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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
設(shè)計(jì)（論文）題目： 斜齒輪注塑模具設(shè)計(jì)
學(xué) 院 名 稱：
專 業(yè)：
班 級(jí)：
姓 名： 學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師： 職 稱
定稿日期： 年 月 日
摘 要
本論文根據(jù)工程實(shí)際的斜齒輪的注射模具設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中采用PA6塑料注射而成型，成型方式為一模兩腔，該論文具體分析了產(chǎn)品的工藝性，確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設(shè)備，確定了模具制作的總體方案，分析并解決了模具的總體結(jié)構(gòu)和各工作部分的具體結(jié)構(gòu)，并對(duì)零件尺寸進(jìn)行了計(jì)算和一些必要的強(qiáng)度校核。該論文還對(duì)分型面、澆注系統(tǒng)和脫模機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，完成了模具工程圖設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 注射模 成型 工藝性 設(shè)計(jì)
Abstract
In this paper, based on actual engineering needs of Helical gear of injection mold design. The present paper completes the injection molding design of the dressing case top according to the need of the project. To take shape, we need to use the polyethylene plastic injection, for forming a two-cavity mold. And this paper has concretely analyzed product's technology capability and determined to use the plastic technological parameter and the formation equipment. This paper also has determined the overall plan of the mold manufactures, analyzed and solved the gross structure of the mold and the concrete structure of each effective part, and has carried on some essential size calculation and the intensity examination. This paper also has carried on the analysis design of surface, gating system and the release and completed the mold engineering design, and finally carried out the design of the main parts processing technology.
Keywords： Injects the mold Formation Technology capability Design
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
1 前言 6
1.1 本研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì) 6
1.1.1 概述 6
1.1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況 7
1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容、要求、目的及意義 7
1.2.1 本課題的研究?jī)?nèi)容 7
1.2.2 本課題的研究要求 8
1.2.3 本課題的研究目的 8
1.2.4 研究意義 8
2 設(shè)計(jì)部分 9
2.1 塑件分析 9
2.2 繪制模具裝配草圖 9
2.3 塑料材料的成型特性 10
2.4 設(shè)備的選擇 11
2.4.1 塑件的體積 11
2.4.2 鎖模力的校核 13
2.4.3 開模行程的校核 13
2.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
2.5.1 主流道的設(shè)計(jì) 14
2.5.2 分流道的設(shè)計(jì) 14
2.5.3 冷料穴的設(shè)計(jì) 15
2.5.4 設(shè)計(jì)所用的澆口形式 16
2.5.5分型面的設(shè)計(jì) 16
2.5.6 排氣槽的設(shè)計(jì) 17
2.6 成型零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算 17
2.6.1 成型零部件的設(shè)計(jì) 17
2.6.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 17
2.6.3 型腔壁厚計(jì)算 19
