形截面，與分流道的連接方式.4.6成型零件結構設計所謂成型零件是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生磨擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。以下是成型零件的結構設計。根據(jù)產(chǎn)品特征，為了便于加工制造，型腔采用整體鑲嵌式，型腔靠用8顆M840L螺釘固定于型腔板，如圖4.4所示；型芯也采用整體鑲嵌式，型芯用8顆M830L螺釘固定.圖4.44.7 分型面設計內(nèi)側分型用來成型具有內(nèi)側凹槽和孔的塑件；成型殼體制品的局部凸起、凹槽和肓孔。因為抽芯機構的注射模，其可動零件多，動作復雜。因此，側抽機構的設計應盡量可靠、靈活和高效。本產(chǎn)品圖需要分型面如圖4.6所示平面所示： 圖4.6a.斜頂及其組件的性能要求斜頂有相對于其他零件的運動而且行位還是產(chǎn)品成型結構部分，因此行位及與其想配合的零件不僅滿足一定的耐磨性要求還必須具有一定成型零件的性能。斜頂及其組件的具體性能必須滿足以下幾點：（1）高表面硬度：表面淬火或者滲碳或滲氮處理到HRC50。（2）各相配合的零件不可為相同材料以防粘著磨損。（3）配合要求：與固定在B板上的耐磨片采用H7/f7間隙配合；與B板避空即可；與下模鑲件采用H7/f7配合。詳細的配合情況見模具總裝的配合要求。b. 斜頂?shù)某叽缬嬎悖?）斜頂?shù)某樾揪嚯x斜頂?shù)某樾揪嚯x為0.72，所以S1.5mm（2）斜頂?shù)捻敵鲂谐?由HS/tan解得：H15mm；式中：-為斜頂?shù)膬A斜角度；為5。4.8 模具成型尺寸設計計算 取HPVC的平均成型收縮率為0.7 %，塑件未注公差按照SJ1372中7級精度公差值選取。4.8.1 型腔尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。1）10+0.1 10 2）24+0.04 24-0.4 4.8.2 型腔深度尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.5。1）20+1.2 21.2-1 2）18+1.2 19.2-14.8.3 型芯徑向尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。1）32 32+0.3 2）24+0.2 24+0.24.8.4 型芯高度尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.5。1）38+1.2 38+1.2 2）32+0.68 32+0.68 4.9模具加熱、冷卻系統(tǒng)的計算4.9.1 模具加熱 一般生產(chǎn)HPVC材料塑件的注射模具不需要外加熱。4.9.2 模具冷卻模具的冷卻分為兩部分，一部分是型腔的冷卻，另一部分是型芯的冷卻。型腔的冷卻是由在定模板（中間板）上的兩條10mm的冷卻水道完成。4.10推出機構的設計注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤地從模具的凹模或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構，也稱頂出機構。本設計使用簡單的推桿脫模機構和利用斜頂設計推出機構的類型為一次推出機構。因為該塑件的分型面簡單，結構也不復雜，采用推簡單的脫模機構可以簡化模具結構，給制造和維護帶來方便。頂出機構如圖4.8所示。圖4.10 推出結構 第五章 注射機的校核5.1最大注塑量的校核根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注射機的最大注射量是其額定注射量的80%。所以，一個周期內(nèi)所需的塑料溶體的總量必須在注射機的額定注射量的80%以內(nèi)。V =34.833cmV=60 mm（見注塑機參數(shù)表）V80%=600.8=48cm> V，校驗合格。5.2鎖模力的校核在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力：FF=K APA=59542； P=30MPa；K安全系數(shù)，通常取1.11.2，取K=1.2。F=K AP=1.2595430=214.344KN可知F=600KN，所以F> F,鎖模力滿足要求。5.3模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。由表3-2可得注塑機的拉桿間距為320520mm，而模板Z座的尺寸為250450mm，故滿足要求。5.4模具厚度校核模具厚度必須滿足下式：H H H 150270350 滿足要求。式中 H所設計的模具厚度 270 mm； H注塑機所允許的最小模具厚度150 mm； H注塑機所允許的最大模具厚度350mm；5.5模具安裝尺寸校核注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。該模具外形尺寸為200200屬小型模具，所以采用壓板固定法。5.6開模行程校核所選注塑機為全液壓式鎖模機構，最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程S等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。SH+H+（510）mm 30020+104+10 300134 滿足要求。 式中 S注塑機移模行程300 mm； H推出距離20 mm； H流道凝料與塑件高度104 mm。第六章 模具總裝設計6.1模具裝配及加工要求模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑料模具制造時應達到以下技術要求：a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應符合相應圖樣的要求。b、組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必須達到設計要求d、為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。6.1.1 加工要求1）模具分型面及組合件的結合面應很好貼合，局部間隙不大于0.02mm2）模具成型表面的內(nèi)外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時允許不大于0.5mm圓角（分型面及結合面除外）。當不允許有圓角時,應在圖樣上注明。