塑料護(hù)罩注塑模具設(shè)計【中心距50】【全套含CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 本科畢業(yè)設(shè)計 基于UG的塑料護(hù)罩成型模具設(shè)計與優(yōu)化 摘 要 本課題研究的是基于UG的外形尺寸長寬高為100*50*14mm的塑料護(hù)罩的成型模具設(shè)計與工藝優(yōu)化。本設(shè)計通過對原料進(jìn)行成型工藝分析，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計為單分型面平面分型，一模兩腔，平衡式分布，澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口進(jìn)料，可以有效保證成型。過程中要充分考慮到零件的加工方法，盡量簡便精準(zhǔn)，并用平均值法進(jìn)行相關(guān)尺寸的計算和校核，注射機(jī)初選HTF160臥式注射機(jī)，并進(jìn)行校核。塑件選用大水口CI型標(biāo)準(zhǔn)模架300mm×300mm；型腔和型芯分別采用整體嵌入式和鑲拼式設(shè)計；冷卻系統(tǒng)設(shè)計為直流循環(huán)式冷卻回路，冷卻水冷卻；排氣系統(tǒng)利用模板的配合間隙排氣；脫模機(jī)構(gòu)利用推桿推出、彈簧復(fù)位桿復(fù)位；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)柱導(dǎo)套配合導(dǎo)向。采用上述方案進(jìn)行模具設(shè)計，可以保證準(zhǔn)確成型。 經(jīng)過合理的選擇工藝參數(shù)以及合理的設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，從而保證了塑件的尺寸精度，并能提高塑件的生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞 注塑模具；成型工藝；結(jié)構(gòu)設(shè)計；加工方法 Design and optimization of plastic cup holder mould based on UG Abstract In this paper, the design and process optimization of the plastic cup Trailer forming die based on UG is studied. The first mock exam is designed for the single parting plane, one mold two cavities, balanced distribution, and gating system feeding by side gate. This design can effectively guarantee the molding process. In the process, the processing method of parts shall be fully considered, which shall be as simple and accurate as possible. The average value method shall be used for calculation and verification of relevant dimensions. Htf160 horizontal injection machine shall be initially selected for the injection machine and checked. The large water port CI type standard mold base is selected for the plastic part, which is 300 mm × 300 mm; the cavity and core are respectively designed as a whole embedded type and inlaid type; the cooling system is designed as a DC circulating cooling circuit, which is cooled by cooling water; the exhaust system uses the matching clearance between the inclined roof and the formwork to exhaust; the demoulding mechanism uses the push rod to push out and the spring return rod to reset; the guide mechanism uses the guide pillar guide sleeve to cooperate with the guide. The mold design with the above scheme can ensure the accurate forming. Through reasonable selection of process parameters and reasonable design of die structure, the dimensional accuracy of plastic parts is ensured and the production efficiency of plastic parts is improved. Keywords injection mold；molding process；structural design；processing method 31 目錄 1 引 言 5 1.1 國內(nèi)外注塑模具研究現(xiàn)狀綜述 5 1.1.1 國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 5 1.1.2 注塑模具的發(fā)展趨勢 6 1.1.3 國內(nèi)注塑模具存在的問題 6 1.2 護(hù)罩的成型現(xiàn)狀分析 6 1.3 課題研究的內(nèi)容及意義 6 2.