2.7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20
2.7.1 成型零件的導(dǎo)向及定位 20
2.8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 21
2.8.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21
2.9.2 模具冷卻時(shí)間的計(jì)算 22
2.9.3 冷卻參數(shù)的計(jì)算 23
總 結(jié) 26
致 謝 27
參 考 文 獻(xiàn) 28
1 前言
1.1 本研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1 概述
模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應(yīng)用，與其它加工制造業(yè)所無法比擬的[1]?，F(xiàn)代模具制造行業(yè)基本特征是日趨標(biāo)準(zhǔn)化、高度集成化、智能化、精密化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。高質(zhì)量、低成本、短周期是市場(chǎng)對(duì)模具生產(chǎn)的要求。最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需求[2]。
隨著發(fā)達(dá)國(guó)家將制造業(yè)紛紛轉(zhuǎn)移到我國(guó)，大批境外企業(yè)涌入，使我國(guó)模具工業(yè)的水平有了一定的提高。在技術(shù)方面，我國(guó)模具的精密度、復(fù)雜程度和壽命都有很大提高。如塑料模熱流道技術(shù)日漸成熟，氣體輔助注射技術(shù)開始采用。高速加工、復(fù)合加工等先進(jìn)的加工技術(shù)也得到進(jìn)一步推廣；快速原型制造進(jìn)展很快；模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度也有一定提高[3]。
模具產(chǎn)品的品種很多，主要以沖壓模具、塑料模具和壓鑄模具為主。塑料注射模具是現(xiàn)在所有塑料模具中使用最廣的模具，能夠成型復(fù)雜的高精度的塑料制品。設(shè)計(jì)塑料注射模具首先要對(duì)塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我們常說的ABS 塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體采用乳液、本體或懸浮聚合法生產(chǎn)，使其具有三種單體的優(yōu)越性能和可模塑性，在一定的溫度和壓力下注射到模具型腔，產(chǎn)生流動(dòng)變形，獲得型腔形狀，保壓冷卻后頂出成塑料產(chǎn)品[4]。
現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，涉及機(jī)械工程、信息與電子工程、冶金與材料工程、工程管理等學(xué)科專業(yè)范圍。優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和制造周期；研究、應(yīng)用針對(duì)各種類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場(chǎng)多樣化和新產(chǎn)品試制，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成型沖模、塑料注射?；驂鸿T模等，應(yīng)當(dāng)是未來5～20年的模具生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。所以在這種情況下,研究這一課題是具有現(xiàn)實(shí)意義的[5]。
1.1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況
目前，CAD/CAM/CAE 技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)及制造，已成為一門綜合性學(xué)科。在現(xiàn)代化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的條件下，模具行業(yè)將面臨一次新的技術(shù)革命[6]。
國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家由于起步早和對(duì)模具 CAD/CAM 的重視，先后投入了大量的人力和物力，從而使模具 CAD/CAM 技術(shù)得到了很快的發(fā)展，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，在沖模、鍛模、擠壓模、注射模和壓鑄模等方面都開發(fā)出了較成功的商品化軟件。如法國(guó)達(dá)索(Dassault)公司開發(fā)的 CATIA，美國(guó)國(guó)家航空及宇航局(NASA)開發(fā)的 I-DEAS，美國(guó)麥道(MD)公司開發(fā)的 UG，以及美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司開發(fā)的 Pro/ENGINEER（簡(jiǎn)稱 Pro/E）等[7]。
