蓄電池蓋注塑模具設(shè)計【自動脫螺紋】,自動脫螺紋,蓄電池,注塑,模具設(shè)計,自動,螺紋,羅紋 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 干瑞彬 學(xué) 號： 05010116 外文出處：Journal of Materials Processing Technology 171 (2006) 259—267 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評語： 譯文語句通順，專業(yè)詞匯較準(zhǔn)確，基本符合規(guī)范和畢業(yè)設(shè)計相關(guān)要求。 簽名： 年 月 日 附件1：外文資料翻譯譯文 注塑模具的設(shè)計及其熱分析 S.H. Tang ?, Y.M. Kong, S.M. Sapuan, R. Samin, S. Sulaiman 摘要：本文介紹注塑模具設(shè)計生產(chǎn)翹曲測試樣本以及為了獲得殘余熱應(yīng)力的影響在模具中執(zhí)行熱分析。這項技術(shù)、理論、方法在注射模具設(shè)計中必須被考慮運用。在商業(yè)計算機上使用13.0版本的計算機輔助設(shè)計軟件UG進行模具的設(shè)計。使用商用有限元分析軟件LUSAS分析家分析發(fā)現(xiàn)并揭示由于試樣的冷卻不均勻使塑件存在殘余熱應(yīng)力的分析報告。該軟件提供模型的溫度等高線分布圖并通過注塑周期時間響應(yīng)曲線繪制溫度變化曲線。結(jié)果表明與其它區(qū)域相比收縮更可能會發(fā)生在冷卻渠道附近。模具這種不平衡的冷卻效果有助于不同區(qū)域翹曲的產(chǎn)生。 關(guān)鍵詞：注塑模具 設(shè)計 熱分析 1． 引言 塑料工業(yè)被列為一個數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)，是世界上增長最快的行業(yè)之一。在日常生活中幾乎所有的用品都離不開塑料，而大多數(shù)這些塑料都可以用注塑的方法生[ 1 ]。 眾所周知注塑成型加工是以較低的成本生產(chǎn)各種形狀復(fù)雜的幾何體產(chǎn)品 [ 2 ]。 注塑成型加工是一個循環(huán)過程。在注塑過程中有四個重要的階段。這四個階段是加料階段、保壓階段、冷卻階段和頂出頂出。塑料注塑成型加工首先是往注射機料斗中添加樹脂和適當(dāng)?shù)奶砑觿?，并加熱塑料注射機的料斗到噴嘴部分[ 3 ]。在注射溫度下模具型腔充滿熱聚合物熔體，在模具型腔填滿后的保壓階段，更高壓力下更多的聚合物熔體裝入型腔，以補償前期聚合物凝固引起的收縮。接下來是模具的冷卻階段，塑件在排出前被冷卻到足夠的強度。最后一步是頂出階段，模具開模同時頂出塑件， 然后模具再次合上并開始下一個周期。 事實證明設(shè)計和制造理想性能的高分子注塑成型零件是一個昂貴的工程，包括反復(fù)修改加工，在模具設(shè)計任務(wù)中，設(shè)計模具明確附加幾何結(jié)構(gòu)，核心方面通常包括相當(dāng)復(fù)雜的凸凹面[5]。 為了設(shè)計模具必須考慮許多重要的設(shè)計因素。這些因素分別是模具的尺寸、型腔數(shù)、型腔的布局、澆注系統(tǒng)、澆口系統(tǒng)、收縮和頂出機構(gòu)[ 6 ]。 在模具的熱分析中，其主要目的是分析影響殘余熱應(yīng)力或壓力對產(chǎn)品尺寸的影響。熱誘導(dǎo)應(yīng)力主要發(fā)生在注塑成型的冷卻階段，主要是因為其熱傳導(dǎo)性低以及熔融樹脂與模具之間的溫差。在冷卻期間產(chǎn)品的冷卻腔周圍溫度存在不均衡 [ 7 ]。 在冷卻時，冷卻管道附近的冷卻效果比遠(yuǎn)離冷卻管道區(qū)域的冷卻效果好。不同的溫度導(dǎo)致不同的收縮，不同的收縮導(dǎo)致熱應(yīng)力而顯著的熱應(yīng)力可能會導(dǎo)致翹曲問題。因此，在冷卻階段對注射工件進行殘余熱應(yīng)力模擬分析是非常重要的[ 8 ] 。通過了解熱應(yīng)力的分布特點，可以預(yù)測殘余熱應(yīng)力引起的變形。 本文介紹了注塑模具設(shè)計生產(chǎn)翹曲試樣以及為了獲得殘余熱應(yīng)力影響而在模具中執(zhí)行熱分析。 2. 方法 2.1 設(shè)計翹曲測試樣本 本節(jié)說明了用于注塑模具的翹曲測試樣品的設(shè)計。很顯然翹曲的主要問題存在于產(chǎn)品的薄殼特征。因此，產(chǎn)品開發(fā)的主要目的是設(shè)計一個塑件，以確定注塑工件薄殼翹曲問題的有效因素。 翹曲測試樣本是薄殼塑料。樣本的總體尺寸長120mm，寬50mm,厚1mm. 用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）作為材料，在注射溫度為210℃，壓力為60MPa,持續(xù)3s時間生產(chǎn)翹曲測試樣本。圖1顯示了翹曲測試樣本的制作 圖1 翹曲測試樣本制作 2.2 翹曲測試樣本注塑模具的設(shè)計 本節(jié)介紹了設(shè)計生產(chǎn)翹曲測試標(biāo)本時，在模具的設(shè)計方面和其他方面的考慮因素。用于生產(chǎn)翹曲測試樣本注塑模具的材料是AISI1050碳鋼。在模具設(shè)計時考慮了四個構(gòu)思，其中包括： i. 三板式模具（構(gòu)思1 ）有一個型腔兩個分型面。由于成本高，所以不適用。 ii. 兩板式模具（構(gòu)思2 ）有一個型腔一個分型面但無澆注系統(tǒng)。由于單位時間內(nèi)注射生產(chǎn)量低，不適用。 iii. 雙板模具（構(gòu)思3 ）有一個分型面和兩個型腔，帶澆注和頂出系統(tǒng)。由于塑件的是薄殼的，頂桿可能破壞工件，所以不適用。 iv. 雙板模具（構(gòu)思4 ）有一個分型面和兩個型腔帶澆注系統(tǒng)，只用拉料桿為頂出機構(gòu)，避免頂出時破壞塑件。 翹曲測試樣本模具設(shè)計的第四個構(gòu)思被應(yīng)用。在模具設(shè)計中，還有許多因素需要考慮。 首先，根據(jù)注塑機使用的壓板尺寸設(shè)計模具。注塑機行程是有限的，通過兩個拉桿間的距離確定注射機的最大行程。注射機兩個拉桿間的距離為254mm，因此，最大模板寬度不應(yīng)超過254mm這個距離。此外在模具和兩連桿中留出4mm的間隙便于模具的拆裝。這最終使模具最大寬度250mm。250X250的標(biāo)準(zhǔn)模架最終被使用。其他有關(guān)模板的尺寸則列于表1 成分 規(guī)格（ mm ）寬×高度×厚度 頂端夾緊板 定模座板 動模座板 支承板 推桿固定板 推板 夾緊板底 250 × 250 × 25 200 × 250 × 40 200 × 250 × 40 37 × 250 × 70 120 × 250 × 15 120 × 250 × 20 250 × 250 × 25 模具已設(shè)計了夾緊壓力，鎖模力應(yīng)高于內(nèi)部腔力（反作用力）以避免飛邊的發(fā)生。 