塑件的工藝分析 8 2.1 塑件的簡介 8 2.2 塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 8 2.3 ABS工程塑料的工藝性能分析 9 2.3.1 ABS材料分析 9 2.3.2 ABS和POM的性能指標(biāo)對比 9 2.3.3 ABS的注射成型工藝過程 10 3 確定成型方案和初選注射機(jī) 12 3.1 分型面位置的確定 12 3.1.1 分型面的設(shè)計 12 3.1.2 分型面的選取原則 12 3.2 型腔數(shù)量和排位方式的確定 13 3.2.1 型腔數(shù)目的確定方法 13 3.2.2 型腔的排位方式 13 3.3 注射機(jī)型號的確定 14 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 15 4.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 15 4.2 主流道的設(shè)計 15 （1） 主流道尺寸設(shè)計 15 （2） 澆口套設(shè)計 15 4.3 分流道的設(shè)計 16 4.4 澆口的設(shè)計 16 4.5 冷料穴的設(shè)計 17 4.6 排氣方式的設(shè)計 17 5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 17 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 5.1.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 5.1.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 5.2 成型零件鋼材的選用 20 5.3 成型零件工作尺寸的計算 20 （1）型腔尺寸的計算 20 （2）型腔深度的計算 20 （3）型芯尺寸的計算 20 （4）型芯高度的計算 21 6 模架及其他零件的選擇 21 6.1 模架的選擇 21 6.2 其他零件的選擇 21 7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 22 7.1 導(dǎo)柱的設(shè)計 22 7.2 導(dǎo)套的設(shè)計 23 8 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 24 8.1 推出方式的確定 24 8.2 脫模力計算 24 8.3 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計 25 8.4 垃圾釘（模具墊片）的設(shè)計 25 9 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 26 9.1 冷卻介質(zhì) 26 9.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 26 9.2.1 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W 26 9.2.2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量 26 10 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 27 11 校核 28 11.1 注射機(jī)有關(guān)工藝校核 28 （1） 注射量校核 28 （2） 鎖模力校核 28 （3） 最大注射壓力校核 28 11.2 模具厚度與注射機(jī)閉合高度 28 11.3 模架各尺寸的校核 28 （1） 模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核 28 （2） 模具的開模行程校核 28 12 模具安裝、保養(yǎng)、及注意事項 29 12.1 模具的安裝 29 12.2 模具的保養(yǎng) 29 12.3 注意事項 29 13 模具工作過程 30 結(jié) 論 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 34 1 引 言 1.1 國內(nèi)外注塑模具研究現(xiàn)狀綜述 1.1.1 國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 塑料制品具有質(zhì)輕、成本低、強(qiáng)度高等特點，在日常生活中的各個領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。注塑成型技術(shù)可以大規(guī)模成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度要求高的零部件，因此，發(fā)展注塑模具已十分緊迫和重要。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，模具產(chǎn)業(yè)成為世界各國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)的模具設(shè)計與制造主要依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗，模具設(shè)計存在的缺陷和制品質(zhì)量的相關(guān)問題只有在試模后才能發(fā)現(xiàn)，而利用CAD/CAE技術(shù)能在計算機(jī)上分析和模擬模具的設(shè)計方案[1]。對于國外而言，注塑模具發(fā)展主要體現(xiàn)在集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化三個方面，并且標(biāo)準(zhǔn)化程度已經(jīng)達(dá)到八成左右；利用CAD和UG軟件建模，借助CAI、人工智能等方法，實現(xiàn)了模具設(shè)計制造的全自動化；在模具制造過程中，通過數(shù)字控制軟件達(dá)到模具設(shè)計制造的集成化。進(jìn)入21世紀(jì)以來，模具在消費品、電器電子、汽車、飛機(jī)制造等工業(yè)部門中占有重要地位。其中注塑模具是注射成型的一種重要工藝裝備，在注塑成型中處于核心地位，另外注塑模具行業(yè)想要適應(yīng)現(xiàn)代的社會發(fā)展就必須調(diào)整好產(chǎn)業(yè)的制造工藝、設(shè)計技術(shù)和生產(chǎn)模式。國內(nèi)有2萬多家塑料模具生產(chǎn)企業(yè)，塑料模具占整個行業(yè)40%的份額[2]。