我國(guó) CAD/CAM 技術(shù)的開發(fā)始于20世紀(jì)70年代末，先后開發(fā)了精沖模、普通沖裁模、鍛模和注射模等系統(tǒng)，但多數(shù)處于試用階段。模具加工設(shè)備中，數(shù)控機(jī)床比例還很小，模具制造精度低、制造周期長(zhǎng)[8]。目前國(guó)內(nèi)模具行業(yè)的基本情況是，隨著輕工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計(jì)制造日漸受到人們廣泛關(guān)注，已形成一個(gè)行業(yè)。但是我國(guó)模具行業(yè)缺乏技術(shù)人員，存在品種少.精度低.制造周期長(zhǎng).壽命短.供不應(yīng)求的狀況。一些大型.精密.復(fù)雜的模具還不能自行制造，需要每年花幾百萬、上千萬美元從國(guó)外進(jìn)口，制約了工業(yè)的發(fā)展，所以在我國(guó)大力發(fā)展模具行業(yè)勢(shì)在必行[9]。
為了提高模具企業(yè)的設(shè)計(jì)水平和加工能力。中國(guó)模具協(xié)會(huì)向全國(guó)模具行業(yè)推薦適合于模具企業(yè)用的CAD/CAM系統(tǒng)。但國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的CAD/CAM系統(tǒng)很少，只有少數(shù)適合模具行業(yè)應(yīng)用。而國(guó)外購(gòu)買的雖有強(qiáng)大的三維曲面造型能力.強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)有限元分所能力.強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助制造能力.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能力等，但價(jià)格昂貴，一般企業(yè)難以支持[10]。
1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容、要求、目的及意義
1.2.1 本課題的研究?jī)?nèi)容
塑料件在各行各業(yè)及日常生活中使用越來越多，塑料模具的設(shè)計(jì)制造的社會(huì)需求日益增長(zhǎng)，要求也越來越高，同時(shí)社會(huì)對(duì)具有三維CAD設(shè)計(jì)能力的人才需求也日益增長(zhǎng)。
斜齒輪形狀不太復(fù)雜，通過此注射模設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行模具設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)的基本技能訓(xùn)練與培養(yǎng)，使學(xué)生基本掌握利用三維CAD軟件進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的方法，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力，適應(yīng)社會(huì)需求。
1.2.2 本課題的研究要求
（1）根據(jù)塑件圖紙。，合理確定零件精度，利用三維CAD軟件進(jìn)行實(shí)體造型，生成工程圖紙；
（2）完成塑件注射模方案設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)計(jì)算；
（3）全部模具零件圖、裝配圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。要求所有成型零件完成三維實(shí)體造型后生成工程圖；
（4）模具制造工藝設(shè)計(jì)。要求完成各類零件工藝設(shè)計(jì)。
1.2.3 本課題的研究目的
（1）檢驗(yàn)理論知識(shí)掌握情況，將理論與實(shí)踐結(jié)合。
（2）步掌握進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的方法.過程，為將來走向工作崗位進(jìn)行科技開發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎(chǔ)。
（3）培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力.創(chuàng)新能力.計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力。
1.2.4 研究意義
（1）對(duì)于模具的設(shè)計(jì)可以從選材到設(shè)計(jì)到成型有一個(gè)完整的了解和初步的掌握。以進(jìn)一步的熟練掌握AuToCAD的運(yùn)用。
（2）鍛煉自己的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)造能力，為更好更快的適應(yīng)工作作準(zhǔn)備。
2 設(shè)計(jì)部分
2.1 塑件分析
下圖是斜齒輪，從該塑件的外觀可以看出，此塑件的外輪廓具有止轉(zhuǎn)作用，可以利用齒輪傳動(dòng)型芯的結(jié)構(gòu)達(dá)到自動(dòng)脫模。
圖2-1 塑件圖
2.2 繪制模具裝配草圖
模具裝配圖的設(shè)計(jì)從繪制裝配圖入手，根據(jù)塑件的具體情況，經(jīng)過認(rèn)真考慮、比較、初步確定出各部分的結(jié)構(gòu)情況，最大限度地滿足塑件的技術(shù)要求和模具的合理工藝性。初步?jīng)Q定選用250×315 A1型模架
表2-1 250×315模架的基本數(shù)據(jù)
模具總厚度/
50+A+B+C
模板A/
40
模板B/
35
模板C/
95
2.3 塑料材料的成型特性
PA6產(chǎn)品性能 熔 點(diǎn)： 210 - 220 C
分解溫度： >300 C
閃 點(diǎn)： >400 C
自燃溫度： >450 C
物 態(tài)： 固體顆粒
臭 味： 無
毒 性： 無
循環(huán)利用： 可以
最終處理： 土壤(無害工業(yè)廢品)
