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四 川 理 工 學(xué) 院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書
題 目 蝶形螺帽注射模設(shè)計(jì)
學(xué) 生 肖 順 波
系 別 機(jī) 電 工 程 系
專 業(yè) 班 級(jí) 材料成型及控制工程
學(xué) 號(hào) 030130219
指 導(dǎo) 教 師
四 川 理 工 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
設(shè)計(jì)（論文）題目：蝶形螺帽注射模設(shè)計(jì)
系：機(jī)電工程 專業(yè)：材料成型與控制 班級(jí)：材控03 2 學(xué)號(hào)： 030130219
學(xué)生：肖 順 波 指導(dǎo)教師：
接 受 任 務(wù) 時(shí) 間 07年1月
教 研 室 主 任 （簽名）
系 主 任 （簽名）
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求
內(nèi)容：蝶形螺帽注射模設(shè)計(jì)；產(chǎn)品規(guī)格：見附圖；生產(chǎn)批量：大批量 。
要求：要求有目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書及產(chǎn)品圖；
⑴工藝方案設(shè)計(jì)，提出至少兩種設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行比較和分析。
⑵單個(gè)塑件體積、重量計(jì)算；
⑶成型設(shè)備的選擇及參數(shù)校核；
⑷澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（澆注系統(tǒng)及工藝圖設(shè)計(jì)圖一張）
⑸成型零件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成型零件尺寸計(jì)算，成型零件壁厚計(jì)算，繪制成型零件系統(tǒng)部件圖一份）
⑹脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（優(yōu)先考慮全自動(dòng)脫模）
⑺模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
⑻總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及總裝圖的繪制。（要求：總裝圖一份，0#：1張，選取標(biāo)準(zhǔn)模架。）。
⑼重要零部件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)（圖紙總幅面約為零號(hào)圖一張）
⑽編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份（推薦用電腦打印，論文不少于2萬字）
2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)
⑴《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì)，機(jī)械工業(yè)出版社，2001。
⑵《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》，《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》編委會(huì)，機(jī)械工業(yè)出版社，2001。
⑶《實(shí)用塑料注射模具設(shè)計(jì)與制造》，陳萬林等編著，機(jī)械工業(yè)出版社，2001
⑷《沖壓與塑料成型設(shè)備》，范有成主編，高等教育出版社，2000
⑸《塑料模具設(shè)計(jì)》，高 濟(jì)主編，機(jī)械工業(yè)出版社
(6)《工業(yè)聚合物手冊(cè)》，[美]Edward S.Wilks,化學(xué)工業(yè)出版社，2006
3．進(jìn)度安排
設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱
起 止 日 期
1
確定論文題目，收集文獻(xiàn)，提出體系架構(gòu)需求和難點(diǎn)
2007/01/20-06/02/2206
2
確定設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)解決關(guān)鍵疑難問題，分析、計(jì)算
3
撰寫論文，繪圖
4
校對(duì)、修改、加工論文及圖紙
5
交論文圖紙，
2007/05/30-2007/06/5
注：本表一式三份，系、指導(dǎo)教師、學(xué)生各一份
畢業(yè)設(shè)計(jì)附圖
名稱：蝶形螺帽
材料：POM
技術(shù)要求:
1.收縮率 2.0%
2.sj1372-78.8級(jí)
3.大批量生產(chǎn)。
摘 要
注射模具在模具行業(yè)有著很重要的地位，而注射模具的發(fā)展離不開塑料工業(yè)的發(fā)展，注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一。通過這種方法可以制作出復(fù)雜的塑料制品，而且一副模具一個(gè)成型周期可以同時(shí)成型多個(gè)制件，生產(chǎn)效率高，因而廣為采用。此次設(shè)計(jì)的題目是“蝶形螺帽注射模設(shè)計(jì)”。首先，需要進(jìn)行工藝分析：確定分型面，澆注系統(tǒng)等，選擇注射機(jī)，計(jì)算成型零部件的尺寸，確定是否采用冷卻系統(tǒng)。然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定模架以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、緊固件選取、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等等。最后對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配和重要尺寸進(jìn)行校核。此次設(shè)計(jì)要保證滿足工藝要求和結(jié)構(gòu)要求。
關(guān)鍵詞：注塑模，塑料，注塑機(jī)，脫模機(jī)構(gòu)
ABSTRACT
Injection Mold has a very important position in die industry, and injection mold development is inseparable from the development of the plastics industry, Injection molding of the thermosplasticity plastic molding one of the principal ways. Through this method can produce complex plastic products, and a mold forming a molding cycle can form more products, high production efficiency and thus widely adopted. This design is entitled "butterfly nut injection mold design". At First, the need for process analysis: decide the type face, gating system, choose injection machine, the sizes’ calculation of the molding parts, to determine whether to adopt the cooling system. Then the structural design: identification module racks, as well as guidance, the selection of fasteners, the design of parting and so on. Finally, the injection mold structure and the matching machine size and importance check. This design process to ensure that the technology requirements and meet the requirements in terms of the structure.
Keywords: injection mold; plastic; injection molding machine; the ejection mechanism
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
第一章 概述..................................................................................................................1
1.1國際、國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況與對(duì)比 ...............................1
1.1.1國際塑料模具成型發(fā)展概況 ......................................1
1.1.2國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況 ..................................... 1
1.1.3我國模具與國際模具相比存在的主要問題............................ 1
1.2塑料模具設(shè)計(jì)方法主要發(fā)展方向 ..................................... 2
1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)課題資料查詢.................................................. 5
1.3.1分析塑件結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求 ........................................ 5
1.3.2了解注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格 ..............................................5
1.3.3了解塑件的工藝性能和加工性能，塑料熔體流動(dòng)行為，塑料在模具內(nèi)可能的結(jié)晶，取向及導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力 ............................................... 7
1.3.4塑料的適用范圍...................................................... 9
1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)思想簡(jiǎn)述................................................. 10
第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).........................11
2.1成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析.............................................11
2.1.1尺寸精度分析....................................................... 11
2.1.2塑料制件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)................................................... 11
2.1.3粗糙度分析......................................................... 11
2.1.4斜度設(shè)計(jì)....................................................11
2.1.5壁厚設(shè)計(jì)....................................................12
2.1.6圓角設(shè)計(jì)....................................................13