雖然國內(nèi)注塑模具起步比較晚，技術(shù)設(shè)備、管理水平都比較低，長期以來，國內(nèi)的注塑模具設(shè)計與制造很多依賴于國外的經(jīng)驗，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，注塑模具的設(shè)計方法已由傳統(tǒng)的手工繪圖逐步向計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）方向發(fā)展，采用CAD/CAE/CAM技術(shù)，極大的提高了塑料注塑模具的設(shè)計水平及制品質(zhì)量，促進(jìn)國內(nèi)注塑模具工業(yè)快速發(fā)展。 1.1.2 注塑模具的發(fā)展趨勢 （1）在國外，模具制造業(yè)的發(fā)展開始向集體化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效性、通用化方向發(fā)展； （2）在國內(nèi)，模具制造業(yè)的發(fā)展正向精密化、復(fù)雜化、高標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展； 1.1.3 國內(nèi)注塑模具存在的問題 （1）模具制造領(lǐng)域科技人才緊缺，致使模具制造業(yè)的技術(shù)水平比較落后，模具的成型周期比較長。 （2）在模具制造中，自產(chǎn)自配率相對較低，供給不平衡，主要生產(chǎn)低端的注塑模具，對成型高端的模具設(shè)備則存在很大的不足。 （3）模具材料的選擇不合理，導(dǎo)致模具易磨損，尺寸精度較低，模具壽命降低，造成原材料的過度浪費，增加生產(chǎn)成本。 1.2 護(hù)罩的成型現(xiàn)狀分析 注塑成型工藝是塑料制品加工中非常重要的技術(shù)類型，大多數(shù)行業(yè)的塑料件加工均需要注塑成型工藝來完成。所涉及的行業(yè)及領(lǐng)域甚廣，如食品、電子電器、儀表儀器、化工、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)都可使用到注塑成型工藝制造的塑料元件。注塑成型是塑料制品成型的一種重要方法。幾乎所有的熱塑性塑料、多種熱固性塑料和橡膠都可用此法成型。本課題研究的塑料護(hù)罩就是通過注塑成型工藝完成的，是在一定溫度下，通過螺桿攪拌完全熔融的塑料材料，用高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成型品的方法。主要有合模、注射、保壓、冷卻、開模、制品取出6個階段。護(hù)罩的成型給國內(nèi)的許多行業(yè)帶來了福音，比如餐飲業(yè)、電器行業(yè)、醫(yī)療領(lǐng)域 、汽摩、日用品等，同時護(hù)罩的成型技術(shù)也促進(jìn)了國內(nèi)注塑模具的發(fā)展。 1.3 課題研究的內(nèi)容及意義 此次畢業(yè)設(shè)計的課題研究是對塑料護(hù)罩進(jìn)行注塑模具設(shè)計與工藝優(yōu)化。主要包括以下內(nèi)容：通過CAD軟件或者UG軟件對塑件進(jìn)行三維造型，塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析，成型工藝參數(shù)的確定，分型面設(shè)計，模具型腔數(shù)量的確定，型腔的排列和布局，注射成型機(jī)的選擇；以及澆口位置的選擇和流道的布置，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及理論計算，推出裝置的設(shè)計，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計，排氣方式的設(shè)計，模具整體尺寸的確定，然后選擇模架，以及模具安裝尺寸的校核。其中還有一個模流分析環(huán)節(jié)，通過此環(huán)節(jié)來檢查和優(yōu)化模具設(shè)計。最后繪制出模具裝配圖和零件圖，編寫和整理設(shè)計說明書，并進(jìn)行設(shè)計總結(jié)，完成學(xué)校組織的答辯任務(wù)。 2.塑件的工藝分析 2.1 塑件的簡介 生活中所使用的杯子大多是由玻璃、塑料、陶瓷、不銹鋼等材質(zhì)構(gòu)成的，但有些塑料不屬于食用塑料，當(dāng)接觸高溫的熱水時會產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)。由于產(chǎn)品是用于是護(hù)罩。有為了生活的便利和市場的需求，塑料護(hù)罩應(yīng)運(yùn)而生。本課題研究的便是由ABS材料成型的塑料護(hù)罩。塑件形狀如圖2-1所示。 圖2-1塑件二維視圖及三維造型 2.2 塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 （1）外觀要求：塑件外形尺寸為：長寬高為100*50*14mm，屬于中型產(chǎn)品，該塑件為塑料護(hù)罩，外表面要求有一定的平整光滑性，無翹曲，皺折，裂紋，熔接痕等缺陷。 （2）精度等級：此塑件對精度要求不高，可以采用一般精度5級。 （3）脫模斜度：模具設(shè)置一定的脫模斜度，是為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面。 通常塑件的脫模斜度約取0.5°～1.5°，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為35～1°30/，型芯脫模斜度為30～40/ ，選擇ABS塑料，其流動性為中等，為注射充型流暢，取脫模斜度為1°。 （4）塑件的尺寸精度分析 塑件尺寸的大小取決于塑料熔體的流動性，此外還受注射機(jī)的注射量、鎖模力和模板尺寸的影響。對于大尺寸的塑件，塑料收縮率的波動引起的誤差是影響塑件尺寸精度的主要因素，而本課題中塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，考慮到塑件用途，采用MT5級一般精度查取公差。 （5）塑件表面質(zhì)量分析 塑件表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀質(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，主要與模具型腔的表面粗糙度有關(guān)，模具在使用過程中，由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，模具工人需要經(jīng)常進(jìn)行拋光復(fù)原。