滅火劑： 可用各種滅火劑(水，泡沫，粉劑，CO2，沙)
運(yùn) 輸： 非危險(xiǎn)品，適用各種運(yùn)輸工具
歐共體標(biāo)準(zhǔn)：非危險(xiǎn)品
PA66產(chǎn)品性能
熔 點(diǎn)： 250-270 C
分解溫度： >350 C
閃 點(diǎn)： >400 C
自燃溫度： >450 C
物 態(tài)： 固體顆粒
臭 味： 無
毒 性： 無
循環(huán)利用： 可以
最終處理： 土壤(無害工業(yè)廢品)
滅 火劑 ： 可用各種滅火劑(水，泡沫，粉劑，CO2，沙)
運(yùn) 輸： 非危險(xiǎn)品，適用各種運(yùn)輸工具
歐共體標(biāo)準(zhǔn)： 非危險(xiǎn)品
聚酰胺玻纖增強(qiáng)材料可根據(jù)產(chǎn)品的特性要求添加玻纖含量在5-60%的范圍，這類材料具有很好的強(qiáng)度、耐熱性能、優(yōu)良的抗沖擊性能、良好的尺寸穩(wěn)定性及低翹曲性等。為了滿足在工業(yè)品方面的使用要求，增強(qiáng)聚酰胺材料應(yīng)具備以下要求：[1]
1）.優(yōu)異的強(qiáng)度和耐久性，優(yōu)良的剛性和耐熱性的結(jié)合
2）.優(yōu)異的著色性能，完美的表面外觀，能夠適用于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)成型，并幫助設(shè)計(jì)開發(fā)者開發(fā)新造型產(chǎn)品
3). 良好的加工性，優(yōu)異的流動(dòng)性及熱穩(wěn)定性使材料加工條件更為寬松，使注塑件微型化
4). 極高的熱穩(wěn)定性，能在高達(dá)270度的波峰焊錫中不掛錫；
2.4 設(shè)備的選擇
2.4.1 塑件的體積
根據(jù)3D軟件測(cè)量得單個(gè)塑件的體積為12943.786
假設(shè)采用的是SZ-40/450臥式注塑機(jī)，理論注射量為40；鎖模力為250。
（a）根據(jù)鎖模力確定型腔的數(shù)目：
其中： 鎖模力為F()；型腔壓力為p()；每個(gè)塑件的投影面積為；澆注系統(tǒng)的投影面積為。
已知鎖模力為250；型腔壓力為25或30。
通過計(jì)算得：
假設(shè)澆注系統(tǒng)的投影面積和塑件投影面積相等即：
則：
=2.5≈2
(b)根據(jù)最大注射量確定型腔數(shù)目：
其中： 最大注射量為；單個(gè)塑件的體積為；澆注系統(tǒng)的體積為
已知最大注射量為40，假設(shè)澆注系統(tǒng)體積為塑件的0.5倍。
單個(gè)塑件體積為：
則：
=2.08
所以，現(xiàn)決定采用一模兩腔。
采用SZ-40/250臥式注塑機(jī)[11]。
表2-6 SZ-40/250臥式注塑機(jī)參數(shù)
理論注射量
40
螺桿（柱塞）直徑
30
注射壓力
200
注射速率
50
塑化能力
20
螺桿轉(zhuǎn)速
0―200
鎖模力
250
拉桿內(nèi)間距
250×250
模板行程
230
最大模具厚度
220
最小模具厚度
130
定位孔直徑
φ55
噴嘴球半徑
10
2.4.2 鎖模力的校核
鎖模力為注射機(jī)鎖模裝置用于夾緊模具的力。所選注射機(jī)的鎖模力必須大于由于高壓熔體注入模腔而產(chǎn)生的脹模力，此脹模力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。
即：
式中： F——鎖模力，
p——型腔壓力，
A——塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，
已知型腔壓力為25或30；澆注系統(tǒng)的投影面積為1倍的塑件投影面積；塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積為：
式中： S——流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，
n——模腔數(shù)
則：
A＜2×π(60/2)2+4×30=5772
即： p×A/1000＜30×5772/1000
=173.16<250
所以鎖模力符合要求
2.4.3 開模行程的校核
開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。對(duì)于液壓-機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)注塑機(jī)，其最大開模行程由注塑機(jī)曲肘機(jī)構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關(guān)[12]。
單分型面注射模，其開模行程按下式校核：
(5～10)
式中 ： S——注塑機(jī)的最大開模行程(移動(dòng)模板臺(tái)面行程)，
H1——塑件脫出距離，
H2——包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度，
已知： H1=10； H2=65
所以 H1+H2+(5～10)=10+65+(5～10)≤85
又由于SZ-40/250臥式注塑機(jī)的模板行程為230
85<230
所以開模行程也符合要求。
2.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.5.1 主流道的設(shè)計(jì)
（1）形狀：圓錐形；
（2）錐角：3.5°；
（3）內(nèi)壁的粗糙度為；
（4）主流道大端呈圓角，r=1。
（5）噴嘴球的半徑r=10，則凹坑的球面半徑R=12；
（6）凹坑深度：3；噴嘴孔徑d=3.5；小端直徑D=4；大端直徑為8。
（7）主流道長(zhǎng)度取65。
設(shè)計(jì)見圖：
圖2-2 澆口套
2.5.2 分流道的設(shè)計(jì)