2.2塑件三維CAD建模及CAE分析........................................13
2.2.1利用CAD建模，完成三維零件的設(shè)計(jì)...............................13
2.2.2 CAE分析及其不同方案結(jié)果比較：..................................14
2.3根據(jù)分析結(jié)論進(jìn)行模具工藝設(shè)計(jì)........................................... 18
2.3.1型腔數(shù)量的決定..................................................... 18
2.3.2型腔布置........................................................... 20
2.3.3 確定分型面.........................................................22
2.3.4確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)............................................. 23
第三章 選擇注射機(jī)及注射機(jī)工藝參數(shù)校核................................. 31
3.1注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范.......................................................31
3.2注塑壓力校核（可計(jì)算、可應(yīng)用CAE分析結(jié)論）...............................31
3.3鎖模力的校核...........................................................31
3.4模具厚度的校核..................................................32
3.5 開模行程的校核................................................. 32
第四章 模具設(shè)計(jì)................................................... 33
4.1確定標(biāo)準(zhǔn)注塑模架................................................ 33
4.2模具成型零件設(shè)計(jì)...................................................34
4.2.1成型零件設(shè)計(jì).................................................34
4.3型腔成型尺寸計(jì)算.................................................37
4.3.1成型零件設(shè)計(jì)....................................................... 37
4.4模具主要零件選擇…...................................................... 41
4.5脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)................................................. 49
4.5.2脫模機(jī)構(gòu)方案的確定................................ ........... 49
4.5.2齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)...............................................50
4.6模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)................................................ 55
4.6.1模具熱平衡計(jì)算.............................................. 55
第五章 繪制模具圖................................................. 58
5.1繪制總裝結(jié)構(gòu)圖.................................................. 58
5.2繪制重要零件圖.................................................. 58
5.3校對(duì)、審圖......................................................58
第六章 結(jié)論......................................................................................................... 60
參考文獻(xiàn).........................................................................................................61
致謝.........................................................................................................62
附錄A：圓柱齒輪參數(shù)計(jì)算程序 63
附錄B：圓錐齒輪參數(shù)計(jì)算程序 65
I
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第一章 概述
1.1 國際、國內(nèi)塑料成型模具發(fā)展概況
1.1.1國際塑料模具成型發(fā)展概況：
模具有著制造業(yè)中的帝王的美喻，在上個(gè)世紀(jì)有著巨大的發(fā)展，最典型的例子就是戰(zhàn)后日本經(jīng)濟(jì)的起飛，很大一部分因素就在于其模具業(yè)的發(fā)展與支持?，F(xiàn)在日本是世界第一大模具生產(chǎn)國，國內(nèi)有多家世界聞名的機(jī)床制造業(yè)廠家，加工模具的高速加工中心、電加工機(jī)床、龍門銑床、精密磨床、數(shù)控系統(tǒng)等全都具備世界級(jí)名牌。優(yōu)秀的機(jī)床制造業(yè)為模具制造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，如在電子超精密模具中，集成電路、微型電機(jī)模具精度已達(dá)±1μm，處于世界領(lǐng)先地位。IT產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品更新很快，如手機(jī)開發(fā)制造周期為2個(gè)月，產(chǎn)品試制期為7天，一般7套模具150兆NC數(shù)據(jù)，兩天就完成編程，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)及制造技術(shù)都非常先進(jìn)。
模具在美國、西歐等發(fā)達(dá)國家也占有相當(dāng)高的地位。現(xiàn)在國際模具生產(chǎn)的總的發(fā)展趨勢(shì)是，品種多樣化——變種變量生產(chǎn)；產(chǎn)品精密化——高速、高效率、高精度加工；加工精細(xì)化——微量切削、高速進(jìn)給；開發(fā)短期化——高硬材料直接加工，減少后繼工序；綠色環(huán)境化——無切削液干式切削加工。
1.1.2國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況：
近年來，我國塑料模具水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50t以上的注塑模，精密塑料模的精度已可達(dá)到3μm，制件精度為0.5μm的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)4m/min以上擠出速度的高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)大，高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來越多。模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。三資企業(yè)蓬勃發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計(jì)制造水平及企業(yè)管理水平的提高。
1.1.3我國模具與國際模具相比存在的主要問題：
我國塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進(jìn)水平相比，主要存在6個(gè)方面的問題。
1)原材料問題
受售價(jià)限制，國產(chǎn)模具多采用2Cr13和3Cr13作精密熱處理，而國外則采用專用模具材料DINI、2316，其綜合機(jī)械性能，耐磨、耐腐蝕性能及拋光亮度均明顯優(yōu)于國產(chǎn)材料。這從根本上影響了國產(chǎn)模具的外觀質(zhì)量和使用壽命。
2)制造工藝水平
國內(nèi)模具生產(chǎn)廠家，工藝條件參差不齊，差距很大。不少廠家由于設(shè)備不配套很多工作依賴手工完成，嚴(yán)重影響了精度和質(zhì)量。
3)設(shè)計(jì)體系
國內(nèi)一些生產(chǎn)廠家雖然也采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)(CAM)，但依舊停留在引進(jìn)、消化和吸收階段，難以形成具有成熟的理論指導(dǎo)和設(shè)計(jì)體系。因此，規(guī)范模具設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的開發(fā)是當(dāng)務(wù)之急。
4)調(diào)試水平
模具就其本質(zhì)而言屬于工裝，生產(chǎn)出合格制品才是最終目的。因此，模具的質(zhì)量、性能依賴試模結(jié)果檢驗(yàn)。國內(nèi)模具廠因交貨期短，試模設(shè)備局限，往往把質(zhì)量檢驗(yàn)工作放在用戶處試模，易給用戶造成大量的損失和浪費(fèi)。而且由于修模受時(shí)間，場(chǎng)地限制，往往難以調(diào)試出最佳狀態(tài)。而國外一些發(fā)展較好的企業(yè)都擁有自己的試模場(chǎng)所和設(shè)備，可以模擬用戶的工作條件試模，所以能在最短的時(shí)限達(dá)到很好的效果。
5)價(jià)格因素
目前一些廠商只關(guān)心價(jià)格，而忽略了模具的技術(shù)質(zhì)量，對(duì)用戶而言合理的質(zhì)量?jī)r(jià)格比是最優(yōu)選擇，所以進(jìn)口模具價(jià)格比國產(chǎn)模具高8-10倍，仍有其市場(chǎng)空間。國內(nèi)一些模具廠，迫于競(jìng)爭(zhēng)需要，盲目壓價(jià)，甚至以次充好，粗制濫造，是一種不負(fù)責(zé)任的短期行為，將為國產(chǎn)模具的發(fā)展帶來重創(chuàng)。當(dāng)然，在確保品質(zhì)的前提下，加強(qiáng)管理，擴(kuò)大規(guī)模，降低成本無疑是努力的方向。
6)配套體系
我國模具生產(chǎn)企業(yè)習(xí)慣埋頭搞生產(chǎn)科研，而忽視了與其他設(shè)備供應(yīng)商、原料供應(yīng)商合作。無形中使用戶走了許多彎路。我們的模具廠必須和其他廠家及各大科研院所共同合作，為用戶創(chuàng)造最佳的制品，創(chuàng)造更大的利潤，才有希望為自己營造廣闊的發(fā)展空間。
1.2塑料模具設(shè)計(jì)方法主要發(fā)展方向：
經(jīng)過近幾年的發(fā)展，在塑料模具的開發(fā)、結(jié)構(gòu)和企業(yè)管理等方面已顯示出了一些新的趨向，現(xiàn)綜合如下：
（1）模具的質(zhì)量、周期、價(jià)格、服務(wù)四要素中，已有越來越多的用戶將周期放在首位，要求模具盡快交貨，這已成為一種趨勢(shì)。為滿足用戶的這一要求，各方面的工作必須跟上。