3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按GB1804標準即孔按H13，軸按h13，長度按J14來加工。4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按GB1184附錄一的5級。5）導柱、導套孔對模板平面的垂直度公差按GB1184附錄一的4級。導柱、導套之間的配合按H8/f8。6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相應各孔配作。7）導柱(直導柱、臺肩導柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。8）導套（直導套、帶頭導套）外圓與內(nèi)孔的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。9）主流道襯套的中心錐孔應研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺陷。10）成型零部件：為了保證導向作用，動、定模的導柱，導套孔的孔距精度應控制在0.01mm以內(nèi)。因此，必須用坐標鏜床對動、定模鏜孔。在缺少坐標鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動、定模合在一起，在車床、銑床或鏜床上進行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼，強度高，耐磨性好，熱處理變形小，要求耐腐蝕，調(diào)質(zhì)淬火低溫回火55HRC。型芯的加工：把成型面的曲面圖通過計算機產(chǎn)生刀具加工路徑進行數(shù)控銑外形加工，再銑小型芯孔和凹臺，鉆推桿孔，加工澆口。再用電火花加工成型。型腔的加工：把成型面的曲面圖通過計算機產(chǎn)生刀具加工路徑，留余量在數(shù)控銑上加工成型，再用電火花加工成型。6.1.2裝配要求1）頂出制品的推桿的端面與所在的相應型面保持齊平，允許推桿端面 高出型面不大于0.1mm。2）注射模的復位桿，其端面應與模具分型面齊平，允許低于分型面大 大于0.03mm。3）型芯、凸模、鑲件等，其尾部高度尺寸未注明公差時，其端面應在 裝配后與其配合的零件齊平。制品同一表面的成型腔分布在上、下?；騼赡r，裝配后沿分型面的錯邊不大于0.05mm，并其組合尺寸不超過型腔允許的極限尺寸。5）凸模與凹模裝配后的配合間隙，應保持周圍均勻。6）需保持同軸的兩個以上零件，其同軸度必須保證裝配要求，使各配合零件能順利裝卸，活動自如。7）模具導向件的導向部分，裝配后保證滑動靈活，無卡滯現(xiàn)象。8）模具中供兩次分型用的拉桿、拉板裝配后，各工作面應在同一平面內(nèi)，允許 其極限偏差為0.1mm。9）模具裝配后兩安裝平面應保持平，其平行度公差按按GB1184附錄一的6級。6.1.3綜合要求1）模具、模架及其零件的工件表面，不應有碰傷、凹痕、裂紋、毛刺、銹蝕等缺陷。2）經(jīng)熱處理后的零件，硬度應均勻，不允許有脫碳、軟點、氧化斑點及裂紋等缺陷。熱處理后應清除氧化皮，臟物油污。3）配通用模架模具，裝配后兩側面應進行同時磨削加工，以保證模具能順利裝入模架。4）模具的冷卻水道應保證暢通。6.2模具工作原理(1)開模過程：注塑機開模時，移動板帶動動模部分向遠離定模部分的方向移動，模具由分型面分型，塑件由于拉料桿和型芯的作用，連同流道內(nèi)的凝料隨動模移動，當注射機的頂桿接觸到模具的推板的時候，推板帶動推桿將塑件和凝料推出，進而完全脫離模具。(2)合模過程：注塑機合模時，移動板帶動動模部分向靠近定模部分的方向移動，在復位桿的作用下，使推板帶動推桿和拉料桿向遠離定模部分移動，當模具完全閉合后，脫模機構也已經(jīng)復位。(3)模具工作原理：開模時，動模部分向后移，這時塑件包在型芯上隨動模繼續(xù)后移，直至注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構開始工作，同時斜頂作用于內(nèi)側抽芯滑塊，完成內(nèi)側抽芯動作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復位桿使推出機構復位！模具三維裝配圖致 謝首先對指導老師在這次設計中給予我的幫助和支持表示衷心的感謝。由于是第一次做模具設計，所以在開始的時候都不知道從何下手。XXX老師教會了我如何去搜集和查閱一些相關資料。在設計過程中遇到一些難以解決的問題，XXX老師都認真負責地給我分析講解，使我找到了解決問題的辦法。在撰寫論文的時候，XXX老師及時的給予我建議，指出不足之處，幫助我更好的分析數(shù)據(jù)和組織論文結構，使論文內(nèi)容更加充實、合理、有序。在王老師的指導下，使我在這次模具設計中學到不少知識。在此再次對指導老師表示衷心感謝!在跨越大學的學習過程中，我還得到了各科任課老師和各位領導的大力幫助。在你們的幫助下，我學到了豐富的專業(yè)知識，學會了如何對待學習、生活、如何從事設計研究工作，使我的學業(yè)順利的完成，給我的大學生活劃上一個圓滿的句號。在次對各位幫助我、教育我的領導和老師表示由衷的感謝!參考文獻1 陳錫棟 周小玉.實用模具手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2001.72 彭建聲 秦曉剛.模具技術問答.北京：機械工業(yè)出版社，2003.43 王文廣 田寶善 田雁晨.塑料注射模具設計技巧與實例.化學工業(yè)出版社，2003.124 周殿明.注射成型與設備維修技術問答.北京：化學工業(yè)出版社，2004.35 趙昌盛.實用模具材料應用手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2005.66 模具實用技術叢書編委會.塑料模具設計制造與應用實例.北京：機械工業(yè)出版社， 2002.77 張祥杰 黃圣杰.UG模具設計.北京：中國鐵道出版社，2004.58 宋滿倉 黃銀國 趙丹陽.注塑模具設計與制造實戰(zhàn).北京：機械工業(yè)出版社，2003.49 葛正浩.塑件及模具設計實例精解.北京：機械工業(yè)出版社10 吳宗澤 落圣國.機械設計課程設計手冊.北京：高等教育出版社，199911 王加龍.熱塑性塑料注射生產(chǎn)技術.北京：化學工業(yè)出版社，2004.512 鄭大中主編模具結構圖冊北京：機械工業(yè)出版社，199213 李德玉主編機械工程材料學中國農(nóng)業(yè)出版社，200214 Lgilcde B john, MC inruender design. 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