采用半圓形截面流道。因?yàn)樗芰先垠w在流道中流動(dòng)時(shí)，表面冷凝凍結(jié)，起絕熱的作用，熔體僅在流道中心流動(dòng)，因此分流道的理想狀態(tài)應(yīng)是其中心線與澆口的中心線位于同一直線上，而半圓形截面可以滿足[13]。
分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口的位置，從輸送熔體時(shí)的減少壓力損失和熱量損失及減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。
對(duì)于壁厚小于3，質(zhì)量在200以下的塑件可用公式：
式中： W——流經(jīng)分流道的塑料量，
L——分流道長(zhǎng)度，
D——分流道直徑，為4
其中：
n——為型腔數(shù)目
m——為塑件質(zhì)量，
得出：
L=
=
取分流道的長(zhǎng)度為30
分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種。此設(shè)計(jì)中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同時(shí)均衡的進(jìn)料，從而保證了各型腔成型出來的塑件在強(qiáng)度.性能.重量上的一致性。
2.5.3 冷料穴的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中對(duì)于冷料穴的選擇是按照設(shè)計(jì)的目的來選擇的。由于此設(shè)計(jì)的目的是要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫模。所以選擇如下圖的冷料穴，當(dāng)主流道凝料被脫出時(shí)，塑件和流道凝料 可以自動(dòng)脫出，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操。
圖2-4 冷料穴
2.5.4 設(shè)計(jì)所用的澆口形式
澆口是連接分流道和型腔的一段細(xì)短的通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的主要作用有兩個(gè)：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間[14]。
見下圖：
圖2-5 矩形澆口
2.5.5分型面的設(shè)計(jì)
打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面叫做分型面。分型面一般設(shè)在塑件斷面尺寸最大處，在此次設(shè)計(jì)中采用的是單個(gè)分型面，并且是微階梯式的。把型芯和型腔設(shè)在動(dòng)模一邊，開模后塑件留在動(dòng)模，有利于塑件的脫模。
具體的形式見下圖：
圖2-6 分型面
2.5.6 排氣槽的設(shè)計(jì)
由于此次設(shè)計(jì)的模具屬小型模具，可以用分型面來排氣。
2.6 成型零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算
2.6.1 成型零部件的設(shè)計(jì)
構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，主要包括凹模、凸模、型芯、鑲塊、各種成型桿和成型環(huán)。
型腔是直接和高溫高壓的塑件相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性，以承受塑件的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话阋韵拢?，保證塑件制品表面的光潔美觀和容易脫模[15]。
凹模采用整體式，將型腔做在動(dòng)模板中。
2.6.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算
（1）平均收縮率計(jì)算型腔尺寸
聚丙烯的收縮率一般為1%～3%,從而得出聚丙烯的平均收縮率為2%。
（a）徑向尺寸
聚丙烯的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。
又由于塑件的外徑D=60.00，所以查表得Δ=0.56
按照平均收縮率計(jì)算凹模徑向尺寸公式：
式中： LM——凹模的徑向尺寸，
Scp——塑料的平均收縮率，%
Ls——塑件徑向公稱尺寸，
Δ——塑件公差值，
δz——凹模制造公差，
已知：Ls=60.00 Scp=0.02 Δ=0.56
所以 δz=Δ/3=0.19
LM=[60.00(1+0.02)-3/40.56]+0.21
=
（b）深度尺寸
聚丙烯的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。
又由于塑件的深度尺寸Hs=12.00，所以查表得Δ=0.24
按照平均收縮率計(jì)算凹模深度尺寸公式：
式中： HM——凹模的深度尺寸，
Scp——塑料的平均收縮率，%
Hs——塑件高度公稱尺寸，
Δ——塑件公差值，
δz——凹模深度制造公差，
已知： Hs=10.00 Scp=0.02 Δ=0.24
所以 δz=Δ/3=0.08
HM=[(1+0.02)10.00-2/30.24]+0.13
=
（2）按平均收縮率計(jì)算組合型芯尺寸
(a)徑向尺寸
聚丙烯的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的內(nèi)徑尺寸d=34.00，所以查表得Δ=0.64
按照平均收縮率計(jì)算型芯徑向尺寸公式
式中： LM——組合型芯的徑向尺寸，
Scp——塑料的平均收縮率，%
Ls——塑件徑向公稱尺寸，
Δ——塑件公差值，
δz——組合型芯制造公差，