（2）大力提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確的用戶對(duì)象之前進(jìn)行開發(fā)（這需要在有較大把握和敢冒一定風(fēng)險(xiǎn)的情況下進(jìn)行），變被動(dòng)為主動(dòng)。目前，電視機(jī)和顯示器外殼、空調(diào)器外殼、摩托車塑件等已經(jīng)采用這種方法，手機(jī)和電話機(jī)模具開發(fā)也已開始嘗試。這種做法打破了長(zhǎng)期以來模具廠只能等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的被動(dòng)局面。事實(shí)證明，這種做法不但使模具廠變被動(dòng)為主動(dòng)，而且對(duì)開發(fā)業(yè)務(wù)和縮短模具生產(chǎn)周期也十分有利，受到用戶的歡迎。青島海爾模具公司等企業(yè)的“你給我一個(gè)概念，我還你一個(gè)產(chǎn)品”的一站式服務(wù)模式及太倉求精模塑公司和浙江陶氏模具集團(tuán)有限公司等企業(yè)主動(dòng)開發(fā)的辦法已被越來越多企業(yè)所接受，這可能也是今后發(fā)展的一種趨向。
（3）隨著模具企業(yè)設(shè)計(jì)和加工水平的提高，過去以鉗工為核心，大量依靠技藝的現(xiàn)象已有了很大變化。在某種意義上說：“模具是一種工藝品”的概念已逐漸被“模具是一種高新技術(shù)工業(yè)產(chǎn)品”所替代，模具“上下模單配成套”的概念正在被“只裝不配”的概念所替代。模具正從長(zhǎng)期以來主要依靠技藝而變?yōu)榻窈笾饕揽考夹g(shù)。這不但是一種生產(chǎn)手段的改變，也是一種生產(chǎn)方式的改變，更是一種觀念的改變。這一趨向使得模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促使整個(gè)模具工業(yè)水平不斷提高，正在被社會(huì)所接受。我國模具行業(yè)，目前已有4個(gè)國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，近百個(gè)省市級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。與此趨向相適應(yīng)，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸變?yōu)榧夹g(shù)型人才是十分必要的。當(dāng)然，目前及相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，技藝型人才仍是十分重要的，因?yàn)槟＞弋吘闺y以完全擺脫對(duì)技藝的依靠。
（4）模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化方面迅速發(fā)展，這也是一種趨向。21世紀(jì)，信息越來越多，信息技術(shù)越來越先進(jìn)發(fā)達(dá)，信息已與人們的生產(chǎn)和生活休戚相關(guān)。在目前的信息社會(huì)中，高水平的模具，現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用的CAE、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技術(shù)及其他許多先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨向已被行業(yè)所共認(rèn)。
（5）隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，模具必然會(huì)向著更廣泛的領(lǐng)域和更高水平發(fā)展?，F(xiàn)在，能把握機(jī)遇，開拓市場(chǎng)，不斷發(fā)現(xiàn)新的增長(zhǎng)點(diǎn)的模具企業(yè)和能生產(chǎn)高技術(shù)含量模具的企業(yè)日子普遍好過，任務(wù)忙不過來，利潤水平和職工收入都很好，日子紅紅火火。因此，模具企業(yè)應(yīng)把握這個(gè)趨向，使自己生產(chǎn)的模具向高水平發(fā)展，不斷提高自己的綜合素質(zhì)和整體實(shí)力及進(jìn)入國際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
（6）世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具正加速向我國轉(zhuǎn)移，其表現(xiàn)形式：一是遷廠，二是投資，三是采購。這一趨向雖然并非近幾年才有，但近幾年更加明顯。我們應(yīng)抓住機(jī)遇，加快發(fā)展步伐。
發(fā)展展望
在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績(jī)，又要重視落后，要抓住機(jī)遇，采取措施，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，把自己帶入到國際市場(chǎng)中去，促進(jìn)我國整個(gè)模具行業(yè)的快速發(fā)展。
隨著市場(chǎng)的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會(huì)不斷發(fā)展，因此對(duì)模具的要求也一定會(huì)越來越高。為了滿足市場(chǎng)的需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工技術(shù)都必將會(huì)有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時(shí)代發(fā)展步伐。展望未來，下列幾方面發(fā)展趨勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣。當(dāng)然，這是需要開拓、創(chuàng)新和做出艱苦努力的。
以下為幾個(gè)發(fā)展方向：
1)超大型、超精密、長(zhǎng)壽命、高效模具將得到發(fā)展。
2)多樣材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。
3)各種快速經(jīng)濟(jì)模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。
4)模具設(shè)計(jì)、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展，CAD/CAM/CAE/CAPP及PDM等將向智能化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
5)更加高速、更加高精度、更加智能化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。
6)更高性能及滿足特殊用途的各種模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展，隨之而來的也會(huì)產(chǎn)生一種特殊的和更為先進(jìn)的加工方法。
7)各種模具型腔表面處理技術(shù)、涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會(huì)不斷得到發(fā)展。
8)逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將得到發(fā)展。
9)熱流道技術(shù)將會(huì)迅速發(fā)展，氣輔和其他注射成型工藝及模具也將會(huì)有所發(fā)展。
10)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高?！笆晃濉逼陂g，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，廣大模具企業(yè)將進(jìn)一步深化改革，下功夫搞好科技進(jìn)步與創(chuàng)新，堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長(zhǎng)模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型的軌道上來。由于國際、國內(nèi)宏觀環(huán)境良好，國內(nèi)塑料模具各主要用戶行業(yè)仍將以較快速度發(fā)展，塑料模具也必將持續(xù)高速發(fā)展。目前存在的主要問題通過國內(nèi)外交流與合作。全行業(yè)的共同努力和各方面的支持，不久的將來，定會(huì)得到較好的解決。
1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)課題資料查詢
1.3.1分析塑件結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求：
該塑件名為蝶形螺帽，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，有比較多的孔和凹槽，采用的材料：POM（聚甲醛），其技術(shù)要求：
1.收縮率2.0%。
2.未注公差尺寸按sj1372-78.8級(jí)。
3.大批量生產(chǎn)。
在加工型腔時(shí)有一定的加工難度，因?yàn)樾颓坏膬?nèi)凹是曲面，而且有圓角，增加了一定的難度，若是考慮組合式型芯的話，在裝配上有時(shí)個(gè)很大的問題，綜上所述采用整體式并在一定程度上增加型芯的精度和強(qiáng)度。此次設(shè)計(jì)型芯主要是螺紋部分，只有由于不是所有螺紋都是在分型面上面，所以要裝固螺紋嵌件。
1.3.2了解注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格：
圖1-3-1臥式注塑機(jī)外形圖
圖1-3-2臥式注塑機(jī)結(jié)構(gòu)圖
注塑成型機(jī)可分為合模裝置與注射裝置。其中合模裝置主要作用是實(shí)現(xiàn)模具開閉以及頂出制品，注射裝置作用是將樹脂材料受熱融化后射入模具內(nèi)。
注射成型過程大致可分為以下6個(gè)階段：1、合模 2、注射 3、保壓4、冷卻5、開模6、取出制品。
從模具設(shè)計(jì)角度考慮，需了解注塑機(jī)技術(shù)規(guī)范的主要項(xiàng)目有：最大注射量、最大注射壓力、最大鎖（合）模力，模具安裝尺寸以及開模行程等。常用國產(chǎn)注塑機(jī)的主要規(guī)范見《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-48。具體選用SZ-160/1000型注塑機(jī)，其規(guī)格如下：
結(jié)構(gòu)形式：臥式
理論注射量：130cm
螺桿注射直徑：44mm
注射壓力：126MPa
注射行程：115mm
注射時(shí)間：4.3s
螺桿轉(zhuǎn)速：10～150r/min
注射方式：螺桿式
鎖模力：1000kN
最大成型面積：320cm
最大開合模行程：350mm
拉桿內(nèi)間距：360260mm
最大模具厚度：360mm
最小模具厚度：170mm
動(dòng)定模固定板尺寸：230250mm
噴嘴球直徑：15mm
噴嘴口直徑：4mm
移模行程：280mm
模具定位孔直徑：120mm
合模形式：液壓—機(jī)械
1.3.3了解塑件的工藝性能和加工性能，塑料熔體流動(dòng)行為，塑料在模具內(nèi)可能的結(jié)晶，取向及導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力：
聚甲醛：聚甲醛是乳白色不透明的，是一種有側(cè)鏈、高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。機(jī)械強(qiáng)度較高，它的抗張強(qiáng)度達(dá)700公斤/厘米^2，可在104℃下長(zhǎng)期使用，脆化溫度為-40℃，吸水性亦較小。缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，所以必須嚴(yán)格控制成形加壓溫度。聚甲醛遇火易燃燒，長(zhǎng)期在大氣中曝曬會(huì)老化。目前聚甲醛可以分為共聚和均聚兩種。POM規(guī)整的分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的結(jié)晶性使其物理機(jī)械性能十分優(yōu)異，有金屬塑料之稱。聚甲醛聚甲醛(POM)有均聚物與共聚物，均為流動(dòng)性不太好的樹脂。此類樹脂易發(fā)生熱分解，必須注意控制成型時(shí)的溫度。共聚甲醛比均聚甲醛的熱穩(wěn)定性好，它可以在稍高的溫度條件下成型加工，但此材料在料筒內(nèi)停留的時(shí)間不宜過長(zhǎng)，否則，會(huì)發(fā)生熱分解使制品色澤發(fā)黃。POM為乳白色不透明結(jié)晶性線性熱塑性樹脂，具有良好的綜合性能和著色性，具有較高的彈性模量，很高的剛性和硬度，比強(qiáng)度和比剛性接近于金屬；拉伸強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，耐蠕變性和耐疲勞性優(yōu)異，耐反復(fù)沖擊，去載回復(fù)性優(yōu)；摩擦系數(shù)小，耐磨耗，尺寸穩(wěn)定性好，表面光澤好，有較高的粘彈性，電絕緣性優(yōu)，且不受溫度影響；耐絕緣性好且不受濕度影響；耐化學(xué)藥品性優(yōu)：除了強(qiáng)酸、酚類和有機(jī)鹵化物外，對(duì)其他化學(xué)品穩(wěn)定，耐油；機(jī)械性能受溫度影響小，具有較高的熱變形溫度。缺點(diǎn)是阻燃性較差，遇火徐徐燃燒，氧指數(shù)小，即使添加阻燃劑也得不到滿意的要求，另外耐候性不理想，室外應(yīng)用要添加穩(wěn)定劑。??