以提供的標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸為根據(jù)，凹模的寬度和高度的分別是200和250毫米，使得模板上的這些尺寸有足夠的空間設(shè)計兩個水平的型腔，而凸模只需留有固定澆口套的空間以便注入溶融塑料。因此，在產(chǎn)品的表面只設(shè)計了一個分型面。在開模的時候，塑件和流道在分型面上被分開。 模具設(shè)計了直接澆口或側(cè)澆口。澆口位于流道和塑件之間。為了便于注入塑料澆口底部設(shè)計了一個20°的錐角斜度和0.5mm的壁厚。為了熔融塑料的流入，還設(shè)計了4mm寬，0.5mm厚的澆口。 在模具設(shè)計時，選定了拋物面類型的流道。在這種情況下，它的優(yōu)點是僅需簡單的加工模具凸模部分。然與圓形截面類型相比，這種類型的流道有不利之處，如更多的熱量損耗和廢料。這可能會導(dǎo)致熔融塑料更容易固化。所以在設(shè)計時應(yīng)縮短流道長度并增大流道直徑至少有6mm。 材料或熔融塑料在同一溫度同一壓力下同時被送到個模腔對于流道設(shè)計來說是很重要的一點。基于這點，模腔的布局一般都是對稱的。 另一個設(shè)計方面是考慮到了氣孔設(shè)計。凹模和凸模配合面之間有非常好的修整，以防止飛邊的發(fā)生。然而當(dāng)模具閉合時，可能會導(dǎo)致空氣閉于型腔內(nèi)，導(dǎo)致塑件注射不足或不完整。設(shè)計足夠多的通風(fēng)孔以確保型腔內(nèi)的空氣可以被釋放，避免不完整的塑件發(fā)生。 為了讓冷卻更均勻，冷卻系統(tǒng)沿著模具型腔水平設(shè)置。在紊流的情況下，冷卻渠道提供了足夠的冷卻水冷卻模具。圖2顯示了在凸模上氣孔和冷卻管道的布局。 圖2 凸模上氣孔和冷卻管道的布局 在此模具設(shè)計中，頂出系統(tǒng)只由推桿固定板、拉料桿，澆口套組成。拉料桿設(shè)置與凸模的中心位置，在模具打開時不僅承擔(dān)拉著塑件到適當(dāng)?shù)奈恢?，而且在頂出階段，作為推桿從模具中推出塑件。因為生產(chǎn)的產(chǎn)品僅有1毫米非常薄的，所以沒有額外推桿被使用或設(shè)置。在頂出階段額外的推桿可能會造成塑件產(chǎn)生孔或破壞塑件。 最后，為補償材料的收縮足夠的尺寸偏差被考慮。 圖3顯示三維實體造型，以及利用UG開發(fā)的模具的線框模型 圖3 三維實體造型以及利用UG開發(fā)的模具的線框模型 3．結(jié)果和討論 3.1塑件的制作生產(chǎn)及調(diào)整 從模具設(shè)計和制作的角度看，在試運行階段制作的翹曲測試樣本存在缺陷。該缺陷是注射不足，飛邊和翹曲。飛邊后來通過在型腔角上銑削額外的氣孔讓空氣排除的方法解決。同時，通過減小注塑機壓力減少了飛邊的產(chǎn)生。通過控制注射時間、注射溫度、熔融溫度等不同參數(shù)，控制翹曲變形。 經(jīng)過這些修改，模具在低成本的情況下生產(chǎn)出了高質(zhì)量的翹曲測試樣本，這些試樣還需要修整。圖4顯示修整后的模具，這是加工額外的排氣孔可以消去注射不足。 圖4 加工額外的排氣孔可以消去注射不足 3.2.模具和產(chǎn)品詳細(xì)分析 在塑料注射成型過程中，熔融ABS在210 ? C溫度下通過凹模上的澆口襯套直接注射到模具型腔，經(jīng)過冷卻，塑件就成型了。塑件的生產(chǎn)周期需要花35秒，包括20秒冷卻時間。 用于生產(chǎn)翹曲測試樣本材料的是ABS在注射溫度、時間、壓力分別為210℃，3秒和60MPa。用于生產(chǎn)翹曲測試樣本注塑模具的材料是AISI1050碳鋼。 運用有限元軟件分析材料性能在決定溫度上非常重要。表2列出了ABS以及AISI 1050碳鋼的性能。 模具分析主要是凹模和凸模，因為他們是形成塑件的地方。因此，使用13.5版本的商用有限元分析軟件LUSAS分析家研究不同時段溫度的分布。使用二維熱分析研究殘余熱應(yīng)力在不同區(qū)域?qū)δ＞叩挠绊憽? 由于對稱性，只要通過凸模的垂直斷面或在注射階段當(dāng)凸凹模合在一起時的側(cè)面圖建立模型執(zhí)行熱分析。圖5所示的是模板的熱分析模型。 圖5 模具熱分析 建立模型包括分配各部分的性能以及模型的循環(huán)周期。這樣可以用有限元分析軟件用造型模擬模具模型進行分析，還可以繪制時間響應(yīng)曲線顯示再某段時間內(nèi)特定區(qū)域的溫差變化。 對試樣分析，使用13.5版本的LUSAS分析家進行雙向拉伸應(yīng)力分析。一般只需在試樣的一端施加拉力另一端則固定住，然后慢慢增加拉力一直到達(dá)塑性極限。圖6所示的是分析的負(fù)載模型。 圖6 負(fù)載模型分析的產(chǎn)品。 3.3. 模具及試樣分析的結(jié)果及討論 模具分析過程對不同時間段的熱量分布作了觀測。圖7所示是在一個完整的注塑周期中不同時間段的二維等高線熱量分布圖。 圖7 不同時段溫度分布圖 對模具進行二維分析后，可繪制出時間響應(yīng)曲線以分析殘余熱應(yīng)力對制件的影響。圖8所示是繪制時間響應(yīng)曲線所選的節(jié)點。 圖8 繪制時間響應(yīng)曲線所選的節(jié)點 圖9到圖17顯示了在圖8中被標(biāo)注的不同節(jié)點的溫度分布曲線 圖9節(jié)點284溫度分布 圖10 節(jié)點213溫度分 圖11 節(jié)點302溫度分布 圖12 節(jié)點290溫度分布 圖13 節(jié)點278溫度分布 圖14 節(jié)點1838溫度分布 圖15 節(jié)點1904溫度分布 圖16 節(jié)點1853溫度分布 圖17 節(jié)點1866溫度分布 從圖9—17中很顯然被選擇用來繪制曲線的每一個節(jié)點的溫度都是遞增的,也從室溫到高于室溫，然后再次溫度下保持一段時間。這些溫度上升是由于塑料溶液注入到了塑件的型腔內(nèi)造成的。 經(jīng)過一段時間后，溫度進一步上升直至達(dá)到最高溫度，然后保持在最高溫度下。由于保壓階段涉及高壓導(dǎo)致溫度上升。溫度保持不變直到冷卻階段開始，從而導(dǎo)致模具溫度減小到一個低值，然后保持該低值。繪制的曲線是不平滑的，因為注入熔融塑料的速率和冷卻速率是相應(yīng)的。繪制的曲線圖僅僅顯示了在周期內(nèi)溫度能達(dá)到的最大值。 冷卻階段是決定殘余熱應(yīng)力的最關(guān)鍵階段。這是因為冷卻階段，材料冷卻從上面到下面玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。物質(zhì)的不均勻收縮可能產(chǎn)生熱應(yīng)力從而引起翹曲。 如圖9-17中所示冷卻階段后的溫度，很明顯在冷卻管道附近的塑件由于溫度減小的更多，塑件獲得了更好的冷卻而遠(yuǎn)離冷卻管道區(qū)域的塑件冷卻效果差。