已知： Ls=34.00 Scp=0.02 Δ=0.42
所以 δz=Δ/3=0.12
(b)高度尺寸
聚丙烯的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。
又由于塑件的深度尺寸Hs=10.00，所以查表得Δ=0.24
按照平均收縮率計(jì)算組合型芯高度尺寸公式：
式中： HM——組合型芯高度尺寸，
Scp——塑料的平均收縮率，%
Hs——塑件孔深度公稱尺寸，
Δ——塑件公差值，
δz——組合型芯高度制造公差，
已知： Hs=10.00 Scp=0.02 Δ=0.24
所以 δz=Δ/3=0.08
2.6.3 型腔壁厚計(jì)算
模具的型腔將受到高壓的作用，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度。強(qiáng)度不足將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。剛度不足將導(dǎo)致彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，產(chǎn)生溢料間隙。
在本次設(shè)計(jì)中采用整體式型腔，壁厚顯然達(dá)到要求
（a）按剛度校核側(cè)壁的厚度
式中： E——模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105
p——型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30
[δ]——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量，，聚丙烯的[δ]值允許范圍為0.025～0.04
h——型腔深度尺寸，
所以：
（b）按強(qiáng)度校核側(cè)壁的厚度
式中 r——型腔徑向半徑，
p——型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30
[σ]——模具材料的許用應(yīng)力，MPa，已知為160
所以：
而型腔壁厚最薄為15，可見達(dá)到要求。
2.7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.7.1 成型零件的導(dǎo)向及定位
模具在進(jìn)行裝配和調(diào)模試機(jī)時(shí)，保證動(dòng).定模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件要承受一定的側(cè)向力，起導(dǎo)向和定向的作用。當(dāng)模具牢靠裝在注射機(jī)上后，模具在注射成型過程中，如果模具上無精定位裝置，動(dòng).定模的正確定位由注射機(jī)的拉桿精度保證；如果模具有精確定位裝置，動(dòng).定模的正確定位由模具的精定位裝置保證。
因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的模具是小型模具，所以用四個(gè)直徑相同且對(duì)稱分布的導(dǎo)柱，導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模。各導(dǎo)柱.導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行，否則將影響合模的準(zhǔn)確性，甚至損壞導(dǎo)向零件。在合模時(shí)要使導(dǎo)向零件先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致成型零件損壞。所以導(dǎo)柱長(zhǎng)度必須比凸模斷面高出6～8。導(dǎo)柱固定部分按H7/p6過渡配合。導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H6/f5間隙配合。導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為。
下圖為導(dǎo)柱.導(dǎo)套的設(shè)計(jì)：
圖2-9 導(dǎo)柱
圖2-10 導(dǎo)套
2.8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算
2.8.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以模具上需要添加溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融的塑料的熱量盡快傳給模具，以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模。提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
因?yàn)樗臒崛萘看螅瑐鳠嵯禂?shù)大，成本低，且低于室溫的水容易取得，所以冷卻水普遍使用。用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，利用循環(huán)水將熱量帶走。
冷卻裝置的設(shè)計(jì)要考慮以下幾點(diǎn)：
（1） 保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。
（2） 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，對(duì)塑件冷卻也就越均勻。
（3） 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即水孔的排列與型腔形狀盡量吻合。