對于ABS塑料，粗糙度可以達(dá)到Ra=0.025μm、0.05μm、0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.8μm、1.6μm，外表面要求光潔，因此塑件外表面粗糙度需要至少達(dá)到Ra=0.8μm，內(nèi)表面Ra=1.6μm。因此需要對型腔表面進(jìn)行拋光，達(dá)到表面粗糙度要求。 （6）塑件的壁厚 根據(jù)成型工藝的相關(guān)要求，應(yīng)盡量使塑件各部分的壁厚均勻，避免局部太厚或太薄，否則成型后因收縮不均會使塑件變形或產(chǎn)生縮孔、凹陷及填充不足等缺陷。為了使壁厚均勻，在盡可能的情況下常常是將厚的部分挖空，使壁厚盡量均勻，本設(shè)計中塑件壁厚即是采用這種方法，將塑料護(hù)罩中間部分挖出一個矩形凹槽，使塑件壁厚均勻。 （7）塑件的生產(chǎn)批量 該塑件為護(hù)罩，需要大批量生產(chǎn)，適合多型腔模具，考慮到屬于中型偏大的產(chǎn)品，為提高生產(chǎn)效率，并且根據(jù)產(chǎn)品形狀考慮到節(jié)約成本，所以本次設(shè)計采用一模兩腔的設(shè)計。 2.3 ABS工程塑料的工藝性能分析 2.3.1 ABS材料分析 ABS材料強(qiáng)度較好，具有較高的力學(xué)性能，流動性好，易于成型。應(yīng)用范圍廣泛，如電器護(hù)罩、汽車儀表盤、日用品等。 ABS材料含有極性基團(tuán)，有一定的吸濕性；ABS熔體具有較明顯的非牛頓性，其粘度會隨溫度和成型壓力的增大而降低；ABS是無定型聚合物，加工溫度范圍較寬；成型時不結(jié)晶，收縮率在0.4%-0.8%，理論計算收縮率取0.5%。溢料值為0.04mm左右，比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期較短，制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮。 2.3.2 ABS和POM的性能指標(biāo)對比 ABS和POM的性能指標(biāo)分別如下表2-1和表2-2所示。 表2-1 ABS的性能指標(biāo)表 密度（g/cm3） 1.02-1.05 拉伸彈性模量（GPa） 1.8 收縮率 0.4%-0.8% 彎曲彈性模量（GPa） 1.4 熔點（0C） 130-160 壓縮強(qiáng)度（MPa） 18-39 硬度（HRR） 62-86 缺口沖擊強(qiáng)度（kj/m2） 11-20 彎曲強(qiáng)度（MPa） 80 體積電阻系數(shù)（Ωcm） 1013 拉伸強(qiáng)度（MPa） 35-49 熱變形溫度（0C） 93-118 結(jié)晶度 不結(jié)晶 吸水率 0.6% 表2-2POM的性能指標(biāo)表 密度（g/cm3） 1.4 連續(xù)使用溫度（0C） -50-105 收縮率 2%-3.5% 屈服抗拉強(qiáng)度（MPa） 63 熔點（0C） 175 彈性模量（MPa） 2600 硬度（HRR） 108 熱線膨脹系數(shù) 1.1 拉伸強(qiáng)度（MPa） 70 缺口沖擊強(qiáng)度（kj/m2） 7.6 比重 1.43 熱變形溫度（0C） 155 結(jié)晶度 高結(jié)晶度 吸水率 0.2% 通過ABS與POM的各項指標(biāo)對比分析，用ABS成型塑件時模塑周期短，塑件尺寸穩(wěn)定性較好，耐濕性較好，透亮度好，由此選擇ABS塑料成型制件。 2.3.3 ABS的注射成型工藝過程 成型工藝過程包括以下三步： （一）為保證塑料制件的質(zhì)量，需進(jìn)行以下工藝準(zhǔn)備工作 1. 成型前對成型塑料的預(yù)處理 對物料進(jìn)行外觀檢驗，并測試其工藝性能（如流動性、收縮性），對易吸濕的原材料需進(jìn)行充分的干燥處理。本課題中制品材料為ABS，具有易吸水的特性，因此在使用前要進(jìn)行干燥處理。成型前一般要在80-90°C環(huán)境下進(jìn)行干燥處理，保溫兩小時，同時材料溫度要控制在0.1%波動范圍。 2. 機(jī)筒的清洗 是為了避免在換料、調(diào)色等情況下，出現(xiàn)干擾。 3. 脫模劑的準(zhǔn)備 目的是為了順利脫模。 （二）注射成型過程 注射過程包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模幾個步驟。 （三）制件的后處理 制件脫模后常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)處理，后處理主要有退火或調(diào)濕處理。由于本設(shè)計塑件的材料為ABS，故采用退火處理。 ABS注射時工藝參數(shù)表如表2-3。 表 2-3注射工藝參數(shù)表 工藝參數(shù) 通用型ABS 料筒后段溫度（0C） 160-180 料筒中段溫度（0C） 180-200 料筒前段溫度（0C） 200-220 噴嘴溫度（0C） 170-180 模具溫度（0C） 50-80 3 確定成型方案和初選注射機(jī) 3.1 分型面位置的確定 3.1.1 分型面的設(shè)計 模具分型面的設(shè)計，主要是根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、精度要求、澆注系統(tǒng)形式、排氣方式、脫模形式及模具的制造工藝等各種因素，進(jìn)行全面考慮。分型面設(shè)計是為了在加工過程保證塑件的質(zhì)量，方便脫模。 3.1.2 分型面的選取原則 （1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。 （2）為了便于脫模，開模后使塑件盡可能留在動模一側(cè)。 （3）應(yīng)保證塑件的精度要求。 （4）應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 （5）降低模具制造的難度，便于模具的加工制造。 （6）有利于排氣。 通過對塑件外形的分析，以及分型面選擇的相關(guān)原則，初步確定了分型方式，如下圖3所示。 圖3-1 分型面的選擇（a） 3.2 型腔數(shù)量和排位方式的確定 3.2.1 型腔數(shù)目的確定方法 1.根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目 2.根據(jù)塑件精度要求確定型腔數(shù)目 3.根據(jù)注塑機(jī)的額定鎖模力確定 4.