

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文檔簡介
1、<p><b> 畢業(yè)論文</b></p><p><b> (2010屆)</b></p><p><b> 瓶蓋塑料模具設計</b></p><p><b> 塑料注射模設計</b></p><p> 摘要 本文主要從實用型、簡單
2、型的角度出發(fā)進行注射模設計。此注射模在設計上滿足其性能要求,適應工作條件、工作可靠,力求其結構簡單、尺寸緊湊、成本低、生產效率好和操作維修方便等。</p><p> 本文設計的是單分型面注射模,這是注射模中最常用的一種。此模具對生產效率、設備占用情況、模具的使用壽命提出了較高的要求,用于塑件表面質量較高的生產中。</p><p> 本設計從模具的初步設計:包括(1)明確設計任務,收集有
3、關資料;(2) 注射工藝分析及工藝方案制定;(3)確定模塊尺寸(4)確定注射模類型及結構形式(5)注射工藝計算及設計等各個方面展開設計計算的,在滿足設計要求的前提下,并且進行優(yōu)化,使的各零件既滿足載荷要求,又使得其尺寸最小,所占空間也大大減少,并且節(jié)約大量制造成本,在使用過程中也真正體現了實用性。</p><p> 關鍵詞 注射模具;單分型面;PE</p><p><b&g
4、t; 目錄</b></p><p> 前言 ……………………………………………………………………………4</p><p> 塑料制件的分析…………………………………………………………5</p><p> 1.1制件的形狀用途及分析……………………………………………… … 5</p><p> 1.2分析制件材料的性
5、質………………………………………………………5</p><p> 1.3制件成型初步分析……………………………………………………… 8</p><p> 注塑機的選擇……………………………………………………………10</p><p> 2.1 初步選擇注塑機……………………………………………………………10</p><p> 2.2
6、 最大注射量的校核 ………………………………………………………11 </p><p> 2.3 鎖模力的校核 ……………………………………………………… 13 </p><p> 2.4 開模行程和頂出距離的校核 ……………………………………… 13</p><p> 2.5 模具安裝尺寸的校核 ……………………………………………
7、 14 </p><p> 澆注系統的設計………… …………………………………………… 16</p><p> 3.1.定位圈 …………………………………………………………………16</p><p> 3.2 澆口套 2 …………………………………………………………………16</p><p> 3.3 澆口的設計 ……
8、…………………………………………………… 16</p><p> 3.4分型面、排氣槽的設計 ………………………………………………… 20 </p><p> 成型零部件工作尺寸的計算………………………………………… 22</p><p> 成型零部件剛度和強度的計算 ………………………………… 6
9、 </p><p> 脫模機構的設計 ………………………………………………… 27 </
10、p><p> 合模導向機構的設計 ………………………………………………… 28 </p><p> 模溫調節(jié)系統 ………………………………………………… 32 </p><p> 第九章結論
11、 ………………………………………………………………… 35</p><p> 致謝 ……………………………………………………………………………36</p><p> 參考文獻……………………………………………………………………………37</p><p><b> 前言</b></p><p> 國民經
12、濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了愈來愈高的要求,促使模具技術迅速發(fā)展,作為生產各種工業(yè)產品和民用產品的重要工藝裝備,模具已發(fā)展成為一門產業(yè)。20世紀80年代以來,中國模具工業(yè)的發(fā)展十分迅速。近20年來,產值以每年15%左右的速度增長。2000年我國模具工業(yè)總產值已達280億人民幣。在模具工業(yè)的總產值約占50%,塑料模具約占33%,壓鑄模具約占6%,其它各類模具約占11%。</p><p> 目前,從事模具技術研究的
13、機構和院校已達30余家。華中科技大學模具技術國家重點實驗室、上海交通大學模具CAD國家工程研究中心等,在模具CAD/CAE/CAM技術、精沖模CAD軟件、模具的電加工和數控加工技術、快速成行和快速制模技術、新型模具材料等方面都取得了顯著的進步和多項的成果。</p><p> 本書的主要內容為塑料注射模設計。對于塑件變形的基本概念、注射機設備、注射常用的材料以及其它注射工藝及其模具也作了概要的介紹。</p&
14、gt;<p> 第一章 塑料制件的分析</p><p><b> 名稱:瓶蓋</b></p><p><b> 材料:PE</b></p><p><b> 質量:2.8</b></p><p> 注射機:sz-60/450</p>&