均聚甲醛結(jié)晶度高，機(jī)械強(qiáng)度、剛性、熱變形溫度等比共聚甲醛好，共聚甲醛熔點(diǎn)低，熱穩(wěn)定性，耐化學(xué)腐蝕性，流動(dòng)特性，加工性均優(yōu)于均聚甲醛，新開發(fā)的產(chǎn)品為超高流動(dòng)（快速成型），耐沖擊和降低模具沉積牌號(hào)，也有無機(jī)填充，增強(qiáng)牌號(hào)。
POM吸水率大于0.2%，成型前應(yīng)預(yù)干燥，POM熔融溫度與分解溫度相近，成型性較差，可進(jìn)行注塑、擠出、吹塑、滾塑、焊接、粘接、涂膜、印刷、電鍍、機(jī)加工、注塑是最重要的加工方法，成型收縮率大，模具溫度宜高些，或進(jìn)行退火處理，或加入增強(qiáng)材料（如無堿玻璃纖維）。?
POM屬結(jié)晶性塑料，熔點(diǎn)明顯，一旦達(dá)到熔點(diǎn)，熔體粘度迅速下降。當(dāng)溫度超過一定限度或熔體受熱時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)引起分解。銅是POM降解催化劑，與POM熔體接觸的部位應(yīng)避免使用銅或銅材料。
pom材料性質(zhì)：
英文名字：Acetal resin、polyoxymethylene或polyacetal(homopolymer
copolymer), poly(methylene oxide)（簡(jiǎn)稱POM）
日文名字：ポリオキシメチレン
聚甲醛的分子式：HO(CH2O)nH。
結(jié)構(gòu)式：nCH2—(CH2O)n，n為聚合度，一般為8～100。
無定型態(tài)密度(25oC): 1.25 g/cm3。
晶體密度(25oC): 1.54 g/cm3。
最小壁厚：1.4mm。
成型收縮率: 1～1.5%
計(jì)算收縮率：1.2%～3.0%
公差等級(jí)：一般精度 MT4，未注公差尺寸 MT6
玻璃化溫度:：-30℃。
預(yù)熱溫度：80℃～100℃。
預(yù)熱時(shí)間：3～5小時(shí)。
料筒溫度：a）料筒后段：160℃～170℃；
b）料筒中段：170℃～180℃；
c）料筒前段：180℃～190℃。
噴嘴溫度：170℃～180℃。
模具溫度：80℃～105℃；塑料模具加熱為宜。
熔化溫度：均聚物材料為190～230℃；共聚物材料為190～210℃。
干燥條件：80～90℃ (3～4小時(shí))
注射壓力：120～140MPa
注射速度：薄壁中等或偏高的注射速度，厚壁宜慢速。
模具溫度：標(biāo)準(zhǔn)值為60~80℃，要求鏡面品質(zhì)時(shí)，可用約120℃的模具溫度成型。
成形時(shí)間：a）注射時(shí)間：20～90秒；
b）高壓時(shí)間：0～5秒；
c）冷卻時(shí)間：20～60秒；
d）總周期：50～160秒。
比熱容： 1500J/(kg.k)
導(dǎo)熱率: 0.37W/m·k
溢邊值：0.04mm
螺桿轉(zhuǎn)速：28轉(zhuǎn)/分
后處理：a）處理方法：紅外線燈照射，鼓風(fēng)烘箱烘；
b）溫度：140℃～145℃；
c）時(shí)間：4小時(shí)。
流道和澆口:可以使用任何類型的澆口。如果使用隧道形澆口，則最好使
用較短的類型。 對(duì)于均聚物材料建議使用熱注嘴流道。對(duì)于共聚物材料既可使用內(nèi)部的熱流道也可使用外部熱流道。
1.3.4塑料的適用范圍：
POM強(qiáng)度高，質(zhì)輕，常用來代替銅、鋅、錫、鉛等有色金屬， 廣泛用于工業(yè)機(jī)械、汽車、電子電器、日用品、管道及配件、精密儀器和建材等部門。??
POM 被廣泛用于制造各種滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械零件，做各種齒輪、杠桿、滑輪、鏈輪，特別適宜做軸承，熱水閥門、精密計(jì)量閥、輸送機(jī)的鏈環(huán)和輥?zhàn)印⒘髁坑?jì)、汽車內(nèi)外部把手、曲柄等車窗轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，油泵軸承座和葉輪燃?xì)忾_關(guān)閥、電子開關(guān)零件、緊固體、接線柱鏡面罩、電風(fēng)扇零件、加熱板、儀表鈕 ；錄音錄像帶的軸承 ；各種管道和農(nóng)業(yè)噴灌系統(tǒng)以及閥門、噴頭、水龍頭、洗浴盆零件；開關(guān)鍵盤、按鈕、音像帶卷軸；溫控定時(shí)器；動(dòng)力工具，庭園整理工具零件；另外可作為沖浪板、帆船及各種雪撬零件，手表微型齒輪、體育用設(shè)備的框架輔件和背包用各種環(huán)扣、緊固件、打火機(jī)、拉鏈、扣環(huán)；醫(yī)療器械中的心臟起博器；人造心臟瓣膜、頂椎、假肢等。
1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)思想簡(jiǎn)述
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要目的檢測(cè)畢業(yè)生大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)和專業(yè)知識(shí)的掌握情況，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)能力，避免畢業(yè)生在畢業(yè)后不能很好的把所學(xué)到的知識(shí)融入生產(chǎn)實(shí)踐中。為社會(huì)培養(yǎng)合格的人才。
本次設(shè)計(jì)將大量借助CAD/CAE技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，比如AtuoCad、Pro/e等設(shè)計(jì)分析軟件。以及運(yùn)用一些專業(yè)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。比如《模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》等軟件來查詢資料和工藝計(jì)算。這些工作都是為了適應(yīng)現(xiàn)代運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的大氣候做準(zhǔn)備。
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第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析
圖2-1-1塑件圖
2.1.1尺寸精度分析
在選擇塑料制件尺寸精度時(shí)，是以最高的尺寸進(jìn)行分析。該產(chǎn)品的尺寸均為
公差,參考《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》其精度一律按SJ1372-78，7級(jí)處理?？紤]到
配合問題，該產(chǎn)品精度要求最高的尺寸應(yīng)為五個(gè)側(cè)凹處。一般模具的精度要比
塑件的精度高2~3級(jí),所以取模具精度為MT4.