根據(jù)注塑機(jī)的最大注射量確定 3.2.2 型腔的排位方式 由于護(hù)罩適合大批量生產(chǎn)，并且根據(jù)塑件尺寸可知產(chǎn)品為中型偏大的產(chǎn)品，考慮到其形狀，模具結(jié)構(gòu)尺寸，制造費用等初步確定采用一模兩腔的設(shè)計。采用側(cè)澆口形式，開設(shè)在分型面上，如圖3-3所示。 圖3-3型腔數(shù)量及排列方式 3.3 注射機(jī)型號的確定 （1）通過UG建模分析得塑件體積，如圖3-4所示。 圖3-4 塑件體積測量 由上圖可知塑件體積： 因為流道塑件屬于未知數(shù)，按塑件的0.3倍來估算，因此塑料熔體總體積為： （2） 每個塑件在分型面上的投影面積為：；流道凝在分型面上的投影面積是每個塑件在分型面上的投影面積的0.2-0.5倍，這里取0.35倍進(jìn)行估算： 模具所需鎖模力為： 其中參考文獻(xiàn)[5]，取35MP。 （3） 選注射機(jī) 根據(jù)以上每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計算值，初選HTF160臥式注射機(jī)，其主要參數(shù)參考相關(guān)文獻(xiàn)[5]如表3-1所示。 表3-1 HTF160注射機(jī)技術(shù)參數(shù) 項目 參數(shù) 項目 參數(shù) 理論注射容積/cm3 253 塑化能力(kg．h-1) 15.4 螺桿直徑/cm 40 拉桿內(nèi)間距/mm 470*470 移模行程/mm 430 注射壓力/MPa 236 最小模具厚度/mm 180 最大模具厚度/mm 520 模具定位孔直徑/mm 150 鎖模形式 液壓-機(jī)械 噴嘴口直徑/mm 4 鎖模力/kN 1600 噴嘴球直徑/mm 10 最大成型面積/cm2 650 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道。作用是將塑料熔體充滿型腔并將注射壓力傳遞到型腔的各個部分。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。 4.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 在設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)注意下列有關(guān)因素： （1）考慮塑料工藝特性：熔體的流動性、分子取向等。 （2）澆口位置、數(shù)量的設(shè)計有利于熔體流動，防止產(chǎn)生湍流等現(xiàn)象。 （3）盡可能縮短流程，避免壓力損失。 （4）減少冷凝料產(chǎn)生，減少材料損耗。 （5）澆口設(shè)置便于清除冷凝料，不致影響制美觀。 4.2 主流道的設(shè)計 主流道位于模具中心塑料熔體入口處，將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道。 （1） 主流道尺寸設(shè)計 主流道小端直徑： 主流道大端直徑： 主流道球面半徑： （2） 澆口套設(shè)計 為便于拆卸更換，澆口套與定位環(huán)分開設(shè)計，澆口套采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC-55HRC，結(jié)構(gòu)形式如圖4-1所示。 圖4-1 主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式 4.3 分流道的設(shè)計 流過分流道塑料的質(zhì)量： 該塑件厚度在1.5mm之間，參考文獻(xiàn)[5],采用經(jīng)驗公式 已知ABS塑料常用分流道尺寸推薦范圍為：2.8-9.5mm 故取分流道直徑為6mm,其截面為圓形截面，如圖4-2所示。 圖4-2 分流道布置形式及截面形狀 4.4 澆口的設(shè)計 側(cè)澆口深度尺寸： 其中n是塑料成型系數(shù)，查閱相關(guān)資料得ABS塑料系數(shù)n=0.7，對應(yīng)塑件厚度t=5mm。 側(cè)澆口的寬度： 側(cè)澆口的長度：為去除澆口方便，2.26mm 進(jìn)行拔模后示意圖如圖4-3所示。 圖4-3 側(cè)澆口示意圖 4.5 冷料穴的設(shè)計 冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用是儲存熔體前鋒冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量，本次設(shè)計采用帶有推桿與拉料桿的設(shè)計。采用帶有Z字形鉤頭拉料桿的冷料穴，開模時，拉料桿首先通過鉤頭拉住穴內(nèi)冷料，使主流道凝料脫出定模，然后在推出機(jī)構(gòu)的作用下將凝料與制品一起推出動模。冷料穴設(shè)計圖4-4所示。 圖4-4冷料穴示意圖 4.6 排氣方式的設(shè)計 當(dāng)排氣量不大時。可利用分型面間的微小間隙排氣，本次設(shè)計中，型腔最后填充的位置不在分型面上，但是該處有斜頂，并且該塑件不屬于深腔類塑件，故可以利用斜頂和模板的配合間隙排氣，其間隙值取0.03mm。 5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔又稱凹模，是成型塑件外表面的凹狀模具零件，按結(jié)構(gòu)可以分為整體式和組合式兩類，其中整體式凹模是在整塊模板上直接加工而成，結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不易變形，制品表面不會出現(xiàn)拼縫的溢料痕跡，整體式凹模又分為整體式和整體嵌入式，本次設(shè)計中為了提高加工效率和便于拆卸，設(shè)計成整體嵌入式，并且通過螺釘與凹模固定板（A板）固定，如圖5-1所示。 圖5-1 整體式凹模二維圖 5.1.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯又稱為凸模，是成型塑件內(nèi)表面的凸?fàn)钅＞吡慵唇Y(jié)構(gòu)不同可以分為整體式和鑲拼式，對于難以加工的部分可以采用鑲拼式，本次設(shè)計中，型芯分為兩部分，與型芯主體部分配合固定。型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計平面圖如圖5-2所示. 圖5-2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計平面圖 5.2 成型零件鋼材的選用 成型零件需要有足夠的剛度，強(qiáng)度，耐磨性及良好的抗疲勞性，并且要考慮到其加工性能和拋光性能，以及該塑件需要大批量生產(chǎn)，所以型腔鋼材選用718H，型芯鋼材也選用718H，并且進(jìn)行滲氮處理,型芯鑲件采用P20材料，并且進(jìn)行滲氮處理。 