畢業(yè)設計說明書-水管固定夾

1、<p><b>　　畢業(yè) 設計(論文)</b></p><p>　　課題 ： 塑料注塑模設計—水管固定夾</p><p>　　專 業(yè) 模具設計與制造 班級 05模具</p><p>　　學生姓名 學生學號 </p><p>　　指導教師

2、 </p><p>　　提交日期2007-12-15 成績 </p><p>　　答辯日期 答辯成績 </p><p

3、><b>　　答辯教師 </b></p><p>　　總評成績 </p><p><b>　　目    錄</b></p><p>　　概論………………………………………………………………….……………2</p><p>　　一、塑件分析…………………

4、……………………………………... ………….2</p><p>　　二、確定型腔數(shù)目…………………………………………….……….. ……….3</p><p>　　三、型腔、型芯工作部位尺寸的確定………………………………………….4</p><p>　　四、澆注系統(tǒng)的設計…………………………………………….……….. …….4 1．澆注系統(tǒng)的功能闡述

5、</p><p><b>　　2．確定分型面位置</b></p><p>　　3．確定澆口形式及位置</p><p><b>　　4．型腔位置的排布</b></p><p>　　5． 初步設計主流道及分流道形狀和尺寸……………………………….6</p><p>　　五、斜導柱

6、抽芯機構(gòu)的設計…………………………….……….. ……………..6</p><p>　　1．抽拔力與抽拔距的計算</p><p>　　2．抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式的設計</p><p>　　六、選用模架……………………………………………………………………...7</p><p>　　1．型腔強度和剛度的計算</p><p>

7、<b>　　2．初選注射機</b></p><p>　　七、校核注射機………………………………………………………………….9</p><p>　　注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核</p><p><b>　　開模行程的校核</b></p><p>　　模具在注射機上的安裝</p>

8、<p>　　八. 推出結(jié)構(gòu)的設計…………………………………………………………….9.</p><p><b>　　推出件的計算</b></p><p>　　確定頂出方式及頂桿位置</p><p>　　九、冷卻系統(tǒng)的設計………………………………………………………………10</p><p>　　十、排氣系統(tǒng)的設

9、計………………………………………………………………10</p><p>　　十一、按要求繪制裝配圖…………………………………………………………10</p><p><b>　　概  論</b></p><p>　　模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備模具工業(yè)是國民經(jīng)各部門發(fā)展的重要基礎之一。塑料模具是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一

10、種類型。模具設計水平的高低、加工設備的好壞、制造力量的強弱模具質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，采用合理的加工工藝，高效設備，先進的模具。塑料成型技術的發(fā)展趨勢是：一、模具的標準化 為了適應大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標準化工作十分重要。二、模具加工技術的革新。 為了提高加工精度，縮短模具制造周期，塑料模成型零

11、件加工廣泛應用仿行加工，電加工，數(shù)控加工及微機控制加工等先進技術，并使用坐標鏜，坐標磨和三坐標測量儀等精密加工與測量設備。三、各種新材料的研制和應用。 模具材料影響模具加工成本使用壽命和塑件成型質(zhì)量等。四、CAD/CAM/CAE技術的應用。一、塑件分析參看產(chǎn)品零件圖如（圖1），材料為PP，收縮率1.021</p><p>　　聚丙烯（PP）性質(zhì)：（1） 結(jié)晶料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長期與

12、熱金屬接觸易發(fā)生分解。（2） 流動性極好，但成型收縮范圍值大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強。（3） 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻應緩慢散熱，并注意控制成型溫度。料溫低，方向性明顯，低溫高壓時尤其明顯。模具溫度低于50℃時，塑件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良、流痕，料溫在90℃以上易發(fā)生翹曲變形。</p><p><b>　　對此塑件進行分析：</b></p><p>　

13、　該塑件尺寸較小，一般精度等級，為降低成型費用，采用一模多腔，并不對制品進行后加工。</p><p>　　PP成型比較簡單，脫模比較容易，可采用小澆口成型，因塑件尺寸精度和外表要求不高，可用點澆口。</p><p>　　為了方便加工和熱處理，型腔與型芯部分采用拼鑲結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　圖1</b></p><p

14、>　　二、確定型腔數(shù)目 </p><p>　　根據(jù)塑件的生產(chǎn)批量及尺寸精度要求采用一模四件，以提高生產(chǎn)率和降低制造成本。</p><p>　　按照（圖1）塑料件圖所示尺寸近似計算：</p><p>　　塑件體積V=5.175cm3</p><p><b>　　塑料PP的密度為</b></p><