15、lt;p> 1.1.制件的形狀用途及分析</p><p> 該制件為瓶蓋,制件要求有良好的尺寸精度和機械性能,對表面的質量要求不高,無熔接痕,表面平整光滑,盡可能避免縮孔、凹痕等缺陷。</p><p> 通過Pro/E建模分析,塑件質量m為2.8g,塑件體積V=m/=2.8/0.91=3.077g</p><p> 該制件特征列表如下:</p&g
16、t;<p> 1.2. 分析制件材料的性質</p><p> (1)、材料性質:PE材料是使用較早、應用范圍很廣、消費量很大的塑料。在世界上PE的產量居各種塑料產量之首。用高壓法生產的塑料叫高壓聚乙烯;用低壓或中壓法生產的塑料叫低壓聚乙烯,其中高壓聚乙烯的用量較大。</p><p> PE的比重一般為0.91~0.97g/cm³,軟化點在120℃以上,制品能在
17、80~100℃范圍內使用。在-70℃條件下仍有柔軟性。耐化學腐蝕和抗有機溶解的能力很強,但質地柔軟,機械強度不高,成型收縮率大(約為1.5~3.6%)。+</p><p> (2)、主要用途:PE除了廣泛用作日用輕工業(yè)品中各種瓶、管、板類之外,在化學工業(yè)中可用作耐腐蝕的容器、管道;在電器工業(yè)用作電纜外皮和高絕緣性材料;在機械工業(yè)中用來制作承載不大的包裝材料、密封材料、表面防腐耐磨噴涂材料。</p>
18、<p> ?。?)、收縮率:1.5%~3.5%</p><p> ?。?)、成型特點:成型收縮率范圍及收縮 植大,方向性明顯,容易變形、翹曲,應控制模溫,保持冷卻均勻、穩(wěn)定;流動性好且對壓力變化敏感,分型面應研磨,宜用高壓注射,料溫均勻,填充速度應快,保壓充分;冷卻速度慢,因此必須充分冷卻,模具應設有冷卻系統;質軟易脫模,塑件有淺的側凹槽時可強行脫模。</p><p> (5
19、)、表面光潔度:塑料制品的表面光潔度,除了在成型時從工藝上盡</p><p> 可能避免縮孔、凹痕等疵點外,主要由模具光潔度決定。一般模具表面光潔</p><p> 度要比塑料制品高1級。因此制件外表面取Ra0.4μm,內表面取Ra0.8μm。</p><p> ?。?)、PE塑料成型參數:</p><p> 料筒溫度
20、60; 區(qū)1 200~220℃(210℃) </p><p> 區(qū)2 220~240℃(230℃) </p><p> 區(qū)3 190~200℃(195℃) </p><p> 噴
21、嘴 190~200℃(195℃) </p><p> 括號內的溫度建議作為基本設定值,行程利用率為35%和65%,模件流長與壁厚之比為50:1到100:1 </p><p> 熔料溫度 280~310℃ </p><p> 料筒恒溫
22、; 220℃ </p><p> 模具溫度 60~85℃ </p><p> 注射壓力 因為材料流動性差,需要很高的注射壓力:85~120MPa(1300~1800bar) </p><p> 保壓壓力 注
23、射壓力的40%~60%;保壓越低,制品應力越低 </p><p> 背壓 10~15MPa(100~150bar) </p><p> 注射速度 取決于流長和截面厚度:薄壁制品需要快速注射;需要好的表面質量,則用多級慢速注射 </p>
24、;<p> 螺桿轉速 最大線速度為0.6m/s;使塑化時間和冷卻時間對應;螺桿需要大扭矩 </p><p> 計量行程 (0、5)D </p><p> 殘料量 2~6mm,取決于計
25、量行程和螺桿直徑 </p><p> 預烘干 在120℃溫度下烘干3h;保持水份低于0.02%,會使得力學性能更優(yōu) </p><p> 回收率 最多可加入20%回料;較高的回料比例會保持抗熱性,但力學
26、性能會降低 </p><p> 收縮率 1.5%~3.6%</p><p> 澆口系統 澆口直徑應該至少等于制品最大壁厚的60%~70%,但是澆口直徑至少為1.2mm(澆口斜度為3~5°,或表面質量好的制品需要2&
27、#176;);對壁厚均勻的較小制品可采用點式澆口</p><p> 1.3.制件成型初步分析 </p><p> ?。?)、分型面:動模和定模的接觸面通稱為分型面,分型面是否得當,對制件質量、操作難易、模具制造都有很大影響,主要應考慮以下幾點:</p><p> ①塑件外形最大輪廓處;②有利于塑件順利脫模;③保證塑件精度要求及外觀質量要求;④便于模具加工制造⑤有
28、利于排氣;綜合以上幾點考慮底面為主分型面。</p><p> ?。?)、澆口形式:潛伏式澆口</p><p> ?。?)、制件脫模形式:推件板</p><p> ?。?)、模具結構類型:三板式模</p><p> ?。?)、冷卻:需設冷卻系統,采用水冷。</p><p><b> 注射機的選擇</b&
29、gt;</p><p> 通過Pro/E建模分析,塑件質量m為2.8g,塑件體積V=m/=2.8/0.91=3.077g</p><p> 該制件特征列表如下:</p><p> 2.1.初步選擇注射機:</p><p> 制件體積:V=3.077 cm³</p><p> 模具采用一模四腔,材料為