（4） 澆口出要加強(qiáng)冷卻。一般熔融塑料填充型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低。因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通冷卻水，而在溫度較低的外側(cè)只需通過經(jīng)熱交換后的溫水即可。
（5） 降低入水與出水的溫度?？赏ㄟ^改變冷卻孔道排列的形式。
（6） 要結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水通道的排列形式。如塑件的收縮率，壁厚等。
（7） 冷卻水通道要避免接近塑件的熔接痕部位，冷卻通道的密封性要好，冷卻通道的進(jìn)口與出口接頭盡量不要高出模具外表面。
在本次設(shè)計(jì)中我采用的是簡(jiǎn)單流道式，即通過在模具上直接打孔，并通以冷卻水而進(jìn)行冷卻，是最常見的一種形式。我采用的是通過軟管在模外連接冷卻水路。見下圖：
圖2-11 冷卻水通道
2.9.2 模具冷卻時(shí)間的計(jì)算
塑件在模內(nèi)的冷卻時(shí)間通常是指塑料熔體從充滿型腔時(shí)起到開模取出塑件時(shí)為止。
聚丙烯塑料制件的最大壁厚中心層達(dá)到凝固點(diǎn)時(shí)所需的冷卻時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)公式：
式中： Tm——塑料的初始成型溫度，℃
Tw——模具溫度，℃
R——塑件的半徑，
聚丙烯的塑料溫度160-260℃，模具溫度40-60℃。
2.9.3 冷卻參數(shù)的計(jì)算
每秒鐘注射次數(shù)為：
N=1/t0.75=1/9590.75=0.000782
每秒鐘注入塑料量：M=Nm=0.00078256=0.0438
單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料熔體的質(zhì)量：
G=36000.043810-3=0.1577
塑料成型時(shí)在模具內(nèi)釋放的熱含量：
△i=583.38-700.14
又因?yàn)槔鋮s水的比熱容為1932；密度為ρ=1.0103；t1-t2=3℃
所以模具冷卻時(shí)所需冷卻水的體積流量為：
取冷卻水體積流量為:
得D=8，冷卻水最低流速為1.66 。
冷卻水孔總傳熱面積為：
冷卻水孔長(zhǎng)
=14200/(3.148)=565.3
2 模具裝配圖與三維圖
總 結(jié)
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)我在大學(xué)階段所學(xué)習(xí)的模具設(shè)計(jì)方面的知識(shí)做了一個(gè)很好的總結(jié)和鞏固，也對(duì)平時(shí)所學(xué)習(xí)的比較零散的知識(shí)做到了系統(tǒng)化的運(yùn)用。也發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)科內(nèi)的某些方面知識(shí)的欠缺，做到了很好的復(fù)習(xí)和理解通過本次設(shè)計(jì)，對(duì)模具的設(shè)計(jì)和加工有了一個(gè)比較系統(tǒng).全面的認(rèn)識(shí)和了解，同時(shí)也遇到了很多問題。
設(shè)計(jì)中用到了大量專業(yè)知識(shí)，例如機(jī)械設(shè)計(jì).工程制圖.聚合物材料.塑料成型機(jī)械.塑料成型模具.材料力學(xué).公差與配合等學(xué)科。通過在設(shè)計(jì)中查閱和復(fù)習(xí)其相關(guān)知識(shí)，對(duì)部分已生疏的學(xué)科又重新做了認(rèn)識(shí)，且在以前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上更加深了理解，同時(shí)也把書本上學(xué)到的知識(shí)用到了實(shí)際設(shè)計(jì)中，將單一的學(xué)科和其他配套學(xué)科融合在一起，學(xué)會(huì)了綜合考慮問題，比如在設(shè)計(jì)本套模具中自動(dòng)卸螺紋機(jī)構(gòu)的時(shí)候，既要考慮齒輪齒條本身材料性能，又要注意其加工和安裝的可操作性以及在模具中的整體的安裝位置，以免造成模具結(jié)構(gòu)不合理，甚至造成各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的干涉。在設(shè)計(jì)中還用到了一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，更是受益匪淺，例如在設(shè)計(jì)中大量用到Auto CAD 和CAXA來進(jìn)行平面制圖，使得在設(shè)計(jì)中對(duì)于零件的平面投影以及尺寸可以很至關(guān)且很精確的表達(dá)。
致 謝
論文從開題、具體設(shè)計(jì)、論文的撰寫，均得到了老師、同學(xué)和朋友的大力支持。
特別感謝殷勁松老師對(duì)我的指導(dǎo)。他在繁忙的工作期間，對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)付出了大量的心血，多次給我提出深刻而具有指導(dǎo)性的意見。正是有了他對(duì)我時(shí)時(shí)刻刻的指導(dǎo)，才使我能正確把握論文的方向，并順利地完成。
感謝所有給我傳道授業(yè)的老師們，正是你們的辛勤教授才使學(xué)生有了完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的知識(shí)與能力儲(chǔ)備，奠定了我的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。
參 考 文 獻(xiàn)
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