5.3 成型零件工作尺寸的計算 ABS塑料成型收縮率為0.4%-0.8%[4]，本次設(shè)計成型零件工作尺寸的計算按平均尺寸法計算，分別設(shè)計模具的型芯尺寸、型腔尺寸以及型芯中心距和鑲件尺寸。 模具型腔和大型芯的制造公差取制品公差的1/3計算，型芯中心距的制品公差按照制品上兩孔中心距公差的1/4計算，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公差[6]進(jìn)行設(shè)計。 自由公差可直接把公稱尺寸作為型芯的工作尺寸，并可以不考慮制造誤差，具體計算如下。 平均收縮率 （1）型腔尺寸的計算 1)對尺寸 2）對尺寸 （2）型腔深度的計算 對尺寸mm （3）型芯尺寸的計算 對尺寸mm （4）型芯高度的計算 對尺寸mm 6 模架及其他零件的選擇 6.1 模架的選擇 根據(jù)上下型芯型腔尺寸為：175mm×190mm，根據(jù)工廠生產(chǎn)制造經(jīng)驗，選用大水口CI型標(biāo)準(zhǔn)模架300mm×300mm；CI3030A65B80C90,如圖6-1所示。 圖6-1 模架的選擇 6.2 其他零件的選擇 上?？?，又稱A板，采用2738HH材料，尺寸為：300mm×300mm×65mm，并加工成所需形狀。 下模框，又稱B板，采用2738HH材料，尺寸為：300mm×300mm×80mm， 并加工成所需形狀。 墊塊，又稱C板，采用45鋼材料，尺寸為：300mm×58mm×90mm。 定模座板，采用45鋼，尺寸為：350mm×300mm×25mm，上表面與導(dǎo)柱接觸部分加工排氣槽。 動模座板，采用45鋼， 上頂針面板（推板），采用45鋼， 下頂針面板（推板固定板），采用45鋼， 吊環(huán)：采用M30的吊環(huán)。 水路：選取直徑為6的環(huán)形水路，具體環(huán)形尺寸根據(jù)模仁及推出機(jī)構(gòu)等確定。 緊固零件：相關(guān)型號的螺釘，銷釘，起固定作用。 7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套，在合模系統(tǒng)開合模時，動模與定模對合，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以起著導(dǎo)向作用，保證它們的對合精準(zhǔn)。導(dǎo)向零件應(yīng)合理均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套變形。 7.1 導(dǎo)柱的設(shè)計 （1）該模具采用標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱，參考GB/T4169.4—2006。 （2）導(dǎo)柱長度必須比凸模端面高度高出6mm～8mm。 （3）由選定的標(biāo)準(zhǔn)模架可知該模具導(dǎo)柱直徑為Φ30mm。 （4)該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置為等徑直導(dǎo)柱對稱布置；該模具導(dǎo)套安裝在定模上，導(dǎo)柱安裝在動模上。 （5）導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6配合，導(dǎo)柱滑動部分按H7/n6的間隙配合。 （6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4μm。 （7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，多采用低滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度為50HRC以上。此處采用T10A。 如圖7-1所示。 圖7-1 導(dǎo)柱的設(shè)計 7.2 導(dǎo)套的設(shè)計 （1）結(jié)構(gòu)形式：采用標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)套。 （2）導(dǎo)套的端面倒圓角，并開設(shè)排氣槽，利于排出孔內(nèi)的剩余空氣。 （3）導(dǎo)套孔的滑動部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為0.4μm。導(dǎo)套外徑與模板一端采用H7/k6配合；另一端采用H7/e7配合鑲?cè)肽０濉? （4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造。 本次設(shè)計由標(biāo)準(zhǔn)模架導(dǎo)出對應(yīng)導(dǎo)柱導(dǎo)套，導(dǎo)套如圖7-2所示。 圖7-2 導(dǎo)套的設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo)套的分布如下圖7-3所示。 圖7-3導(dǎo)柱導(dǎo)套的分布圖 8 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 8.1 推出方式的確定 由于塑件較為簡單，內(nèi)表面要求不高，采用推桿推出，考慮到推出力均衡，因此推桿直徑不同。分布方式如圖8-1所示，直徑為別為5mm。 圖8-1 推桿分布圖 由于推出塑件表面為曲面，因此推桿固定于上頂針面板的頭部，需要進(jìn)行防轉(zhuǎn)設(shè)計。 推桿工作部分與模板或型芯上推桿孔的配合常采用H8/f7或H7/f7的間隙配合，此處采用H8/f7配合。 推桿的材料與熱處理。推桿的材料常采用T8A、T10A等碳素工具鋼或65Mn彈簧鋼。此處選用SKD61，熱處理硬度為。 8.2 脫模力計算 a.脫模機(jī)構(gòu)在塑件進(jìn)行脫模時不能夠妨礙塑件的脫出以及影響塑件的完整性； b.要考慮到推桿的承受能力問題，所以受力不能過大； 塑件為薄壁塑件，塑件的投影面形狀為類似矩形，其脫模力的計算公為： 式中：F——脫模力（N）； E——塑料的彈性模量（MPa）；1.0MPa S——塑料成型的平均收縮率（%）；0.5% t——塑件的壁厚（mm）；2mm L——被包型芯的長度（mm）； 307.14mm μ——塑料的泊松比；0.1 ——脫模斜度（°）；1° f——塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)；0.1 A——塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（1024㎜2）； K2——由f和決定的無因次數(shù)，K2=1+fsincos。 