30、PE。材料密度為0.95 g/cm³。</p><p> 因此制件質量為:m=3.077x0.95=2.8g</p><p> 由于模具是一模四腔所以制品總體積V1=3.077x4=12.308(cm³)</p><p> 初步估計澆注系統凝料體積為:</p><p> V2=4.25x4.25x3.14x65+2
31、.5x2.5x3.14x20/1000=4.079cm³</p><p> 確定合適的型腔數,可以適當的提高勞動生產率,但必須綜合考慮成本問題。</p><p> 以注射機的注射能力為基礎,每次注射量不超過注射機最大注射量的80%,按下式計算: </p><p> 80%×V注> V塑件= V1+V2 </p>&l
32、t;p> V注>(V1+V2)/80%=20.48cm³</p><p> 其中V注-----------注射機理論注射量(cm³)</p><p> V1------------制件總體積(cm³) </p><p> V2------------澆注系統凝料體積(cm³)</p>
33、<p> 查《塑料成型與沖壓機械概論》第90頁表3-2,由于模具的其他參數的要求所以選取注射機型號為XS-Z-60 </p><p> 注射機技術參數如下: </p><p> 2.2 .注射機有關參數的校核</p><p> ①由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數n。</p><p><b> ,型腔數校
34、核合格。</b></p><p> 式中 k――注射機最大注射量的利用系數,一般取0.8</p><p> M――注射機的額定塑化量</p><p> t ――成型周期 取30s。</p><p><b> ②注射壓力的校核。</b></p><p> 1.3x130=169
35、Mpa, 而P=170Mpa, 注射壓力校核合格。</p><p> 式中, K——取1.3.</p><p> P——取130Mpa.(屬薄壁窄澆口類)</p><p><b> ?、圩畲笞⑸淞啃:?lt;/b></p><p> 注塑模一次成型的塑料重量(塑件與流道凝料之和)應在注塑機理論注射量的10~80%之間;
36、既能保證制品質量,又能充分發(fā)揮設備的能力。對于螺桿式注射機,其最大注射能力通常以螺桿在料筒內最大推進容積M(厘米³)表示,因此最大注射量就是該體積的塑料熔體在料筒內的溫度及壓力下的重量。</p><p> 最大注射量為:Gmax=M×Dg=60 ×0.95=57 g</p><p> 57g×80%=45.6g </p><p
37、> M制件+M流道=(2.8×4+3.875)×0.95=15.075 g<45.6g</p><p> 其中式中: M------注射機規(guī)定注射容積(厘米³) </p><p> Dg------在料筒溫度及壓力下熔融塑料的比重,(克/厘米³)</p><p> 因此所選注射機滿足使用要求</p
38、><p> 2.3. 鎖模力的校核</p><p> 鎖模力是注射機鎖模裝置用于夾緊模具的力。所選注射機的鎖模力必須大于高壓熔體注入模腔而產生的脹模力,此脹模力等于塑件和流道系統在分型面上的投影面積之和與型腔內塑料壓力的乘積。 </p><p> 而F=450kN,鎖模力校核合格。</p><p> 其他安裝尺寸的校核要待模架選定,結構尺
39、寸確定以后才可進行。</p><p> 因此鎖模力符合使用要求。</p><p> 2.4. 開模行程和頂出距離的校核</p><p> 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程,開模行程的校核有三種情況:</p><p> ?。?)最大開模行程與模具厚度無關,對液壓機械式鎖模機構注射機,其中最大開模行程由注射機曲軸機構的
40、最大行程決定,并不受模具厚度的影響無關。</p><p> (2)注射機最大開模行程與模具厚度有關,對于全液壓機械式鎖模機構的注 射機,最大開模行程要受模具厚度的影響。此時最大開模行程等于注射機固定移動模板臺面間的最大距離Sk減去模具厚度Hm。 </p><p> ?。?)具有側向抽芯是的最大開模行程,需利用開模行程完成側向抽芯,開模行程的校核還應考慮為完成抽拔距離而需要的開模行程Hc。
41、</p><p> 注射機的開模行程是有限的,所取制件的開模距離必須小于注射機的最大開模行程。對于雙分型面注射模開模行程可按下式校核:</p><p> S>H1+H2+a+(5~10)(mm)</p><p><b> ?。?8+75+5</b></p><p><b> =98mm</b&
42、gt;</p><p> 其中式中:H1----塑件脫出距離(mm); H2---包括流道凝料在內的塑件高度(mm);</p><p> S-----注射機最大開模行程(mm);</p><p> a-----脫出主流道凝料的距離(mm);</p><p> S=180>95 符合使用要求</p><p&
43、gt; 2.5 模具安裝尺寸的校核:</p><p><b> 噴嘴尺寸</b></p><p> 注塑機噴嘴口孔徑d由上表查得d=Φ4,主流道小端直徑應該大于注塑機噴嘴直徑,即D比d大0.5~1,以防止主流道上部積有凝料而影響脫模。</p><p> 注塑模主流道襯套始端凹坑的球面半徑R應大于注射機噴嘴球頭半徑r,以保持同心和緊密接