冷卻效果好、冷卻速度快意味著在該區(qū)域發(fā)生更多的收縮。最遠(yuǎn)的區(qū)域節(jié)點284，雖然遠(yuǎn)離冷卻管道，但由于向空氣中散熱冷卻更快。 因此，冷卻通道設(shè)在產(chǎn)品型腔的中心，造成冷卻管道附近和其他區(qū)域間產(chǎn)生溫差。由于發(fā)生收縮使得在塑件的中心區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力以及由于發(fā)生不均衡的收縮導(dǎo)致翹曲。然而，在冷卻后不同節(jié)點的溫差很小，翹曲變形也不是很明顯。對設(shè)計師來說設(shè)計一副殘余熱應(yīng)力效果小和高效的冷卻系統(tǒng)是非常重要的。 對于產(chǎn)品分析,從被實行開始到分析塑料產(chǎn)品,在產(chǎn)品上不同載荷因素的狀態(tài)下的應(yīng)力分配情況可以通過觀察生成的二維曲進行線分析。圖18—21顯示了不同荷載增量下的等效應(yīng)力圖。 圖18 荷載增量1下的等效應(yīng)力圖 圖19 荷載增量14下的等效應(yīng)力圖 圖20 荷載增量16下的等效應(yīng)力圖 圖21 荷載增量23下的等效應(yīng)力圖 在關(guān)鍵的127節(jié)點，選定產(chǎn)品的最大拉應(yīng)力進行分析。應(yīng)力應(yīng)變曲線和應(yīng)力負(fù)載增量曲線。如圖22和23 圖22 應(yīng)力應(yīng)變曲線 圖23 應(yīng)力與負(fù)載增量曲線 參考負(fù)載應(yīng)力曲線如圖23,它很清楚表明產(chǎn)品在增加拉力載荷，直到它達(dá)到了23的負(fù)載因數(shù),這意謂產(chǎn)品能抵抗的1150 N的拉力。由圖23可知,對產(chǎn)品的固定端以施加最大應(yīng)力3.27 ×107 Pa時損壞可能發(fā)生在其附近區(qū)域。 該產(chǎn)品應(yīng)力分析資料十分有限，因為生產(chǎn)產(chǎn)品的目的是為了翹曲測試，所以沒必要進行拉伸負(fù)載分析。但是在未來，應(yīng)當(dāng)確定產(chǎn)品情況，以便在其他各種負(fù)載情況下執(zhí)行進一步的分析。 4．結(jié)論 經(jīng)過翹曲測試試樣的分析確定影響翹曲的參數(shù)來設(shè)計的模具已經(jīng)使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到最高。生產(chǎn)測試試樣所需的成本很低而且只需經(jīng)過很少的表面處理。 通過注塑模的熱分析得出殘余熱應(yīng)力對試樣的影響，對加載拉應(yīng)力的分析也可以預(yù)測到翹曲測試試樣所能承受的最大拉力。 鳴謝 作者要感謝馬來西亞博特拉大學(xué)工學(xué)部發(fā)行出版了本文。 參考文獻(xiàn) 附件2：外文原文（復(fù)印件） 任務(wù)書填寫要求 1．畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系（院）領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生。 2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫，不得涂改或潦草書寫；或者按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，要求正文小4號宋體，1.5倍行距，禁止打印在其它紙上剪貼。 3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系（院）主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫。 4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學(xué)院”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號，不能只寫最后2位或1位數(shù)字。 5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照《金陵科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范》的要求書寫。 ?6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： ? 通過進行本次畢業(yè)設(shè)計，全面系統(tǒng)地對學(xué)生進行設(shè)計方法和研究方法的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和各項技能，著重培養(yǎng)設(shè)計、計算、分析問題和解決問題的能力，進而總結(jié)、歸納和獲得合理結(jié)論，進行較為系統(tǒng)的工程訓(xùn)練，初步鍛煉科研能力，提高論文撰寫和技術(shù)表述能力，為實際工作奠定基礎(chǔ)，達(dá)到人才培養(yǎng)的目的和要求。 著重地培養(yǎng)以下幾方面能力： 1．調(diào)查研究、中外文獻(xiàn)檢索、閱讀與翻譯的能力； 2．綜合運用基礎(chǔ)理論、專業(yè)理論和知識分析解決實際問題的能力； 3．查閱和使用專業(yè)設(shè)計手冊的能力； 4．設(shè)計、計算與繪圖的能力，包括使用計算機進行繪圖的能力； 5．撰寫設(shè)計說明書（論文）的能力。 2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： ? 根據(jù)給出的零件圖，完成注塑模的設(shè)計，并完成以下工作內(nèi)容： ? 塑件分析：明確塑件設(shè)計要求、批量、體積、質(zhì)量 ? 注塑機的確定：根據(jù)塑件體積或質(zhì)量初步確定注射機的種類、參數(shù) ? 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計：確定模具結(jié)構(gòu)、選定模架，設(shè)計主流道、分流道、澆口、推出機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)；設(shè)計型芯、型腔的結(jié)構(gòu)及尺寸計算。 ? 校核：根據(jù)已設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)對注射機的參數(shù)進行校核及其它參數(shù)的校核 ? 選擇模具材料及熱處理工藝 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 3．