代入數(shù)據(jù)脫模力為698N。 8.3 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計 采用彈簧式復(fù)位機(jī)構(gòu)，由標(biāo)準(zhǔn)模架導(dǎo)出，復(fù)位桿直徑為20mm，四根，均勻分布在動模板四周。 8.4 垃圾釘（模具墊片）的設(shè)計 共采用4顆垃圾釘，均勻分布成兩列，保證下頂針面板（推板固定板）的穩(wěn)定性，以及防止生產(chǎn)中產(chǎn)生的垃圾進(jìn)入，使得頂出桿和型芯不能復(fù)位，影響推板的穩(wěn)定性。 9 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 9.1 冷卻介質(zhì) 模具溫度在50℃到80℃之間，且ABS材料粘度低，易流動所以采用冷卻水冷卻。 9.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 9.2.1 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W 塑料制品的體積 塑料制品的質(zhì)量 取注射周期t =t注+t冷+t脫=1.2+3+5.8=10s，則每小時注射次數(shù)為：N=360次 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量： W=N×m=360×0.045=16.2kg/h。 9.2.2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量 ABS的單位熱流量QS的值的范圍在（310～410）KJ/kg，可取QS=360KJ/kg 計算冷卻水的冷卻流量qV 設(shè)冷卻水道入口的水溫為θ2=22℃出口水溫為θ1=25℃模具溫度取60℃取水的密度ρ=1000kg/m3 水的比熱容c=4.187kJ/（kg.℃） 確定冷卻水路的直徑d 為使冷卻水處于瑞流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑d=8mm。 冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù) 平均水溫為23.5℃時，查表12-4[5]得=6.72 (6)計算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 (7)計算模具冷卻水管的總長度 (8)設(shè)冷卻水路根數(shù)為，設(shè)每條水路的長度為=1000mm 由水道排列滿足冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則，水管中心距在孔徑的3~5倍，距離型腔表面是孔徑的1~2倍，并且考慮到管子的壁厚和各個零件是否干涉的情況，最終水道分上下模仁，排列形式布置如圖9-1所示。 圖9-1水路整體設(shè)計 10 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 在注射充模過程中，型腔內(nèi)除了原有的客氣外，還有塑料含有的水分在加熱時蒸發(fā)而形成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體、塑料助劑揮發(fā)（或化學(xué)反應(yīng)）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)反應(yīng)釋放的氣體等，此外，有些塑料在其固化過程中，還會因為體積收縮放出氣體。 型腔中的氣體如果不能被及時排出型腔，壓縮氣體所產(chǎn)生的壓力將阻礙塑料熔體正?？焖俪淠?，甚至?xí)洳粷M的情況；氣體壓縮所產(chǎn)生的熱量可能使制品局部燒焦和碳化；在充模速度大、溫度高、物料粘度低、注射壓力大和塑料過厚的情況下，氣體會侵入到塑件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松、表面輪廓不清等缺陷。因此，在設(shè)計模具成型零件時必須考慮排氣問題。 注射模具的排氣通常采用如下幾種方式進(jìn)行。 1. 利用分型面排氣 2. 利用配合間隙排氣 3. 開設(shè)排氣槽或排氣塞排氣 4. 強(qiáng)制性排氣 分析：當(dāng)排氣量不大時?？衫梅中兔骈g的微小間隙排氣，本次設(shè)計中，型腔最后填充的位置不在分型面上，但是該處有斜頂，并且該塑件不屬于深腔類塑件，故可以利用斜頂和模板的配合間隙排氣，其間隙值取0.03mm。 11 校核 11.1 注射機(jī)有關(guān)工藝校核 （1） 注射量校核 最大注射容積為： 其中α為注射系數(shù)，取0.75-0.85，無定型塑料可取0.85，結(jié)晶型塑料可取0.75，該處取0.8，而每次注射的實際注射量為42.9scm3，處于之間，符合要求。 （2） 鎖模力校核 由4.3中已經(jīng)算出小于注射機(jī)的最大鎖模力，故符合要求。 （3） 最大注射壓力校核 其中。 綜上符合要求。 11.2 模具厚度與注射機(jī)閉合高度 模具厚度也稱模具閉合高度，必須滿足 ——注射機(jī)允許的最小模厚，即動定模之間的最小開距； ——注射機(jī)允許的最大模厚。 由此可見滿足要求。 11.3 模架各尺寸的校核 （1） 模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核 模具平面尺寸300mm×300mm＜470mm×470mm（拉桿間距），校核合格。 （2） 模具的開模行程校核 對于單分型面，其開模行程S=H1+H2+（5~10）mm=35+100+（5~10）=（140~145）mm＜500mm，校核合格。 工程實際中，可以在安裝前把螺釘、彈簧卸下，安裝后再裝上模具。 12 模具安裝、保養(yǎng)、及注意事項 12.1 模具的安裝 （1）模具吊裝上模前注塑機(jī)動、定模板和模具動、定模板表面必須擦干凈，以免影響模具精度。再與模具頂桿孔位等技術(shù)參數(shù)相匹配的注塑機(jī)上進(jìn)行安裝調(diào)試。 （2）模具在安裝調(diào)試過程中應(yīng)本著“平穩(wěn)、平衡”的原則，將模具及周邊輔助部件緊固鎖牢。正式注塑產(chǎn)品前必須空行程開閉模具幾次，檢查有無異響。