44、觸, R=r+ (1~2)mm</p><p> 因此取R=r+1=12+2=13mm (標準澆口套的數值)</p><p> 主流道小端孔直徑D應大于注射機噴嘴直徑d;</p><p> 取D=d+0.5=4.5mm</p><p><b> 定位圈尺寸</b></p><p>
45、; 為了使模具主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線相重合,模具定模板上凸出的定位圈外徑與注射機固定板上的定位孔成間隙配合,由表查得注塑機定位孔內徑為, 間隙配合為H11/c11,所以定位圈尺寸為</p><p> ?。?) 模具外形尺寸</p><p> 模具長寬尺寸應與注射機的拉桿間距相適應,以保證模具至少能從一個方向穿過拉桿間的空間安裝在注塑機上。因為注塑機的拉桿間距為190x300
46、,因此模具至少有一個尺寸小于300mm。</p><p><b> 模具的厚度:</b></p><p> 模具的厚度必須在所選注射機的最大模具厚度和最小模具厚度之間,由于受注射機的限制,模具厚度為200mm<t<300mm。</p><p><b> 模具固定形式 :</b></p>&l
47、t;p><b> 用壓板固定。</b></p><p> 第三章 澆注系統的設計</p><p><b> 3.1、 定位圈</b></p><p> 澆注系統定位圈由以上的分析可知,定位圈尺寸為,采用四個M5螺釘定位,均布分布在定位圈四周。定位圈材料為45號鋼,熱處理經過淬火處理HRC40~45。<
48、/p><p><b> 3.2、 澆口套</b></p><p> 澆口套直接與噴嘴接觸,需要較高的硬度和較好的耐磨性,因此采用T8A經表面淬火。注射機噴嘴頭的球面半徑與其接觸的模具主流道始端的球面半徑必須相吻合或或者前者稍小于后者。</p><p> 澆口套大端球面半徑R=噴嘴球頭半徑r+2=12+2=14mm,</p>&l
49、t;p> 主流道入口直徑端直徑d=噴嘴直徑+1=4+1=5mm,主流道錐角α = 3º,表面淬火HRC40~55,流道處的粗糙度為Ra0.4µm。</p><p> 3.3、 澆口的設計</p><p> ?。?)、主流道:主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段距離,通常和注射機的噴嘴在同一軸線上,斷面為圓形,帶有一定的錐度。其設計要點如下:</p>
50、;<p> a、為便于從主流道中拉出澆注系統的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹,主流道設計成圓錐形,其錐角為2º~4º,對流動性差的塑料,也可取3º~6º,過大會造成流速減慢,易成渦流。內壁粗糙度為Ra0.63μm。 </p><p> b、主流道大端呈圓角,其半徑常取r=1~3mm,以減小料流轉向過渡時的阻力。</p><p>
51、 c、在保證塑件成型良好的情況下,主流道的長度盡量短,否則將會使主流道的凝料增多,且增加壓力損失,使塑料熔體降溫過多而影響注射成型。</p><p> d、為了使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出,應使主流道與注射機的噴嘴緊密接觸,主流道對接處設計成半球形凹坑,其半徑r2= r1+(1~2mm),其小端直徑D=d+(0.5~1mm),凹坑深度常取3~4 mm。</p><p> e
52、、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襯套,以便選用優(yōu)質鋼材單獨加工和熱處理。如其大端兼作定位環(huán)則圓盤凸出定模端面的長度H=5~10 mm,也常有將模具定位環(huán)與主流道襯套分開設計的</p><p><b> 主流道尺寸</b></p><p> 根據所選注射機,則主流道小端尺寸為</p><p&
53、gt;<b> 主流道球面半徑為</b></p><p><b> 主流道襯套形式</b></p><p> 本設計雖然是小型模具,但為了便于加工和縮短主流道長度,襯套和定位圈還是設計成分體式,主流道長度取65mm。材料采用45鋼,熱處理淬火后表面硬度為53HRC~57 HRC.</p><p> (2)。分流道的
54、設計。分流道連接主流道和澆口,其主要作用是在壓力損失最小的條件下將主流道熔融料以較快的速度送至澆口進行充模。分流道的容積要小,以減少回收冷凝料。分流道截面形狀可以是圓形.半圓形.矩形.梯形和U形。在本模具中我們可以用梯形的分流道,其直徑為4mm,高為3mm.</p><p><b> 1)分流道布置形式</b></p><p> 分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持
55、理想的填充狀態(tài),使塑料熔體盡快的經分流道均衡</p><p> 分配到各個型腔,因此,采用平衡式分流道,</p><p> 分流道的形狀,截面尺寸以及凝料體積</p><p> 為了便于機械加工及凝料脫模,本設計的分流道設置在分型面上定模一側,截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面對塑料熔體及流動阻力均不大,一般采用下面經驗公式來確定截面尺寸,既 </p