2.1.2粗糙度分析
模具的粗糙度比塑料制件的粗糙度小一級(jí)，模具型腔的粗糙度對(duì)塑料制品的表面狀態(tài)起決定性的作用。 目前注射成型塑件的表面粗糙度通常是Ra0.02~1.25um,模具的表面粗糙度值為塑件的1/2,即Ra0.01~0.63um.考慮到該塑件的外形加工的難度以及成型工藝,綜合考慮型芯部分取Ra為0.2um,相應(yīng)型腔的Ra為0.1um.其它塑料制品考慮到表面光亮程度其Ra為0.8um,相應(yīng)型腔的Ra為0.4um.
2.1.3塑料制件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
此次設(shè)計(jì)的塑料制件是帶螺紋的制品，所以在設(shè)計(jì)塑件外形時(shí)要考慮到方便脫模，比如在開模方向開設(shè)花鍵槽，但由于此次設(shè)計(jì)的是在塑件外部做兩個(gè)把手，設(shè)計(jì)把手的高度要大于螺紋高度。這樣方便脫模，具體方式見第四章。
2.1.4斜度設(shè)計(jì)：便于拔模和留模，在塑料件的內(nèi)外表面沿脫模方向應(yīng)設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度，以防發(fā)生脫模困難。由于塑件本身很小，加上POM質(zhì)軟，其脫模斜度可設(shè)計(jì)小點(diǎn),以分型面為基準(zhǔn)，拔模斜度設(shè)為2°。
2.1.5壁厚設(shè)計(jì):壁厚設(shè)計(jì)主要依據(jù)在Pro/e環(huán)境下分析所得的結(jié)論，塑料制品的壁厚要盡可能的均勻,如果壁厚過小則難以充型,反之則易浪費(fèi)材料增加冷卻時(shí)間.POM 的最小壁厚為1.4mm.在一些情況下，為使塑料充型后能快速冷卻,在壁厚較厚的部位設(shè)置冷卻水道，防止塑件產(chǎn)生缺陷，由于此次設(shè)計(jì)的塑件本身就不大，不會(huì)出現(xiàn)壁厚過大的現(xiàn)象。下面是壁厚的分析。
圖2-1-2三維壁厚分析（a）
表2-1-1 壁厚分析
圖2-1-2剖面呈黃色的部分尺寸大于最小尺寸，藍(lán)色部分小于了最小尺寸的部分。最大壁厚為272mm2，最小壁厚為11mm2。
圖2-1-3三維壁厚分析（b）
表2-1-2壁厚分析
圖2-1-3剖面呈黃色的部分尺寸大于最小尺寸，藍(lán)色部分小于了最小尺寸的部分。最大壁厚為302mm2，最小壁厚為15mm2。
通過上面分析可以看出，塑件大部分壁厚都是滿足要求的，只有螺紋部分小于最小壁厚，這是不可避免的，所以壁厚還是滿足要求的。
2.1.6圓角設(shè)計(jì)：塑料制件除了有特殊要求采用尖角外,其余所有轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能的采用圓弧過渡,因尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中,在受力或沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂,甚至在脫模的過程中即由于模塑內(nèi)應(yīng)力集中而開裂,特別是制件的內(nèi)轉(zhuǎn)角處。
2.2．塑件三維CAD建模及CAE分析
2.2.1利用CAD建模，完成三維零件的設(shè)計(jì)
圖2-1-4三維塑件
由于在軟件分析中沒有查到國內(nèi)生產(chǎn)POM的廠家,所以本次設(shè)計(jì)分析選用的材料是日本Ployplastics公司生產(chǎn)的聚甲醛,品名為：Duracon GB-52。模具溫度：90℃。塑料熔化溫度：200℃。推薦注射壓力：125Mpa 。
2.2.2 CAE分析及其不同方案結(jié)果比較：
2.2.2.1最佳澆口位置分布分析
澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，澆口位置的選擇將對(duì)整個(gè)澆注件的成型好壞起至關(guān)重要的作用。所以我們這次設(shè)計(jì)的第一步分析就是對(duì)澆口位置的選擇。而澆口位置的選擇與分型面的選擇有著緊密的關(guān)系，因?yàn)榉中兔娴倪x擇必然對(duì)澆注系統(tǒng)的位置選擇起到?jīng)Q定性的作用。所以我根據(jù)分型面的不同擺放位置確定了兩套分析方案，通過比較加以取舍。
表2-1-3澆口位置分析
方案一：
方案二：
通過Pro/e里面注射分析模塊Plastic adviser分析所得到不同視角，根據(jù)分型面選取不同適合擺放澆口區(qū)域分布示意圖：
下圖是考慮到正立擺放時(shí)分型面位置和上圖所示適合擺放澆口的區(qū)域綜合考慮，將澆口放在黃色箭頭所示的側(cè)面位置上。
下圖是考慮將螺紋橫放時(shí)分型面位置和上圖所示適合擺放澆口的區(qū)域綜合考慮，將澆口放在黃色箭頭所示底面位置上。
下圖是將澆口位置放在側(cè)面時(shí)的充型效果，由圖中可知，制件的綠色區(qū)域較多，黃色區(qū)域較少，紅色區(qū)域幾乎沒有。充型效果較好。
下圖是將澆口位置放在底面時(shí)的充型效果，由圖中可知，制件的綠色區(qū)域較多，黃色區(qū)域較少，紅色區(qū)域幾乎沒有。充型效果較好。
下面兩個(gè)圖顯示的是選擇不同澆口位置充型質(zhì)量預(yù)測(cè)比較，綠色區(qū)域顯示的是充型質(zhì)量高的區(qū)域，黃色是中等充型質(zhì)量區(qū)域，由下圖可知，選擇兩種澆口位置的充型質(zhì)量都比較好，但澆口放在側(cè)面的黃色區(qū)域更少，情況更好，而充型質(zhì)量是我們選擇澆口位置的主要依據(jù)之一，倘若澆口位置放在底面在后面幾項(xiàng)沒有上佳的表現(xiàn)，我就會(huì)因此選擇澆口放在側(cè)面的方案。
下面兩圖是不同澆口位置注射時(shí)間分布圖。由圖中可知，總的注射時(shí)間為5.48秒左右，離澆口近的地方時(shí)間很短，遠(yuǎn)端較之更長(zhǎng)。
注射壓力的比較：通過比較可以發(fā)現(xiàn)，兩種方案差別不大，注射壓力比較小，估計(jì)是塑件體積小所致。
壓力降：通過比較發(fā)現(xiàn)，兩種方案差別不大。壓力降都比較小。