對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求〔包括圖表、實物等硬件要求〕： 1、畢業(yè)設(shè)計說明書1份 2、相關(guān)裝配圖及其主要零件圖一套 3、外文參考資料譯文（附原文） 4．主要參考文獻(xiàn)： [1] 齊曉杰主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 2011第1版，機械工業(yè)出版社 [2] 孫鳳勤主編.模具制造工藝與設(shè)備. 2004第 1版， 北京機械工業(yè)出版社 [3] 郭鐵良主編.模具制造工藝學(xué). 2002， 高等教育出版社 [4] 許發(fā)樾主編.模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊.1997，北京機械工業(yè)出版社 [5] 任鴻烈主編.塑料成型模具制造技術(shù). 1989， 華南理工大學(xué)出版社 [6] 丁仁亮主編.金屬材料與熱處理. 2000第3版，機械工業(yè)出版社 [7] 徐嘉元主編.機械加工工藝基礎(chǔ). 1996， 北京機械工業(yè)出版社 [8] 四川、北京、天津大學(xué)合編.塑料成型模具.2000.4第12版.北京化工大學(xué)出版社 [9] 屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計. 2010，機械工業(yè)出版社 [10] 張承琦主編.塑料成型工藝. 2005， 輕工業(yè)出版社 [11] 王以華等主編.現(xiàn)代模塑成型手冊. 1993第14版，上海交通大學(xué)出版社 [12] 吳培熙等.塑料制品生產(chǎn)工藝手冊. 1993第8版，北京化學(xué)工業(yè)出版社 [13] 朱光力主編.模具設(shè)計與制造實訓(xùn). 2004第1 版， 高等教育出版社 [14] 溫松明主編.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ). 1998第2 版， 湖南大學(xué)出版社 [15] 朱光力、萬金保主編.塑料模具設(shè)計. 2003第1 版， 清華大學(xué)出版社  武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）專用稿紙 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 論文題目 ： 蓄電池蓋注塑模具設(shè)計【自動脫螺紋】 姓名 ： 學(xué)號 ： 班級 ： 年級 ： 專業(yè) ： 學(xué)院 ： 指導(dǎo)教師 ： 完成時間 ： 摘 要 模具是工藝生產(chǎn)的主要裝備，塑料注塑模具是現(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。以下介紹了熱流道模具的應(yīng)用生產(chǎn)和其是如何工作的，注塑模具軟件的發(fā)展以及計算機輔助設(shè)計生產(chǎn)在注塑模具的設(shè)計生產(chǎn)中的越來越重要的作用。 本文中針對蓄電池蓋注塑模具制定出合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其中包括成型部分及其零部件設(shè)計，澆注系統(tǒng)設(shè)計，脫模機構(gòu)設(shè)計，冷卻系統(tǒng)設(shè)計等。根據(jù)分析，設(shè)計了一套塑料注塑模具，并對模具以及主要零件進行了CAD繪圖。 關(guān)鍵詞：注塑模具，澆注系統(tǒng)，脫模機構(gòu)，冷卻系統(tǒng) Abstract Mould is the main equipment production, plastic injection mold mold plastic mold is now the most widely used, capable of forming complex precision plastic products. The following describes the application of hot runner molds production and how it works, role in the development of injection mold software and computer aided design and production design and production in injection mold in the increasingly important. This article in view of cap injection mold making a reasonable design structure, including molding parts and components design, gating system design, demould mechanism design, cooling system design. According to the analysis, a set of plastic injection mold design and mold, and the main parts of the CAD drawing Key Words: Ejection mechanism of injection mould, Gating System, Cooling System 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 前言 1 第2章 塑件的工藝分析 2 2.1塑件的工藝性分析 2 2.1.1塑件的原材料分析情況 2 2.1.2　PP的注塑工藝參數(shù) 3 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 3 2.2.1結(jié)構(gòu)分析情況 3 2.2.2尺寸精度分析情況 3 2.2.3表面質(zhì)量分析情況 4 2.3 計算塑件的體積和質(zhì)量 4 2.4 注塑機的初選 4 第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設(shè)計 6 3.1 注塑模具分型面的選擇 6 3.1.1 分型面的基本形式 6 3.1.2 分型面選擇的基本原則 6 3.1.3 分型面的選擇 6 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 7 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 7 3.2.2 注塑模具主流道的設(shè)計 7 3.2.3 分流道的設(shè)計 9 第4章 成型零件的設(shè)計 12 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 4.3 成型零件的尺寸確定 13 第5章 螺紋脫模頂出機構(gòu)的設(shè)計 17 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 20 第7章 排氣系統(tǒng) 22 第8章 成型設(shè)備有關(guān)參數(shù)校核 23 第9章 模具特點和工作原理 24 結(jié)束語 25 致 謝 26 參考文獻(xiàn) 27 第1章 前言 成型塑料制品，塑料已成為實際產(chǎn)品的重要組成部分。