56、><p> 根據參考文獻取B=4mm</p><p><b> 凝料體積</b></p><p><b> 分流道長度 </b></p><p><b> 分流道截面面積 </b></p><p><b> 凝料體積</b>
57、</p><p> 4) 分流道剪切速率校核</p><p> 式中 t——注射時間 取1s</p><p><b> A——梯形面積</b></p><p><b> C ——梯形周長</b></p><p> 5)分流道的表面粗燥度</p><
58、;p> 分流道表面粗糙度Ra并不要求很低,一般取</p><p> ?。?)、澆口的設計:澆口是連接分流道與型腔的一段細短通道,他是澆注系統的關鍵部分。澆口的形狀、數量、尺寸和位置對塑件的質量影響很大。澆口的主要作用有兩個:一是塑料熔體流經的通道;二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。由于塑件要求表面光潔度、平整度較高,再加上采用一模四腔式,再加上余料去除容易,因此采用潛伏式交口。</p>&l
59、t;p> 潛伏式澆口又名隧道式澆口,該澆口是由點澆口演變而來的,其分流道的一部分位于分型面上,另一部分程傾斜狀暗藏于分型面的上方或下方塑料件的側面,澆口程針點狀。這種澆口塑料件從交口處自動切斷,省掉切除澆口的工序。適用于中.小型塑件的側澆口的典型尺寸。</p><p> 潛伏式澆口尺寸的確定</p><p><b> 經驗公式得 </b></p&g
60、t;<p><b> 式中 </b></p><p> n——塑料材料系數取0.6</p><p> k——塑件壁厚的函數值取0.272.</p><p> 2)澆口剪切速率的校核</p><p> 由點澆口的經驗公式得</p><p><b> ,剪切速率&l
61、t;/b></p><p> 3.4、分型面、排氣槽的設計</p><p> ?。?)、打開模具取出塑件或澆注系統凝料的面叫做分型面。分型面應設在塑件斷面尺寸最大的部位,由于蓋底矩形形,因此將分型面設在塑件的底面,這樣有利于保證塑件注塑完整外觀質量較好,而且有利于排氣。</p><p> (2)、當塑料熔體注入型腔時,必須將澆注系統和型腔內的空氣以及塑料在
62、成型過程這產生的底分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。如果型腔內原有氣體、蒸汽不能順利地排出,將在制件上形成氣孔、接縫、表面輪廓不清,不能完全充滿型腔,同時還會因氣體被壓縮而產生的高溫灼傷制件,使之產生焦痕。而且型腔內氣體被壓縮產生的反壓力會降低充模速度,影響注射周期和產品質量。因此設計型腔時必須考慮排氣問題。注射過程中排出的氣體主要有兩種:一是澆注系統和模腔內的空氣,二是塑料熔體分解放出的少量氣體和低分子揮發(fā)物。這些氣體在成型過程中必須及時排
63、出。本設計可利用分型面及配合間隙排氣,其配合間隙在0.03-0.05mm,因此模具不需另設排氣槽。</p><p> 第四章 成型零部件工作尺寸的計算</p><p> 所謂工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸,主要有型腔和型芯的徑向尺寸(包括矩形或異形型芯的長和寬),型腔和型芯的深度尺寸,中心距尺寸等。任何塑料制品都有一定的尺寸要求,在使用或安裝中有配合要求的塑料制品,
64、其尺寸精度常要求較高。在設計模具時,必須根據制品的尺寸和精度要求來確定相應的成型零件的尺寸和精度等級。影響塑料制品精度的因素較為復雜,主要有以下幾方面:首先與成型零件制造公差有關,顯然成型零件的精度愈低,生產的制品尺寸或形狀精度也愈低。其次是設計模具時,估計的塑料收縮率與實際收縮率的差異和生產制品時收縮率的波動值,成型收縮率包括設計選取的計算收縮率與實際收縮率的差異,以及生產制件時由于工藝條件波動,材料批號發(fā)生變化而造成制件收縮值的波動
65、,前者造成塑料制品的系統誤差,后者造成偶然誤差,收縮率波動值δs隨制件尺寸增大而成正比的增加。制造誤差δz隨制件尺寸成立方根關系增大,型腔使用過程中的總磨損量δc隨制件尺寸增大而增加的速度也比較緩慢。生產大尺寸塑料制件時因收縮率波動對制件公差影響較大,若單靠提高模具制造精度來提高塑件精度是很困難的和不經濟的,而應著重穩(wěn)定工藝條件,選用收縮率波</p><p> 為了計算簡便起見,規(guī)定凡是孔類尺寸均以其最小尺寸作
66、為公稱尺寸,即公差為正;凡是軸類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸,公差為負.</p><p> 該制件材料為PE,查《實用注塑模設計手冊》(常用塑料的成型收縮率、拉伸模量、泊松比、與鋼的摩擦因數)得,材料成型收縮率為1.5%-3.6%,表2-8〈塑件推薦選用精度等級〉得,主要尺寸選用一般精度,即6級精度;個別要求高的尺寸選用高精度,即5級精度;所有尺寸計算均按平 均收縮率計算。</p>&l