下面兩圖是對(duì)流動(dòng)溫度分析，在澆口處、螺帽上部及一些邊緣地帶溫度較高，需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)。前一種方案其溫度差ΔΤ=200–154.53=45.47℃；后一種方案的溫度差ΔΤ=200–145.76=54.24℃。所以前一種方案比后一種溫度差異更短。更易于充型。
下面兩圖是對(duì)熔接痕分布進(jìn)行分析，從圖中不難看出，熔接痕的數(shù)量比較少，主要分布在把手和型芯，熔接痕位置處對(duì)塑件壁厚進(jìn)行適當(dāng)處理，同時(shí)通過適當(dāng)?shù)墓に囌{(diào)整，盡量減少熔接痕的產(chǎn)生。第一種方案比第二種方案的熔接痕更少。
下面兩圖顯示的是氣泡分布情況，可以看出氣泡主要分布在螺紋附近，所以在后面的設(shè)計(jì)過程中，可以設(shè)計(jì)螺紋型心的排氣系統(tǒng)。
2.3．根據(jù)CAE分析結(jié)論進(jìn)行模具工藝設(shè)計(jì)
2.3.1型腔數(shù)量的決定（型腔數(shù)必需同時(shí)滿足：交貨期、注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量、注塑機(jī)的塑化能力、鎖模力和模板尺寸）
2.3.1.1 通過在Pro/e軟件分析塑件和澆注系統(tǒng)的參數(shù)：
⑴單個(gè)塑料件的體積，密度，質(zhì)量如下：
圖2-3-1（a）單個(gè)塑件參數(shù)
由上圖可知，密度為1.54 g/cm3，質(zhì)量為7.3g，體積為4741.8mm3。
⑵澆注系統(tǒng)和四個(gè)塑料件總的體積，密度，質(zhì)量如下：
圖2-3-1（b）一模4型參數(shù)
即密度為1.54 g/cm^3，質(zhì)量為30.06g，體積為19864.8mm3。
⑶單個(gè)塑件最大投影面積 ：
= 78.5398+242.855+8.48735+18.6347x2+(0.252093+2.04104+6.26403+2.94643)x4
=405 mm2
⑷澆注系統(tǒng)和四個(gè)塑料件在分型面上的投影面積如下：
即投影面積為1845.51
而注射機(jī)選取的是SZ-160/1000型（臥式）注射機(jī)。
2.3.1.2由交貨期計(jì)算型腔數(shù)
4 (2-1)
式中 1.05——故障系數(shù)（以5％計(jì)）
N——一副模具定貨量（4×10^5件）
tc——成型周期（55s）
to——從定貨到交貨時(shí)間（5月）
tm——模具制造時(shí)間（2月）
th ——所在廠的每月工作時(shí)間計(jì)600／月
2.3.1.3根據(jù)注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù)：
POM塑料最大注塑量計(jì)算： (2-2)
實(shí)際注塑量： (2-3)
型腔數(shù)量計(jì)算： (2-4)
式——注塑機(jī)的最大注塑量（按國際慣例指注塑在常溫下密度為ρs=1.54g/㎝3 的POM塑料對(duì)空注塑量）g(140)
q —— 一個(gè)塑件的質(zhì)量和它均分到的澆注系統(tǒng)質(zhì)量和g(11.8)
ρ——常溫下聚苯乙烯的密度g/cm^3(0.960)
ρs——常溫下POM的密度g/㎝3 (1.54)
2.3.1.4根據(jù)塑化能力來校核型腔數(shù)
模具的注塑容量還必須小于注塑機(jī)的塑化能力。
最大型腔數(shù)： (2-5)
式中 G—塑化能力，26kg/h
--- 每分鐘的注塑次數(shù)，
tc——成型周期（55s）
q——單個(gè)塑件質(zhì)量和均分到它上的澆注系統(tǒng)質(zhì)量之和。（10g）
根據(jù)注射機(jī)的塑化能力所允許的最大型腔數(shù)遠(yuǎn)大于根據(jù)交貨期計(jì)算所須要的型腔數(shù)目，不會(huì)延誤交貨期，所以選擇一模四腔是滿足要求的。
2.3.2型腔布置
2.3.2.1采用一模四腔，型腔位置的排布如下圖：
圖2-3-2型腔布置
2.3.2.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)三維圖
圖2-3-3三維型腔布置
2.3.3 確定分型面
2.3.3.2型腔分型面位置的設(shè)計(jì)：
外表質(zhì)量：分型面優(yōu)選在：對(duì)表面質(zhì)量要求不高的地方，盡量不要選在選在制品光亮平滑的外表面或圓角的拐角處，因?yàn)榉中兔娌豢杀艿貢?huì)在塑件上留下溢料痕跡，或拼合不準(zhǔn)確的痕跡。
考慮側(cè)向抽芯距離和模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜性：分型面的選擇首先考慮將抽芯或分型距離長(zhǎng)的一邊放在動(dòng)、定模開模的方向上，因?yàn)橐话愕膫?cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的能達(dá)到的距離都比較短，或者專門配液壓機(jī)，這樣勢(shì)必增加成本。從結(jié)構(gòu)上來講，盡量避免或減少側(cè)向分型抽芯。
排氣：當(dāng)分型面作為主要排氣面時(shí)，料流的末端應(yīng)在分型面上以利排氣。
2.3.3.2分型面形狀的決定
⑴閉模狀態(tài)下的主分型面位置：（圖中粉紅色部分為主分型面）
圖2-3-4是通過交貨期所確定的型腔數(shù)量和上述條件綜合考慮，確定出的本次設(shè)計(jì)分型面的擺放情況：
圖2-3-4分型面設(shè)計(jì)
⑵帶主分型面的型腔開模圖（圖2-3-5中可以看見主分型面立體形狀）：
圖2-3-5 三維分型面
整個(gè)澆注系統(tǒng)和型腔充型時(shí)間：
圖2-3-6充型時(shí)間分析
總的充型時(shí)間為4.33秒，有圖中不難看出從澆口開始的圖示顏色為橙紅色，所以大概估算從澆口到整個(gè)型腔澆注完畢所需時(shí)間為4.33－0.43=3.9秒。
2.3.4確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)（以氣泡分析圖為基礎(chǔ)）
圖2-3-7 排氣分析
產(chǎn)生氣泡的原因：
1）塑料干燥不夠，含有水分?