15、;p>　　單件塑件重量 M=4.7g</p><p>　　三、型腔、型芯工作部位尺寸的確定</p><p>　　塑料PP的收縮率是1.7%~2.5%</p><p>　　平均收縮率是 S=(1.7%+2.5%)/2=2.1%</p><p><b>　　型腔工作部位尺寸</b>&

16、lt;/p><p><b>　　模具成型零件：</b></p><p><b>　　型腔內(nèi)表面：</b></p><p>　　DM=Dmax+Dmax*Smax-TZ</p><p><b>　　型腔外表面：</b></p><p>　　dM=dmin+dm

17、in*Smin+TZ</p><p><b>　　中心距：</b></p><p>　　LM=L+L*Smid</p><p><b>　　高度：</b></p><p>　　HM=Hmax+Hmax*Smid-C-0.5（Tz+TM）</p><p>　　Dmax，Hmax

18、—塑件制品的最大極限尺寸（mm）</p><p>　　dmin—塑件制品的最小極限尺寸（mm）</p><p>　　Smax ，Smin， Smid—塑件的最大，最小和平均收縮率</p><p>　　TZ—塑件制品的公差（mm）</p><p>　　TM—成型零件的公差（mm）</p><p>　　DM1=Dmax+D

19、max*Smax-TZ=11.1+11.1*0.025-0.2= mm</p><p>　　DM2=Dmax+Dmax*Smax-TZ=29.2+29.2*0.025-0.4= mm</p><p>　　dM1=dmin+dmin*Smin+TZ=6.95+6.95*0.017+0.1=7.1 mm</p><p>　　dM2=dmin+dmin*Smin+TZ=2

20、3.9+23.9*0.017+0.2= mm</p><p><b>　　其他尺寸計算</b></p><p>　　各工作部位尺寸計算結(jié)果如圖（2）所示。</p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　四、澆注系統(tǒng)的設計</b></p>&

21、lt;p>　　1. 澆注系統(tǒng)的功能闡述 澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道的澆注系統(tǒng)，前者較為常用， 一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。它的主要作用為將來自注射機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到型腔，同時使型腔內(nèi)的氣體能及時順利地排出。在塑件熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整，內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。</p><p>　　2.確定分型面位置

22、 該塑件的結(jié)構(gòu)如圖（1）所示，可知其為對稱圖形，所以將分型面置于對稱面上，根據(jù)其特點及表面質(zhì)量要求，采用平面分型面，位置如圖（3）所示</p><p>　　3.確定澆口形式及位置 采用小澆口成型，因塑件尺寸精度和外表要求不高，可用點澆口。澆口尺寸與位置如圖（4）所示。</p><p>　　澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗公式計算</p><p>　　式中 d

23、—澆口直徑（mm）</p><p><b>　　A—型腔表面面積</b></p><p>　　根據(jù)澆口直徑經(jīng)驗公式計算得d≈1mm</p><p><b>　　圖 3 </b></p><p>　　4.型腔位置的排布 該件采用一模四腔的結(jié)構(gòu)形式,那么澆注系統(tǒng)的設計應盡量采用從主流道

24、到各個型腔分流道的形狀及尺寸相同的設計，如圖（4）所示。</p><p>　　5初步設計主流道及分流道形狀和尺寸 主流道實際成圓錐型，其錐角為，內(nèi)壁粗糙度取0.4um。</p><p>　　由于所設置的模具為一模四件，屬于多型腔模具，應設置分流道，分流道是指主流道末斷與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。分流道截面設計成圓形截面，加工較容易，所選分流道為圓形分流道，直徑可取4~6mm。&

25、lt;/p><p>　　根據(jù)以上設計參數(shù)校核流動比 </p><p>　　流動比P =L1/l1</p><p>　　式中 P—流動距離比</p><p>　　—模具中各段料流道及各段模腔的長度（mm）</p><p>　　—模具中各段料流道及各段模腔的截面厚度（mm）</p><p>　　經(jīng)過計

26、算，此模具的流動P約為210</p><p>　　因為影響流動比的因素是塑料的流動性，PP的流動性均為中等，PP的允許流動比為240—200（注塑壓力為70MPa），所以此模具能充滿成型。</p><p>　　五、斜導柱抽芯機構(gòu)的設計</p><p>　　1 抽拔力與抽拔距的計算