67、t;p><b> 平均收縮率為: </b></p><p> (一)、型腔徑向尺寸計算:</p><p><b> ——型腔徑向尺寸</b></p><p><b> S——平均收縮率</b></p><p><b> ——塑件的基本尺寸</b&
68、gt;</p><p><b> ——塑件公差</b></p><p><b> ?、傩颓婚L度尺寸</b></p><p> LM1=[lS(1+S)-3/4△]0+?z</p><p> =[31x(1+2.55%)-3/4x0.8]+0.37=</p><p>&l
69、t;b> ?、谛颓簧疃瘸叽?lt;/b></p><p> LM3=[lS(1+S)-3/4△]0+?z</p><p> =【18x(1+2.55%)-3/4x0.54】=18.06</p><p> ?。?螺紋型芯徑向尺寸計算:</p><p><b> 螺紋型芯大徑</b></p>
70、<p> d=[(1+s)d+△]</p><p> =[(1+0.0255)x18+0.35] </p><p><b> =28.55</b></p><p><b> 螺紋型芯小徑</b></p><p> d=[(1+s)d+△]</p><p>
71、 =[(1+0.0255)x26.1+0.35] </p><p><b> =27.11</b></p><p> 式中 d——塑件內螺紋大徑基本尺寸。</p><p> △——塑件內螺紋中徑公差。</p><p><b> ——中徑制造公差。</b></p><
72、;p> d——塑件內螺紋小徑基本尺寸。</p><p><b> 螺距深度尺寸</b></p><p><b> 式中 </b></p><p> (四)、型芯高度尺寸計算:</p><p><b> ——型芯高度尺寸</b></p><
73、p><b> ——塑件的基本尺寸</b></p><p> S——塑件的基本尺寸</p><p><b> ——塑件公差</b></p><p> hM=[HS(1+S)+2/3△]0-δz</p><p> =[18x(1+2.55%)+2/3x0.62] </p>
74、<p><b> =18.87</b></p><p> 第五章 強度校核――成型腔壁厚的計算</p><p> 在注射成型過程中,模具的型腔將受到熔體的高壓作用,因此模具型腔應該具有足夠的強度和剛度。如果型腔側壁和底版厚度過小,可能因強度不足將導致塑性變形,甚至開裂。也可能因剛度不足而產生翹曲,導致溢料和出現飛邊,降低塑料件尺寸精度并影響順利脫模,因
75、此,通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚。</p><p> 型腔壁厚計算以最大壓力為準。理論分析和實踐證明;對大尺寸的型腔,剛度不足是主要矛盾,應按剛度計算;而小尺寸q的型腔在發(fā)生大的彈性變形前,其內應力往往就超過作用應力,因此按強度進行計算。強度計算的條件是各種受力形式下的許用應力。剛度計算的條件則由于模具的特殊性,可從以下三方面考慮:</p><p> 1、從模具型腔不發(fā)生溢料的角
76、度出發(fā),當高壓塑料熔體注入時,模具型腔的某些配合面會產生足以溢料的間隙,應根據不同塑料的最大不溢料間隙來決定其剛度條件;</p><p> 2、從保證制件精度的角度出發(fā),塑料制件均有尺寸的要求,某些部位的尺寸常要求較高的精度,這就要求模具型腔有很好的剛性,即塑料注入時不產生過大彈性變形。最大彈性變形值可以取制件允許公差的五分之一左右。 </p><p> 3、從保證制件順利脫模出發(fā),
77、型腔允許彈性變形值應小于制件收縮值。但一般來說,塑料的收縮率較大,絕大多數均在0.4%以上,當制件某一尺寸同時有幾項要求時,應以其中最苛刻者作為設計標準。</p><p> 至于型腔尺寸在多大以上應進行剛度計算,而在該值以下則進行強度計算,這個分界值取決于型腔的形狀,模具材料的許用應力,型腔的允許變形量以及塑料的熔體壓力。</p><p> 因此在進行型腔設計時應分別根據型腔的結構類型
78、,按強度和剛度條件對側壁和底板厚度進行計算;本設計對型腔按整體式圓形型腔側壁厚度和底板厚度進行校核計算。</p><p> 1成型零件強度及支撐板厚度計算</p><p><b> 型腔側壁厚度</b></p><p> 式中 p——型腔壓力(取30Mpa)</p><p> E——材料彈性模量(?。?lt;/p
79、><p> ——根據注射塑料品種,模具剛度計算許用變形量。</p><p><b> 式中 </b></p><p><b> W——型腔半徑。</b></p><p> 型腔側壁是采用嵌件,嵌件單邊厚選7mm,兩型腔質檢受力是大小相等,方向相反的,在合模狀態(tài)下不會產生變形,因此兩型腔之間壁厚
80、只要滿足結構設計的條件就可以了。型腔與模板周邊的距離由模板外形尺寸來確定,因模板平面尺寸比型腔布置的尺寸要大得多,所以完全滿足強度和剛度的要求。</p><p><b> 2)支撐板厚度</b></p><p> 支撐板厚度和所選模架兩墊塊之間的跨度有關,根據前面的型腔布置,模架應選在200x250這個大類范圍之類,墊塊之間的跨度大約為140mm,根據型腔布置及型