2）塑料有分解
3）注射速度太快
4）注射壓力太小
5）麻煩溫太底，充模不完全
6）模具排氣不良
7）從加料端帶入空氣
解決的對(duì)策有以下幾個(gè)方面：
1）在制品壁厚較大時(shí)，其外表面冷卻速度比中心部的快，因此，隨著冷卻的進(jìn)行，中心部的樹脂邊收縮邊向表面擴(kuò)張，使中心部產(chǎn)生充填不足。這種情況被稱為真空氣泡。解決方法主要有：
a）根據(jù)壁厚，確定合理的澆口，澆道尺寸。一般澆口高度應(yīng)為制品壁厚的50％~60％。
b）至澆口封合為止，留有一定的補(bǔ)充注射料。
c）注射時(shí)間應(yīng)較澆口封合時(shí)間略長(zhǎng)。
d）降低注射速度，提高注射壓力，
e）采用熔融粘度等級(jí)高的材料。
2）由于揮發(fā)性氣體的產(chǎn)生而造成的氣泡，解決的方法主要有：
a）充分進(jìn)行預(yù)干燥。
b）降低樹脂溫度，避免產(chǎn)生分解氣體。
3）流動(dòng)性差造成的氣泡，可通過提高樹脂及模具的溫度、提高注射速度予以解決。
由上圖可以看出氣泡在型芯分布較多，所以要在型芯處開設(shè)排氣系統(tǒng)。
在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素：
⑴塑料成型特性：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。
⑵模具成型塑件的型腔數(shù)：設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計(jì)。
⑶塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計(jì)可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。
⑷塑件外觀：設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到去除、修整進(jìn)料口方便，同時(shí)不影響塑件的外表美觀。
⑸注射機(jī)安裝模板的大小：在塑件投影面積比較大時(shí)，設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到注射機(jī)模板大小是否允許，并應(yīng)防止模具偏單邊開設(shè)進(jìn)料口，造成注射時(shí)受力不勻。
成型效率：在大量生產(chǎn)時(shí)設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到在保證成型質(zhì)量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時(shí)間，縮短成型周期，同時(shí)減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。
⑺冷料：在注射間隔時(shí)間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故
設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施。
2.3.4.1 主流道和主流道襯套結(jié)構(gòu)
主流道固化時(shí)間要求：為了有效地傳遞保壓壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應(yīng)該最后固化。
⑴臥式或立式注塑機(jī)主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
錐角、粗糙度加工劃痕方向要求：圓錐形主流道，錐角=～；內(nèi)壁粗糙度值Ra＝0.4m以下；機(jī)械加工劃痕不得垂直于脫出方向；加工腐蝕性材料還應(yīng)將流道的內(nèi)孔鍍鉻。
主流道與噴嘴結(jié)構(gòu)：接觸處多作成半球形的凹坑，凹坑球半徑R2應(yīng)比噴嘴球頭半徑R1大l～2mm。
主流道小端直徑：應(yīng)比注塑機(jī)噴出孔直徑約大0.5～lmm 常取，d=4.5mm。
主流道大端直徑：應(yīng)比分流道深度大15mm以上，錐角一般取2O一6O。
由經(jīng)驗(yàn)公式：D==8
式中：D——主澆道大端直徑（mm）；
d----主澆道小端直徑（4.5）；
a——主澆道錐角℃（2°）；
L——主澆道長(zhǎng)度（56mm）；
澆注系統(tǒng)的基本尺寸為：
主流道
d=4.5mm，D=8.5mm，L=56mm，H=4mm，=2°，
R=9.5mm
圖2-3-9澆口套結(jié)構(gòu)
（1）所選澆口套的結(jié)構(gòu)如圖2-3-9：
1－定模板 2－澆口套
圖2-3-10澆口套的固定
（2）定位圈和澆口套的固定方式，如圖2-3-10：
（3）、主流道剪切速率校核
因?yàn)樵摳蹦＞呤且荒Ｋ?，采用?cè)澆口要進(jìn)行主流道和分流道的剪切速率校核。經(jīng)驗(yàn)：主流道 分流道 點(diǎn)澆口，其它澆口
表2-3-1：主流道剪切速率校核
計(jì)算公式
符號(hào)
物理意義
出處
結(jié)果
①q=
②
主流道半徑7.5mm
①查《塑料成型模具》中國輕工業(yè)出版社P50
②查塑料設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版
主流道的剪切速率接近，符合設(shè)計(jì)要求
主流道的體積流率
剪切速率
（4）、冷料井類型和結(jié)構(gòu)
冷料井功用：使冷料不進(jìn)人分流道和型腔。
冷料井結(jié)構(gòu)：冷料井的底部或四周常作成曲折的鉤形或側(cè)向凹槽 使冷料井在分模時(shí)能將主流道凝料從主流道中拉出留在動(dòng)模上。因采用直澆口故不用冷料井。
（5）、流道總壓力損失計(jì)算：
=22.5 (2-6)
式中： ——各段流道長(zhǎng)度（60mm）
——各段流道半徑（8mm）
——各段流道體積流量（5012.5 mm3）
——各段流道中熔體表觀粘度，=3.2×10Pa.s查《塑料成型模具》中國輕工業(yè)出版社圖3-3-6
t值確定： 流道總體積為： 2.3.4.2分流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)
⑴分流道斷面尺寸：
按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算 =4mm (2-7)
d: 分流道的直徑(㎜) , m:流經(jīng)的塑料熔體重量（12g）, L: 分流道的長(zhǎng)度(27mm)
適用：壁厚小于3㎜，塑件重量小于200g;一般分流道直徑在3～10㎜之間，
⑵校核: 分流道剪切速率 = ～103s-1
⑶流道總損失計(jì)算：
=11.3Mpa (2-8)
式中 — 各段流道長(zhǎng)度（20）；——各段流道半徑（4）；——各段流道體積流量（）；---各段流道中熔體表觀粘度（）
剪切速率確定： 經(jīng)驗(yàn)：主流道 分流道 點(diǎn)澆道，其它澆口
表觀粘度確定：各段流道中熔體表觀粘度，=7.5×10Pa.s查《塑料成型模具》中國輕工業(yè)出版社圖3-3-6
表2-3-2剪切速率校核
計(jì)算公式
符號(hào)
物理意義
出處
結(jié)果
①
②
當(dāng)量半徑
①查《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社1997.6表3—10
②查塑料設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版
=
分流道的剪切速率在的范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求
流道斷面積
流道長(zhǎng)度
流道的體積流率
剪切速率
2.3.4.3分流道截面形狀設(shè)計(jì)
在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。
根據(jù)塑料成型特性，可以初步確定分流道為圓形，其相應(yīng)的形式參照?qǐng)D2-3-3所示。
2.3.4.4澆口 設(shè) 計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。根據(jù)塑料成型特性，可以初步選擇澆口形式如圖2-3-8所示。
圖2-3-11澆口 設(shè) 計(jì)
⑴澆口斷面積：其斷面積約為分流道斷面積的3％－9%；澆口長(zhǎng)度約0.5～2.5mm；
剪切速率校核：圓形 矩形
表2-3-3澆口剪切速率校核
計(jì)算公式
符號(hào)
物理意義
出處
結(jié)果
①
②
當(dāng)量半徑
①查《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社1997.6表3—10
②查塑料設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版
=1.7
澆口的剪切速率在=的范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求
流道斷面積
流道長(zhǎng)度
流道的體積流率
剪切速率
根據(jù)計(jì)算結(jié)果所設(shè)計(jì)的澆口的剪切速率符合要求，那么可以確定澆口的尺寸長(zhǎng)為直徑Ф為1mm，長(zhǎng)度為1.5mm。
⑵澆口斷面尺寸：按各類型澆口的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算
澆口位置設(shè)計(jì)說明（根據(jù)CAE分析結(jié)論）第二章第2節(jié)圖2-2-2。澆口的設(shè)計(jì)需要滿足一下條件：
1.有利于減小制品翹曲變形
2.有利于改善注塑制品的力學(xué)性質(zhì)
3.有利于避免注塑成型時(shí)的噴射現(xiàn)象
4.有利于充模流動(dòng)、排氣和補(bǔ)料
5.有利于減少熔接痕，增加熔接牢度：
6.澆口位置應(yīng)防止料流將型芯或嵌件擠歪變形
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第三章 選擇注射機(jī)及注射機(jī)工藝參數(shù)校核
3.1大注射量的校核：
最大注射容量的計(jì)算：（3-1）
V——注射機(jī)的公稱注射容量
——理論注射量
——螺桿直徑
S——螺桿的最大注射行程
——注射系數(shù)，結(jié)晶型塑料取值0.85
為了確保塑料件質(zhì)量，注射模一次成形的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）應(yīng)在公稱注射量的35%~75%范圍內(nèi)，最大可達(dá)80%，最小不應(yīng)低于10% 。在第二章中通過在Pro/e里面計(jì)算的一次澆注所需的注射量為20cm。即使保留兩三倍的預(yù)塑量，也能滿足以上要求，所以注射機(jī)的選擇適宜。