成型塑料的方法達(dá)到了40以上。其中最重要的是注射，擠出，吹塑成型和沖壓件等。他們幾乎占整個塑料成型85%；其中注射尤為突出，超過塑料成型30%會計。注塑成型是熱塑性塑料成型過程中，幾乎所有的熱塑性塑料可以用這種方法成型，部分熱固性塑料也可以用注射成型。 先進制造技術(shù)的發(fā)展使人們不僅取決于產(chǎn)品或產(chǎn)品樣品，模具設(shè)計，產(chǎn)品圖片，照片或視頻應(yīng)用逆向工程技術(shù)，甚至產(chǎn)品模具本身，可以作為模具設(shè)計的基礎(chǔ)。有逆向工程技術(shù)和國外先進的模具技術(shù)消化吸收的突出優(yōu)勢，這也帶來了變化，設(shè)計思想，有時模具設(shè)計，從而提高產(chǎn)品設(shè)計圖紙。 27 第2章 塑件的工藝分析 該塑件是蓄電池蓋產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 圖2.1 蓄電池蓋圖 2.1塑件的工藝性分析 2.1.1塑件的原材料分析情況 蓄電池蓋對其有著較高的外觀要求，要求表面色澤均勻，成型收縮率小，制件成型后不能有明顯色差、縮痕、熔接痕、污點、銀絲等缺陷，還需要有一定的手感。綜合考慮選擇PP。 選擇材料：pp是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)PP的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PP具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類的化學(xué)品會產(chǎn)生化學(xué)腐蝕， 例如腐蝕性氧化劑（濃硝酸），芳香烴（二甲苯）和鹵化烴 （四氯化碳）。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。PP[2]是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。高密度聚乙烯 為無毒、無味、無臭的白色顆粒，熔點約為130℃，相對密度為0.941~0.960。它具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌 性，機械強度好。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性亦較好。熔化溫度220~260℃。對于分子較大的材料，建議熔化溫度范圍在200~250℃之間。高密度聚 乙烯是種白色粉末顆粒狀產(chǎn)品，無毒、無味，密度在0.940～0.976 g/cm3范圍內(nèi)；結(jié)晶度為80%～90%，軟化點為125～135℃，使用溫度可達(dá)100℃；硬度、拉伸強度和蠕變性優(yōu)于低密度聚乙烯；耐磨性、電絕緣 性、韌性及耐寒性均較好，但與低密度絕緣性比較略差些；化學(xué)穩(wěn)定性好，在室溫條件下，不溶于任何有機溶劑，耐酸、堿和各種鹽類的腐蝕；薄膜對水蒸氣和空氣 的滲透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐環(huán)境開裂性不如低密度聚乙烯，特別是熱氧化作用會使其性能下降，所以，樹脂需加入抗氧劑和紫外線吸收劑等來提高改 善這方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情況下的熱變形溫度較低，這一點應(yīng)用時要注意。 2.1.2　PP的注塑工藝參數(shù) 1、注塑機類型： 螺桿式 7、保壓力 50~70MP 2、噴嘴形式 直通式 8、注射時間 3~5s 3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30~60 9、保壓時間 15~30s 4、噴嘴溫度 180~190C 10、模具溫度 50~70 5、成型溫度 C 料筒： 前200~210 中210~230 后180~200 11、冷卻時間 15~30s 6、注射壓力 70~90 MP 12、成型周期 40~70s 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 2.2.1結(jié)構(gòu)分析情況 從經(jīng)零件圖分析情況，該零件總體形狀為長方形,模具設(shè)計,該零件屬于中等復(fù)雜程度. 2.2.2尺寸精度分析情況 從經(jīng)塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為3mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺寸中等。 2.2.3表面質(zhì)量分析情況 該零件的表面除要求不要有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故相對容易實現(xiàn)。 綜上情況可以分析看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證. 2.3 計算塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的體積：V=17.78cm（單個） 計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊可查得PP的密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ＝19g(通過3D軟件測量得到) 采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機XS—ZY—125型。 