81、芯對支撐板的壓力,就可計算得到支撐板的厚度,既</p><p> 式中 ——支撐板剛度計算許用變形量,L——兩墊塊之間的距離(約為140)</p><p> W——影響模具變形的最大尺寸,若圓筒形是r或h,若矩形是L</p><p> L1——支撐板長度,取250mm</p><p> ——4個型芯投影到支撐板上的面積。</p
82、><p> 單件型芯所受壓力的面積為</p><p><b> 4個型芯的面積</b></p><p> 此支撐板厚度計算尺寸為35.5,對于小型模具還可減少一點,可利用兩跟推板島主來對支撐板進行支撐,這樣支撐板厚度可近似為</p><p> 因此,支撐板厚度可取的稍薄一點,取標準厚度32</p>&l
83、t;p><b> 模架的確定</b></p><p> 根據型腔的布局可看出,型腔嵌件分布尺寸為115x195,又根據型腔側壁最小厚度為18.24,再考慮到導柱,導套及連接螺釘布置應占的未知和采用推件板推出等各方面問題,確定選用模架序號為5號(200xL=200x250),模架結構為A4的形式。</p><p><b> 各模板尺寸的確定。<
84、;/b></p><p><b> 型腔板板尺寸</b></p><p> A板是定模型腔板,塑件高度18.5,在模板上還要開設冷卻水道,冷卻水道離型腔應有一定的距離,因此A板厚度取40mm。</p><p><b> 型芯固定板尺寸</b></p><p> B板是凸模固定板,凸模的
85、成型部分直徑為28,因此B板厚度取32mm。</p><p><b> 3.墊塊尺寸</b></p><p> 墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+(5~10)=18.5+20+15+(5~10)=58.5~63.5根據計算,墊塊厚度C取63</p><p> 上述尺寸確定之后,就可以確定模架序號為5號,板面為200x250,模架結
86、構形式為A4的標準模架。</p><p> 從選定模架可知,模架外形尺寸:寬x長x高=200x250x237.</p><p> 模具平面尺寸200x250<280x250(拉桿間距),合格;模具高度237,100<237<300合格,模具開模所需行程=17.6(型芯高度)+18.5(塑件高度)+(5~10)=(41.1~46.1)<200(注射機開模行程),合
87、格;其他個參數在前面校核均合格,所以本模具所選注射機完全滿足使用要求。 </p><p> 第六章 脫模機構設計</p><p> 該塑件有兩圈內螺紋,要使螺紋型芯從塑件上脫出,必須設計一套自動脫螺紋的齒輪傳動結構,并且型腔的分布圓直徑和齒輪分布圓直徑相吻合,若采用一模四腔,型腔分布圓直徑就相當大了,這樣模具結構尺寸就比較大,加上齒輪傳動系統,模具結構
88、復雜,制造費用也很高。但該塑件螺紋的牙型不高,且呈圓弧形牙,內側凸起與直徑的比例約為。因此所用材料為聚乙烯,材料彈性模量比較小,材質硬度不高,可采用強制脫模的方式,這也是注塑廠成型這種類型瓶蓋的常用方法。因此本設計采用推件板推出的強制脫模方法。</p><p> 脫模機構應使塑件留于動模,是指不變形損毀且有良好的外觀。另外脫模機構應該結構可靠,此模具采用簡單脫模機構,并采用推料板拉斷點澆口凝料自動脫落,因為制件
89、呈圓形且徑向尺寸不大,因此采用4根頂桿推動推件板將制件頂出,這樣頂出力均勻,運動平穩(wěn)且頂出力大,頂出制件后外觀上幾乎不留痕跡。</p><p> 第七章 合模導向機構</p><p> 注塑模合模時要求有準確的方向和位置。因此在注射模中要有合模導向裝置來引導動模與定模之間按一定的方向閉合和定位。合模導向機構的主要功能有:</p><p> 1.定位作用。為避
90、免在模具裝配過程時,因方向搞錯而損壞成型零件,并在模具閉合后使型腔在工作過程中能保持正確地形狀和位置,確保塑件壁厚的均勻性。</p><p> 2.導向作用。在動模向定模閉合過程中,導向機構因首先接觸,引導動模定模沿準確方向和位置閉合,避免凸模首先進入型腔而發(fā)生損傷事故。</p><p> 3.承受一定側壓力。高壓塑料熔體注入型腔時會產生單向側向壓力或受成型設備精度低的影響,需有合模導
91、向機構來承擔。</p><p> 4支撐動模型腔板或定模型腔板。對于雙分型面注塑模,導柱還需支撐定模型腔板的重力,也對此板導向和定位。</p><p> 第八章 模溫調節(jié)系統</p><p> 塑料注射模具冷卻系統的設計,不僅影響成型塑件的質量,還直接影響生產效率。</p><p> 對模具溫度調節(jié)系統要求:</p>
92、<p> 根據塑料的品種,確定溫度調節(jié)系統是采用加熱方式還是冷卻方式;</p><p> 1.希望模溫均一,塑件各部同時冷卻,以提高生產率和塑件質量;</p><p> 2.采用低的模溫,快速、大流量通水冷卻一般效果比較好;</p><p> 3.溫度調節(jié)系統要盡量做到結構簡單、加工容易、成本低廉。</p><p> 模具
93、冷卻系統設計原則:</p><p> a.冷卻水孔數量盡量多,截面尺寸盡量大;</p><p> b.澆口處加強冷卻;</p><p> c.降低入水和出水的溫度差;</p><p> d.冷卻水通道的開設應該盡可能按照型腔的形狀;</p><p> e.要便于加工和清理;</p><p&