3. 2注射壓力的校核：
在前面進(jìn)行CAE分析的時(shí)候，選取的是日本Ployplastics公司生產(chǎn)的聚甲醛,品名為:Duracon GB-52。其中推薦注射壓力：125Mpa ，而在《塑料模具手冊(cè)》上面介紹的聚甲醛黏度一般，塑件形狀一般，有一定的精度要求，注射壓力取120～140Mpa。
注射機(jī)的注射壓力為126Mpa，所以滿足要求。
3. 3鎖模力的校核：
MPa (3-2)
——型（模）腔注射壓力（MPa）
——注射壓力（125MPa）
——壓力損耗系數(shù)（取0.3）
根據(jù) (3-3)
——塑件在分型面上的投影面積（18.4）
——注射機(jī)額定鎖模力，SZ-160/1000型注射機(jī)額定鎖模力為1000kN
——安全系數(shù)，取1.1
所需的鎖模力為，所以所選注射機(jī)的鎖模力符合要求。
3.4模具厚度的校核：
模具厚度（閉合高度）必須滿足下式：
(mm) (3-4)
——注射機(jī)允許的最小模具厚度（170mm）
——所設(shè)計(jì)的模具閉合高度（337mm）
——注射機(jī)允許餓最大模具厚度（360mm）
所以 (mm)
所以模具厚度滿足要求。
3.5 開模行程的校核
本次設(shè)計(jì)的模具與開模行程無關(guān)，由于液壓—機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開模行程由曲肘機(jī)構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關(guān)。
此次設(shè)計(jì)的螺帽螺紋必須在開模行程允許的范圍內(nèi)脫出，否則就不能滿足要求。螺紋是隨著帶齒輪的導(dǎo)柱運(yùn)動(dòng)而脫出。而因節(jié)距P=1.5mm,螺紋總長(zhǎng)為9mm, 所以需要和導(dǎo)柱嚙合的齒輪至少轉(zhuǎn)動(dòng)6周才能順利脫出螺紋。而與之嚙合的齒輪分度圓直徑d為27mm，倘若在傳動(dòng)比為1:1的情況下，所需的開模行程H=3.14×6×d=3.14×6×27=408mm,而所選注射機(jī)允許的最大開模行程S=320mm,因此傳動(dòng)系統(tǒng)必須增速，所以我設(shè)計(jì)了傳動(dòng)比為4:1的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。所需的最小開模行程H=408÷4=102mm，由于考慮到考慮到會(huì)產(chǎn)生少許的滑動(dòng)摩擦現(xiàn)象，最后把開模行程定為110mm。
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第四章. 模具設(shè)計(jì)
4.1確定標(biāo)準(zhǔn)注塑模架
由于本次設(shè)計(jì)需要附屬的脫螺紋機(jī)構(gòu)，需要額外的齒條、齒輪所組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以嚴(yán)格的選取標(biāo)準(zhǔn)模架是不顯示標(biāo)準(zhǔn)模架許選用標(biāo)準(zhǔn)模架是不現(xiàn)實(shí)的，但為了方便設(shè)計(jì)選取各零部件，所以選取標(biāo)準(zhǔn)模架A3型模架作為參考，再在A3模板的基礎(chǔ)上增加需要的內(nèi)容，得到所需的非標(biāo)準(zhǔn)模架。各模板尺寸根據(jù)所選的A3型模板來確定，由于本是用脫螺紋機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模，所以就不需要推桿、推件板、復(fù)位桿等推出、復(fù)位機(jī)構(gòu)。又因?yàn)榇舜芜x取的脫螺紋機(jī)構(gòu)需要額外的齒條，所以必須加長(zhǎng)所選A3動(dòng)、定模板的長(zhǎng)度，來放置脫螺紋的部件，又考 慮到縮短主流道長(zhǎng)度，這樣就得縮短定模板厚度，但這勢(shì)必影響頂模板強(qiáng)度，而本次設(shè)計(jì)對(duì)強(qiáng)度要求較高，所以為了即能保證主流道長(zhǎng)度又能夠不減小定模板厚度，保證強(qiáng)度，決定不用定模墊板。
最終確定參照模架為A3-180355-28-F2 GB/T 12556－90
解釋：基本型為A3型，模板B×L為180×250，規(guī)格編號(hào)28，即模板A為50mm，模板B為50mm，導(dǎo)柱反裝F3。
閉和高度:H=50＋15＋32＋50＋140＋50=337mm
補(bǔ)充：墊板厚度為32mm，動(dòng)模厚度為15mm；由于要留放置齒輪的空間，所以墊塊的高度尺寸得足夠長(zhǎng)，初步定為200mm，待齒輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后若需變動(dòng)，再行修改。
１）定模板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×50
材料：45鋼 GB699－88
注：當(dāng)用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，
公差等級(jí)模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余
圖4-1-1塑架圖 為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
附：上述并非定模板的最終尺寸。
2）動(dòng)模板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×15
材料：45鋼 GB699－88
注：當(dāng)用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，公差等級(jí)模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
3）墊板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×32
材料：45鋼 GB699－88
注：當(dāng)用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，公差等級(jí)模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
4）動(dòng)模板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×50
材料：45鋼 GB699－88
注：當(dāng)用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，公差等級(jí)模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
5）墊塊尺寸選擇：GB 4169.6—84
B×L×H ：50×180×140
材料：Q235A鋼 GB700－88
技術(shù)條件：P482
4.2模具成型零件設(shè)計(jì)
4.2.1成型零件設(shè)計(jì)
4.2.1.1凹模（陰模）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模用以成型塑件的外表面，按結(jié)構(gòu)不同，可分為六種。根據(jù)分型面的選擇和塑件的外型特征，以及模具是多型腔模具，所以采用整體嵌入式凹模，把凹模加工成帶臺(tái)階的鑲塊，從凹模固定板下模嵌入，用支撐板固定。在開模過程中，凹模是固定不動(dòng)的。凹模的外形是矩形的，所以螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)脫塑件對(duì)其影響很小，凹模滑塊見下圖：
圖4-2-1凹模結(jié)構(gòu)
4.2.1.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯用來成型塑件的內(nèi)表面，此次設(shè)計(jì)的型芯分兩部分，上型芯成型塑件不帶螺紋的內(nèi)凹，下型芯成型帶螺紋的內(nèi)凹，上型芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如下圖，下型芯由于還擔(dān)負(fù)著傳動(dòng)軸的作用，所以結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。
圖4-2-2上型芯結(jié)構(gòu)
圖4-2-3下型芯結(jié)構(gòu)
4.2.1.3選擇凹，凸模模具材料、進(jìn)行強(qiáng)度剛度計(jì)算或者按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外形尺寸：
根據(jù)塑件尺寸精度的要求和型芯、型腔的制造難度與加工中的特性,以及耐腐蝕性，所以選擇1Cr18Ni9鋼。在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，取較大的安全系數(shù)，主要原因是由于在注射壓力的作用下，凹模型腔會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向外脹出的變形。當(dāng)變形量大于塑件在壁厚方向的成型收縮量時(shí)，會(huì)造成脫模困難，嚴(yán)重時(shí)還不能開模。同時(shí)，由于成型過程中多種工藝因素的影響，型腔內(nèi)的實(shí)際受力情況有時(shí)很復(fù)雜，不能夠從單一的角度概括。
在注射模的標(biāo)準(zhǔn)件中，凹模的外形為矩形，所以當(dāng)凹模為圓形時(shí)，一般也采用矩形模板。因此，凹模強(qiáng)度的計(jì)算也以矩形為主。
中小型模具（模板的長(zhǎng)度和寬度在500mm以下的模具）的強(qiáng)度，只要模板的有效使用面積不大于其長(zhǎng)度和寬度的60％，深度不超過其長(zhǎng)度的10％，可以不必通過計(jì)算。大型模具（長(zhǎng)度或?qū)挾仍?30mm以上）的凹模強(qiáng)度必須通過計(jì)算。
在該設(shè)計(jì)中，因?yàn)榘寄１诤竦娜≈递^大，所以可以不進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的效核。
4.2.1.4排氣方式及排氣槽的設(shè)計(jì)
根據(jù)前面在Pro/e環(huán)境下進(jìn)行的CAE分析可知，塑件在成型中產(chǎn)生的氣泡較少，而且較分散，不利于集中在某一部分開設(shè)專門的排氣系統(tǒng)，如排氣