2.4 注塑機的初選 由塑料制件尺寸計算，其成型零件體積約為9907mm3固出選XS-ZS-22柱塞臥式注射機其主要參數(shù)為： 額定注射量 30，20cm3 注射壓力 75，117MP 柱塞直徑 25*2，20*2mm 注射行程 130mm 合模力 250KN 最大合模行程 160mm 模具最大厚度 180mm 模具最小厚度 60mm 動，定模固定板尺寸 250*280mm 拉桿空間 235mm 鎖模力公式如下： 其中：p—作用于模面的壓力kg; q—型腔內(nèi)塑料壓力kg/cm2，取經(jīng)驗值=200~400kg/cm2 F---------制件在分型面上的最大投影面積cm2 F=1/4π(75.42-42.62) =3038.3mm2=30.38cm2 P=400*30.38=12152kg=125.152kn<250kn 則鎖模力滿足要求。 第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設(shè)計 3.1 注塑模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 選擇的基本原則：（1）拿著一個塑料的外觀整潔；（2）分模面應(yīng)利于排氣；（3）應(yīng)考慮開塑料在動模一側(cè)；（4）應(yīng)易于保證塑件的精度；（5）分模面應(yīng)簡單使用易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面的主要類型；（7）分模面應(yīng)適應(yīng)參數(shù)和成型設(shè)備；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。 3.1.3 分型面的選擇 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。分型面位置在模具成型是塑料，澆注系統(tǒng)的設(shè)計，對塑件結(jié)構(gòu)和精密的位置，插入形狀和推出方法，模具制造，排氣，操作工藝等因素的影響，所以在分型面的選擇應(yīng)綜合分析比較，更合理的優(yōu)選方案從幾種。選擇分型面時應(yīng)遵循以下原則： （1）分模面應(yīng)在塑料異型材的最大輪廓。 （2）對塑件脫模，試圖在移動的塑料模具制造模具側(cè)。 （3）保證塑件的精度要求。 （4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 （5）對模具制造。 （6）對成型面積的影響。 （7）對排氣效果的影響。 （8）對側(cè)向抽芯的影響。 最重要的是易于模具制造和便于塑件脫模，試圖在移動的塑料模具制造模具側(cè)。為了便于模具加工制造，應(yīng)分型面類型的選擇是平的工作容易加工表面，所以最大圓位于運動子表面的部分在模制零件的動態(tài)仿真中的下一個版本。 具體位置如下圖3.1： 圖3.1 工件分型面 所以取A-A分型面。 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是熔融塑料進入模腔的注塑機噴嘴通道，包括澆口，流道，澆口及冷料。在注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意以下原則[ 12 ]。 （1）根據(jù)確定的塑料型腔數(shù)澆注系統(tǒng)的布局合理的設(shè)計。 （2）根據(jù)許多因素的形狀、尺寸和壁厚等塑料配件，并結(jié)合形態(tài)和澆注系統(tǒng)的形式位置的選擇。 （3）應(yīng)盡量縮短物料流和易于清潔的材料，節(jié)省原材料，提高注入效率。 （4）應(yīng)根據(jù)塑件的成型的選擇，尤其是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。 3.2.2 注塑模具主流道的設(shè)計 主流道是熔融塑料由注塑機噴嘴通過它的第一部分，和注塑機噴嘴在同一軸線。因為碰撞噴嘴澆口和熔體注射成型機，反復(fù)接觸，一般澆口不直接安裝在定模，為便于制造，由澆口套可拆卸，用螺絲或模板[ 13 ]迫使組合形式。 （1）主流道的設(shè)計 澆口是澆注系統(tǒng)從噴嘴和模具的注塑機接觸開始時的塑性流動通道分流道路融化后。有很大的影響，形狀和尺寸的塑料流道的熔體流動速率和灌漿時間，因此，必須使溫降和壓力損失最小熔化。 （2）主流道尺寸 用于水平或垂直于主通道的注塑機的模具，垂直于分模面。為了從主流道襯套材料使主流道凝可以順利拔出，主流道設(shè)計成錐體，2°~ 6°錐角。D注塑機噴嘴直徑0.5mm ~ 1毫米的小端直徑比。因為小的前端為球形，其深度為3mm至5毫米，注塑機噴嘴球的位置與模具的配合接觸，所以主流道球面半徑比噴嘴球面半徑為1mm ~ 2mm。流動表面粗糙度Ra值為0.08。 （3）主流道澆口套 流道設(shè)置碳素工具鋼如T8A，T10A鋼等材料制造，熱處理淬火硬度53hrc - 57hrc。 材料的澆口應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)鋼T8A鋼，并應(yīng)進行淬火處理，以防止注射機噴嘴無碰撞損壞，硬度的澆口應(yīng)小于注塑機噴嘴的硬度。為了便于澆口是從主通道中移除，阿爾法主流道是3°~ 6°圓錐孔。在注塑機噴嘴頭接觸表面的澆口必須是一致的，由于注塑機噴嘴是一個球體，半徑是固定的，從而從噴嘴完全進入主流使熔融塑料和不溢，應(yīng)使噴嘴和注塑機是好的接觸凸凹球面澆口套端，內(nèi)孔直徑的錐形孔的小端直徑大于噴嘴，流道孔應(yīng)基于球面角連接，不應(yīng)拔下來。為了便于澆口是從主通道中移除，以3至6度oo圓錐孔α角直澆道，塑料的流動性差也可以稍大，但太大，容易導(dǎo)致注射速度慢，容易形成渦流。 直接接觸澆口套和塑料注射區(qū)，應(yīng)該選小端直徑的材料。在注塑機噴嘴頭接觸表面的澆口必須是一致的，由于注塑機噴嘴球，從而從噴嘴完全進入主流使熔融塑料和不溢，應(yīng)使噴嘴和注塑機的凹球面端的好小端內(nèi)孔直徑凸接觸澆口套端，圓錐孔的直徑大于噴嘴，流道孔應(yīng)基于球面角連接，不應(yīng)拔下來的痕跡，為了確保順利脫模主流道凝材料[ 14 ]。 定位環(huán)定位模具和注塑機裝置，保證了澆口集和注塑機的噴嘴的中心定位，定位環(huán)直徑應(yīng)定位孔的間隙和注塑機。柵面和固定模平面高度一致的部分匹配。 注塑機的噴嘴半徑xs-z-30是12毫米，噴嘴直徑為2毫米。所以你要使端部的凸球面接觸澆口套端面凹球面與注射機的噴嘴是好的，13毫米凹球半徑，小端直徑應(yīng)大于錐形孔的噴嘴直徑，3毫米，如圖3.2所示。 圖3.2 澆口套 主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能順利從澆口中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角為 3o。小端直徑d比成型設(shè)備噴嘴直徑大0.5－1mm。