94、gt; f.應沿著塑料收縮方向設置。</p><p> 冷卻系統的計算很麻煩,在此只進行簡單計算,在單位之間內塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量,模具溫度設為40度</p><p> ?。?)冷卻水的體積流量</p><p> 式中 W——單位時間(每分鐘)內注入模具中的塑料質量(kg/min),按每分鐘注射2次,既</p>&
95、lt;p> Q1——單位質量的塑件在凝固時所放出的熱量,PE為</p><p><b> ——冷卻水的密度</b></p><p><b> ——冷卻水的比熱容</b></p><p><b> ——冷卻水出口溫度</b></p><p><b> —
96、—冷卻水入口溫度</b></p><p><b> ?。?)冷卻管道直徑</b></p><p> 為使冷卻水處于湍流狀態(tài),查資料取d=8mm。</p><p> ?。?)冷卻水在管道內的流速</p><p> 大于最低流速1.66m/s。達到湍流狀態(tài),所選管道直徑合理。</p><p
97、> ?。?)冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數</p><p> 查表取f=7.22,因此</p><p> ?。?)冷卻管道的總傳熱面積</p><p> (6) 模具上應開設的冷卻水孔數</p><p> 從計算結果看,因塑件小,單位時間注射量小,所需冷卻水道也比較小,但一條冷卻水道對模具來說是不可取的(冷卻不均勻)<
98、/p><p> 根據注塑廠的生產經驗,在強制脫模的情況下,型芯必須冷卻,型芯縱向分兩排布置,若是采用串聯水道,勢必造成型芯溫差較大,因此兩排型芯應分別采用兩條進出水道,在注射工藝過程中,根據具體情況確定采用并聯水道還是串聯水道。在定模部分的流道凝料也應得到冷卻,可開設一條往返水道,模外膠管串聯,水道流量大小可根據注射時具體工藝情況進行調整,</p><p><b> 第九章
99、結論</b></p><p> 此模具在總體上是一個比較簡單的模具設計,但是在設計中有許多細微的結構,我在設計中使用了拉料桿拉斷點澆口凝料,由于該制件的外形尺寸長度方向較小,因此為了順利脫模,采用雙分型面的三板式模,第一次分型使制件與澆口凝料分離,并使制件留于動模,第二次分型頂出制件,完成一次注射。</p><p> 在設計即將結束時,對本次設計做個總結,總的來說此設計是比
100、較成功的,基本實現了設計者的設計要求,并達到了設計者的預期效果。畢業(yè)設計是專業(yè)設計的重要組成部分。通過畢業(yè)設計,將所學的各門知識融會貫通。同時,畢業(yè)設計又是聯系理論學習與實際運用的重要紐帶,通過把實習時的習得經驗與書本中的理論知識聯系起來,應用到畢業(yè)設計過程中,實現了理論與實踐相結合的目的,為今后的工作打下堅實的基礎。</p><p> 1.通過畢業(yè)設計,鞏固和加深了所學專業(yè)課程的知識,使自己能夠綜合運用所學理
101、論從事實際的工程工作,培養(yǎng)了綜合分析和獨立工作的能力。</p><p> 2.通過畢業(yè)設計,提高了設計計算及繪圖能力,學會了收集、閱讀、分析應用各類參考工具書。</p><p> 3.通過設計,強化了對模具設計及制造工藝的認識,具備了一定的經驗設計能力。</p><p> 4.在畢業(yè)設計的過程中,掌握了最基本的模具設計程序、方法與要點,能根據實際生產的需要,設
102、計合理的模具結構。</p><p><b> 致 謝</b></p><p> 本設計是在學校xx公司易萍老師的細心指導下完成的,在整個畢業(yè)設計期間,得到了指導老師的認真指導和幫助,指導老師的嚴謹學風和淵博知識使本人受益非淺,在此表示誠摯的敬意和由衷的感謝。同時要感謝分院領導和老師給我們提供了良好的環(huán)境和熱心指導。</p><p> 感
103、謝在百忙中評閱設計和參加答辯的各位領導和老師,由于首次</p><p> 接觸設計塑料模具,其中的錯誤、漏洞一定不少,望各位老師多指點</p><p> 賜教,本人將會慮心學習,在以后的工作中做會做的更好。</p><p> 最后感謝母校給予本人深造的機會。</p><p><b> 參 考 文 獻</b><
104、;/p><p> [1] 黃森彬.機械設計基礎[M].北京:北京機械工業(yè)出版社,2001,5.</p><p> [2] 李奇.模具設計與制造.北京:人民郵電出版社,2006</p><p> [3] 李建軍.模具設計與制造CAD.北京:機械工業(yè)出版社,2005</p><p> [4] 袁國定.模具結構設計.北京:機械工業(yè)出版社,200
105、3</p><p> [5] 王家瑛.模具材料與使用壽命.北京:機械工業(yè)出版社,2000</p><p> [6] 王勻.Pro/E模具設計.北京:機械工業(yè)出版社,2005</p><p> [7] 劉昌祺.塑料模具設計.北京:機械工業(yè)出版社,1998</p><p> [8] 將繼宏,王效岳.注射模具結構100例.北京:中國輕工業(yè)出
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