27、 </p><p>　　對塑件的側(cè)向抽芯，就是側(cè)向脫模，抽拔力就是側(cè)向脫模力。</p><p>　　當側(cè)孔斷面為圓形時：</p><p>　　Q=（2*πr*E*s*l*k）/（1+η+k1）/cosα+10.13*F</p><p><b>　　Q 抽拔力（F）</b><

28、;/p><p>　　F —型芯斷面面積（cm2）</p><p>　　r —型芯半徑（mm）</p><p>　　E —塑料彈性模量（MPa）</p><p><b>　　s —塑料收縮率</b></p><p>　　l —塑件對型芯的包緊長度（mm）</p><p>　　k

29、—無因次系數(shù)，與脫模斜度與摩擦因數(shù)有關</p><p>　　k1—無因次系數(shù)，與脫模斜度與比值r均/t有關</p><p><b>　　η— 塑料泊桑比</b></p><p><b>　　α—型心單面斜度</b></p><p><b>　　經(jīng)查有關資料可知：</b><

30、/p><p>　　E=88.9 —13.72；</p><p><b>　　k約為0.3699</b></p><p><b>　　k1約為3.22</b></p><p><b>　　η=0.33</b></p><p>　　結(jié)合其他已知數(shù)據(jù)，計算得<

31、;/p><p><b>　　Q=413.3N</b></p><p>　　完成抽芯所需要的開模行程是</p><p>　　H=s*cotα=65mm</p><p><b>　　斜導柱的長度L</b></p><p>　　取固定凸臺D=1.8d，定板厚h=50mm，α=22

32、76;則</p><p>　　L=（D+d）*tanα/2+h/cosα+s/cosα+12</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p><p><b>　　L=170mm</b></p><p>　　2 抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式的設計</p><p>　　抽芯機構(gòu)的結(jié)

33、構(gòu)形式如下圖：</p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　六、選用模架</b></p><p>　　1型腔強度和剛度的計算 為了方便加工和熱處理，其型腔件可分為兩部分，如圖（6）所示。</p><p>　　從圖（6）可以看出，型腔為鑲體式。因此，型腔的強度和剛度按型腔

34、為鑲體式進行計算。由于型腔壁厚計算比較麻煩，也可參考經(jīng)驗推薦數(shù)據(jù)。 所以型腔側(cè)壁厚s=28mm</p><p><b>　　2初選注射機</b></p><p>　?。?） 注射量：該塑料制件單件重</p><p><b>　　m ≈4.7g</b></p><p>　　澆注系統(tǒng)重量的計算可根據(jù)圖

35、（3）澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積</p><p>　　V=（3.52*49+32*100+42*10）*π</p><p>　　=5215.8mm3</p><p><b>　　PP密度為</b></p><p>　　重量M=V*0.91=4.74g </p><p>　　總

36、重量為M=4.7*4+4.74=23.54g</p><p>　　（2）注射壓力： </p><p><b>　　P注≥P成型</b></p><p>　　PP塑料成型時的注射壓力 P成型=70MPa</p><p>　?。?）模具的閉合高度</p><p>　　H=30+50+50+4

37、0+80+30=280mm</p><p><b>　　（4）鎖模力</b></p><p>　　型腔內(nèi)壁的單位平均壓力P注射模型腔內(nèi)壁所受到的單位平均壓力根據(jù)塑件材料或塑件形狀的不同而不同.一般說來,只有注射機筒壓力的25%～50%,所以除個別情況外,型腔內(nèi)壁所受到的單位平均壓力都在19.6～49MPa的范圍內(nèi).因此,應根據(jù)具體情況合理地選取.此件的型腔壓力p=30

38、MPa</p><p><b>　　鎖模力：</b></p><p><b>　　P鎖模力≥pF</b></p><p>　　式中 p------塑料成型時型腔壓力（MPa）;</p><p>　　F------澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（mm2）.</p><p&g

39、t;　　各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積：</p><p>　　F=(35.7*28×4+50*6)=4298mm2</p><p>　　P=30×4298=129KN</p><p>　　根據(jù)以上分析、計算，初選注射機型號為：XS—ZY—125。</p><p>　　注射機XS—ZY—125有關技術參數(shù)如下：

40、</p><p>　　理論注射量 125 cm3</p><p>　　選用模內(nèi)壓力 528 MPa </p><p>　　鎖模力 900 Kn</p><p>　　最大開合模行程S 300mm</p><p&g

41、t;　　模具最大厚度 300mm</p><p>　　模具最小厚度 200mm</p><p>　　噴嘴圓弧半徑 SR12mm</p><p>　　噴嘴孔直徑 Ф4</p><p>　　動、定模板尺寸 450