液壓、氣輔等各種活動機(jī)構(gòu)是否靈活。 （3）嚴(yán)格按照提供的“運(yùn)水系統(tǒng)圖”進(jìn)行運(yùn)水連接，確保模具保持良好的冷卻效果。 （4）模具在待產(chǎn)期間應(yīng)存儲于干燥、通風(fēng)、防水、防化學(xué)腐蝕、易于吊裝運(yùn)輸?shù)膶Ｓ脗}庫內(nèi)，放置時底部應(yīng)墊上干木板或干紙皮，頂部應(yīng)封上干紙皮，防止模具受潮[13]。 12.2 模具的保養(yǎng) （1）導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推板導(dǎo)桿、推板去除油污，打潤滑油以免拉傷影響導(dǎo)向精度。 （2）頂針、司筒、頂桿有無拉毛、折斷情況，噴高溫頂針油進(jìn)行潤滑。 （3）彈簧復(fù)位是否正常，有無裂縫、斷裂現(xiàn)象。如有需及時更換。 （4）推板螺絲如有斷裂、松動現(xiàn)象應(yīng)及時更換、緊固。 （5) 推板運(yùn)行是否平衡、順暢，有無異常聲響。 （6）頂針頂出時有無拉毛、崩斷、折彎現(xiàn)象，如有請更換相應(yīng)部件。 （7）模具運(yùn)水水道有無堵塞現(xiàn)象，以便及時清除保證良好的冷卻效果。 （8）冷卻水道及進(jìn)出水口有無漏水現(xiàn)象，以防漏水至模腔。 12.3 注意事項 （1）模具下機(jī)前應(yīng)關(guān)閉運(yùn)水確保模具具有較高模溫，做好型腔防銹處理。模具下模吊裝時要低速、平穩(wěn)，以免碰、撞傷模具，影響精度。 （2）模具下機(jī)后，將模具內(nèi)殘水吹凈，以免生銹造成漏水，并嚴(yán)禁將動、定模長時間分開放置。 （3）根據(jù)待產(chǎn)情況，對模具做出相應(yīng)維護(hù)保養(yǎng)措施，對于長期待產(chǎn)模具，應(yīng)仔細(xì)檢查各部位易損件磨損情況，以便更換或維修。 （4）模具在待產(chǎn)期間應(yīng)存儲于干燥、通風(fēng)、防水、防化學(xué)腐蝕、易于吊裝運(yùn)輸?shù)膶Ｓ脗}庫內(nèi)，放置時底部應(yīng)墊上干木板或干紙皮，以防止模具受潮。 （5）模具在安裝、調(diào)試、使用過程中，定位圈嚴(yán)禁拆掉。 （6）帶有側(cè)抽芯系統(tǒng)的模具，油壓筒的緊固螺絲如有松動必須緊固。 （7）熱流道模具在試模時一定要接運(yùn)水。 13 模具工作過程 模具裝配試模完畢之后，總裝圖2D圖如圖13-1所示，模具進(jìn)入正式工作狀態(tài)，其基本工作過程如下： （1） 對塑料ABS進(jìn)行烘干，并裝入料斗。 （2） 清理模具型芯，型腔，并噴上脫模機(jī)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。 （3） 合模、鎖緊模具。 （4） 對塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射。 （5） 注射，其過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模。 工作原理：合模后，從注射機(jī)噴嘴中注射出的塑料熔體經(jīng)由開設(shè)在定模上的主流道進(jìn)入模具，再經(jīng)由分流道及澆口注入和充滿型腔。在保壓、補(bǔ)縮和冷卻定型后，合模系統(tǒng)便帶動動模后退，從而使動模和定模從分型面分開，澆注系統(tǒng)凝料在拉料桿的約束下從澆口套中脫出，并和塑件一起隨動模運(yùn)動，使型芯脫離制品，當(dāng)動模后退到一定位置時，內(nèi)部推出脫模機(jī)構(gòu)會在注射機(jī)推出裝置作用下與動模其他部分產(chǎn)生相對運(yùn)動，利用推桿使制品和澆注系統(tǒng)凝料從型芯上以及在動模一側(cè)的分流道中推出脫落，制品脫出后，帶彈簧的復(fù)位桿會帶動脫模機(jī)構(gòu)優(yōu)先復(fù)位，然后滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下復(fù)位，從而完成一次注射成型過程。 圖13-1 二維總裝圖 結(jié) 論 本課題研究的是基于UG的外形尺寸長寬高為100*50*14mm mm的塑料護(hù)罩的成型模具設(shè)計與工藝優(yōu)化。在成型設(shè)計過程中，通過查閱注塑模具成型的相關(guān)文獻(xiàn)和資料，得到如下結(jié)論： 1.對塑件進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝分析，確定一模兩腔的工藝方案；選擇材料為ABS并對其成型工藝進(jìn)行分析，確定注塑成型工藝參數(shù)。 2.設(shè)計分型面為單分型面平面分型，確定型腔的排布方式為一模兩腔。初選HTF160注射機(jī)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)得出其主要參數(shù)；對澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，并采用側(cè)澆口進(jìn)料；型腔和型芯分別采用整體嵌入式和鑲拼式設(shè)計，并用平均值法進(jìn)行相關(guān)尺寸的計算；模架選用大水口CI型標(biāo)準(zhǔn)模架300mm×300mm，并選擇其他零件。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)柱導(dǎo)套配合導(dǎo)向；脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計為推桿推出，彈簧復(fù)位桿復(fù)位；冷卻系統(tǒng)設(shè)計為直流循環(huán)式冷卻回路，冷卻水冷卻；本次設(shè)計中利用斜頂和模板的配合間隙排氣，其間隙值取0.03mm；進(jìn)行相關(guān)尺寸及參數(shù)的校核。 3.通過UG進(jìn)行塑件的三維造型并通過CAD繪制模具結(jié)構(gòu)的總裝圖及其他零件圖，清晰并準(zhǔn)確地對模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表達(dá)。 34 參考文獻(xiàn) [1] 高茂濤．注塑模具發(fā)展綜述[J]．輕工科技．2014(2):49-92. 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