42、15;450</p><p>　　拉桿空間 373×295</p><p>　?。?） 選擇標準模架 根據(jù)以上分析，計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式合規(guī)格。</p><p>　　定模板厚度：A=50mm</p><p>　　動模板厚度：B=50mm</p><

43、p>　　墊塊厚度： C=70mm</p><p>　　模具外形尺寸：350*350*280mm</p><p><b>　　七、校核注射機</b></p><p>　　1． 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 由于在初選注射機核標準模架時是根據(jù)以上四個技術參數(shù)及計算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進

44、行校核，已符合所選注射機要求。</p><p>　　2． 開模行程的校核 </p><p>　　因為有側(cè)向抽芯，所以考慮側(cè)向抽芯距離是的最大開模行程。</p><p>　　斜導柱在開模方向的垂直長度Hc大于 h件+ h澆，故用Hc代替h件+ h澆。</p><p>　　注射機最大開模行程S</p><p>　　S

45、≥Hc+（5—10）</p><p>　　式中 h件----塑料制品高度（mm）;</p><p>　　h澆----澆注系統(tǒng)高度(mm)。</p><p>　　Hc+（5—10）=104+5=109mm</p><p><b>　　故滿足要求。</b></p><p>　　3． 模具在注射機上

46、的安裝 從標準模架外外形尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機規(guī)格滿足要求。</p><p>　　八. 推出結(jié)構(gòu)的設計</p><p>　　1． 推出件的計算</p><p>　　推出力 Ft=Ap(ucosa-sina)+QA1</p><p>　　式中 A——塑件包絡型芯的面積（mm2）；</p&g

47、t;<p>　　p——塑件對型芯單位面積上的包緊力，p取0.8*107~1.2*107Pa；</p><p><b>　　a——脫模斜度；</b></p><p>　　q——大氣壓力0.09MPa;</p><p>　　µ——塑件對鋼的摩擦系數(shù)µ，約為0.1~0.3；</p><p>　

48、　A1——制件垂直于脫模方向的投影面積（mm2）。</p><p>　　A=3.14*15+3.14*23+3.14*0.52+3.14*11.52=711.21</p><p>　　Ft=711.21*1.2*107（0.3cos40´-sin40´）1106+0.09*3.14*188.53</p><p><b>　　=1585.

49、09N</b></p><p>　　2． 確定頂出方式及頂桿位置 根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點，采用頂桿頂出方式。</p><p>　　對于流道的固化塑料也設置拉料桿和頂出桿，如下圖所示。</p><p>　　普通的原形頂桿按GB4169.1—1984選用，均可滿足頂桿剛</p><p>　　九、.冷卻系統(tǒng)的設計</p>&l

50、t;p>　　由于制品平均壁厚為2mm，制品尺寸又不大，確定水孔直徑為8mm。</p><p>　　由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計算比較困難。實際生產(chǎn)中，通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水路，通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。</p><p>　　由于動模、定均為鑲拼式，受結(jié)構(gòu)限制，冷卻水路布置如裝配圖所示。&

51、lt;/p><p>　　十、. 排氣系統(tǒng)的設計</p><p>　　由于制品尺寸較小，利用分型面和推桿、推管的配合間隙排氣即可。</p><p>　　十一、按要求繪制裝配圖</p><p><b>　　見附圖</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p>

52、<p>　　經(jīng)過本次設計，讓我們把這三年之中所學習的內(nèi)容全部又更深的體會了一次，將之融會貫穿在一起。使我們對模具設計與制造專業(yè)將要面對的工作內(nèi)容有一個較細致的了解。我們原來在書上學的只是學一些比較理論的東西，而此次設計正好給了我們一次將理論結(jié)合實際的一個好的機會。在設計中，我們遇到了許多的困難，在老師的耐心指導下都得到了解決。讓我們知道還有很多的不足之處，還應繼續(xù)學習，鞏固我們所學的知識。通過這次活動，讓我們了解了設計的過程

53、和設計中應該注意的一些問題，讓我們在以后的工作中避免犯同樣的錯誤。此次畢業(yè)設計不僅為我們以后走向工作打了下一個很好的基礎，也為我們?nèi)甏髮W生活畫上了一個圓滿的句號。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1. 鄒繼強主編，塑料模具參考資料匯編，北京 ：清華大學出版社，2005</p><p>　　2.陳志剛主編，塑料