由于小端的前面是球面，其深度為3－5mm，取值為5mm，成型設(shè)備噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面大1－2mm。 3.2.3 分流道的設(shè)計 分流道是將熔融塑料從主流道截面及其方向的變化，轉(zhuǎn)輪是改變?nèi)廴诘乃芰蠌闹睗驳澜孛婧头较颍樌M入進料澆口單型腔或多腔門進入通道，連接在澆口中間部分，分流和改變方向，通常分流道設(shè)置在分型面形成區(qū)域內(nèi)的。 在注射過程中，塑料熔體流過分流，應(yīng)其壓力損失和熱損失最小，骨料，用最少的原則產(chǎn)生的分流，分流的總體設(shè)計如下： 流道形狀考慮截面積分流量和其周圍的長度比是好的，它可以減少熱量和摩擦阻力的熔融區(qū)域，減少壓力損失。 在可能的情況下，流道長度應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，避免幽靈的太大影響的成本，在多腔模具型腔分流道長度盡量相等，以達(dá)到傳遞壓力注射時的平衡，以確保盡可能，甚至全塑各腔。在某些情況下，流道長度不相等，應(yīng)進行必要的補救措施，在流道，如果長，到底應(yīng)該把寒冷的窯洞，放冷料進入型腔的空氣[ 15 ]。 為了滿足注射成型過程中，分流道的截面積應(yīng)盡可能小，但橫截面積分流量過小會降低注射速度，使填充時間的延長，并可能缺乏材料，燒，皺紋，收縮和其它塑件缺陷，和分流冷卻時間增加冷卻時間比塑件的型腔應(yīng)短，不影響注入效率。橫截面積，因此在設(shè)計時要低，以測試模式不是留有余地校正。 的亞軍和腔分布布置緊湊，合理的距離，應(yīng)使用對稱或?qū)ΨQ，使其平衡，減少總的地區(qū)形成區(qū)域。最好是型腔和流道的幾何中心的總投影面積在分型面和鎖模力的中心重合。 在轉(zhuǎn)向頻率流道盡可能小，在拐角處應(yīng)光滑，不得有尖角，這些都是為了減少壓力損失，有利于材料流動。 當(dāng)賽跑運動員在定模側(cè)或分流的延伸，應(yīng)該把鉤在靠近澆口和流道料桿相交，所以總在一個模式中的鉤桿的作用下從固定模具的分流，并與塑料注射。 分流的內(nèi)表面不應(yīng)是非常輕的，從1.6μM一般表面粗糙度可以使物料流，外部流動摩擦阻力小，分流，冷卻皮質(zhì)轉(zhuǎn)輪固定，熔融塑料絕 在總體布局，應(yīng)綜合考慮冷卻系統(tǒng)和布局，并預(yù)留空間冷卻水道。 a．分流道的形狀和尺寸 分流道開設(shè)在定模板上，其截面形狀為半圓形，底部以圓角相連。分流道為二次分流道 3、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 ①主流道設(shè)計 根據(jù)手冊查得SZ-60/450型注塑機噴嘴的有關(guān)尺寸。 噴嘴球半徑：R=12mm 噴嘴孔直徑：d=Φ4mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：R=Ro+（1～2）mm，d=do+0.5mm 取主流道球面半徑：R=14mm 取主流道的小端直徑：d=Φ5 為了便于將凝料從主流道中拔出，其斜度為1～3°。經(jīng)換算得主流道大端面直徑D=5.5mm。同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設(shè)計r=3mm的圓弧過渡。對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用間隙配合。主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強度為52～56HRC。 ②分流道設(shè)計 分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率等因素有關(guān)。塑料零件形狀不太復(fù)雜，且壁厚均勻，考慮到方便的處理方面，對分流半圓形截面形狀，檢查手冊R=3mm ③澆口設(shè)計 澆口的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，澆口的形狀可分成點澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。綜合分析比較塑料成型性能、澆口和模具結(jié)構(gòu)，確定成型該塑件的模具采用點澆口形式。 ④型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定 型芯、型腔可采用整體式或組合式結(jié)構(gòu)。 該塑件型芯形狀復(fù)雜，采用組合式形式，型腔形狀比較簡單，采用整體式結(jié)構(gòu)。 ⑤ 推件方式的選擇 根據(jù)塑件的形狀特點，模具型腔在定模部分。開模后，塑件和型芯一塊向后運動。其推出機構(gòu)可采用推塊或推桿推出。綜合對塑件形狀結(jié)構(gòu)分析，該塑件可采用推桿推出結(jié)構(gòu)。 第4章 成型零件的設(shè)計 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。 型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。其主要優(yōu)點是易于處理的，尤其是在一模多腔，腔單處理后，在分別安裝在模板，所以容易保證同心度和精密型腔尺寸，易于成型加工等。 用散料腔，但當(dāng)?shù)氐牡胤浇M合腔形成插入。局部組合腔型腔較深或較復(fù)雜的形狀，整個模具加工更困難或局部硬化。 充分結(jié)合腔是由多個螺栓拼塊。它的特點，易于加工，方便和局部熱拋光工藝。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼。對于大的空腔或形成大面積的塑件加工這種形式是不容易的。這里是一個選擇積分腔。 在塑料注射模具的注塑工藝，從模具保證高壓噴射過程中的沖擊作用下，型腔，因此模具型腔應(yīng)具有足夠的硬度和剛度，在一般情況下，在模具型腔壓力時的壓應(yīng)力， 塑性流動注射壓力注射過程中，前確保開放時的壓應(yīng)力和壓力的時刻的大門關(guān)閉，但承載力腔主要是注射壓力和確保在注射過程中的壓力，以及不斷變化的。在這些壓力，缺乏剛性空腔時，往往會產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致在腔擴大，這將直接影響到塑件的質(zhì)量和尺寸精度。因此在模具設(shè)計中應(yīng)首先考慮厚壁空洞和底板厚度具有足夠的強度和剛度，以保證腔產(chǎn)生超過在注射過程中的彈性變形的極限。 因此型腔壁厚和底板的計算和選擇是十分重要的。 （1）型腔側(cè)壁厚度的計算 按強度計算 其壁厚S按下列公式計算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：S=4mm （2）底板厚度的計算 按強度計算 其壁厚H按下面公式計算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：H=5.5mm 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。 4.3 成型零件的尺寸確定 （1）平均收縮率計算型腔尺寸 PP的收縮率一般為0.3%～0.8%,從而得出PP的平均收縮率為0.6%。 徑向尺寸 PP的一般精度等級為6級。同時得出塑料制件的尺寸公差。 又由于塑件的外徑D=25.00㎜，所以查表得Δ=0.45 按照平均收縮率計算凹模徑向尺寸公式 式中 LM——凹模的徑向尺寸，mm 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 =25.00㎜　　Scp =0.006　　Δ=0.45㎜ 所以 δz=Δ/3=0.15㎜ 深度尺寸 PP的一般精度等級為6級。同時得出塑料制件的尺寸公差。 又由于塑件的深度尺寸Hs =15.00㎜，所以查表得Δ=0.40㎜ 按照平均收縮率計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 =15.00㎜　　Scp =0.006　　Δ=0.40㎜ 所以　δz=Δ/3=0.13㎜ （2）按平均收縮率計算組合型芯尺寸 徑向尺寸 PP的一般精度等級為6級。同時得出塑料制件的尺寸公差。 所以　d=9㎜，所以查表得Δ=0.37 按照平均收縮率計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 =9.00㎜　　Scp =0.006　　Δ=0.37㎜ 所以　δz =Δ/3=0.12㎜ 高度尺寸 PP的一般精度等級為6級。同時得出塑料制件的尺寸公差。 又由于塑件的深度尺寸Hs=15.00-3.00=12.00㎜，所以查表得Δ=0.36㎜ 按照平均收縮率計算組合型芯高度尺寸公式 式中　HM——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 =13.00㎜　　Scp =0.006　　Δ=0.36㎜ 所以　δz =Δ/3=0.12㎜ （3）分流道的設(shè)計 采用半圓形截面流道。因為塑料熔體在流道中流動時，表面冷凝凍結(jié)，起絕熱的作用，熔體僅在流道中心流動，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。 分流道的長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。 對于壁厚小于3㎜，質(zhì)量在200g以下的塑件可用公式 式中 W——流經(jīng)分流道的塑料量，g 　L——分流道長度，㎜ 　D——分流道直徑，為6㎜ 其中　 n——型腔數(shù)目 m——塑件質(zhì)量，g 得出 取分流道的長度為112㎜ 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)計中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同時均衡的進料，從而保證了各型腔成型出來的塑件在強度.性能.重量上的一致性。 第5章 螺紋脫模頂出機構(gòu)的設(shè)計 對于帶螺紋的一些塑料配件，取出塑件的螺紋自動脫模機構(gòu)，和運動平穩(wěn)，塑性變形是不容易的。 在塑料模具設(shè)計不考慮體積大、內(nèi)螺紋，所以自動脫螺紋機構(gòu)的選擇。 頂出機構(gòu)的分類：按驅(qū)動方式分類可分為：手動頂出、機動頂出、啟動頂出。 按模具結(jié)構(gòu)分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 （1）推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 在注射成型的澆注系統(tǒng)的每個周期，塑料制品和模具從毛巾從機構(gòu)被稱為推動機構(gòu)，也被稱為脫模機構(gòu)，脫模機構(gòu)。行政機關(guān)的行為通常是介紹了活塞桿安裝在機械千斤頂或液壓注塑機筒。 結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。 （2）結(jié)構(gòu)分類 手動推出、機動推出、液壓或氣動推出。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 塑件留在動模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時應(yīng)使推出機構(gòu)正確復(fù)位,動作可靠。 （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計 （a）推桿推出機構(gòu) 頂出機構(gòu)是一種最簡單的機制，最常見的。由于大量的免費的裝置，為圓形橫截面的推桿，易于實現(xiàn)和推桿孔推桿精度及模板或核心。抵抗運動推動啟動小，動作靈活，可靠，所以被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。但由于放電區(qū)域發(fā)射一般比較小，容易造成局部應(yīng)力而頂穿塑性或塑性變形，所以很少用于起草和汽提管或一大盒塑件。 （b）推管推出機構(gòu) 推管推出機構(gòu)是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運動方式和推桿相同。由于推管是一種中空推桿，使整個周邊接觸的塑料件，塑料件的力是均勻的介紹，塑性變形是不容易的，并且不會留下明顯的推出標(biāo)志。 （c）推件板的推出機構(gòu) 薄壁容器，殼狀部分和表面不允許的塑料產(chǎn)品的推出標(biāo)志，推板推導(dǎo)出。推板機構(gòu)容易說彈射板機構(gòu)，它是由一個核心根據(jù)混合模板匹配和頂桿一定精度。 特點：推板頂受力均勻，運動平穩(wěn)的引進，引進和力。但對于部分不循環(huán)塑料零件，加工比較困難。 （d）活動嵌件及凹模推出機構(gòu) 由于結(jié)構(gòu)的形狀和材料的關(guān)系的一些塑料配件，而不是由推桿，推管，推板，簡單的推桿脫模成型，可插入或腔的塑料部件。 （5）頂出機構(gòu)的設(shè)計原則： 在塑件注射成型，一般有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使殘留的痕跡，不影響塑件的外觀，這是在注射器和注射位置的選擇必須考慮的問題。在一般的頂出機構(gòu)應(yīng)位于塑料件和定位的內(nèi)表面是不顯眼的。 因此，上模側(cè)噴射裝置，在一般的注射裝置的設(shè)計，，試圖在塑件的動態(tài)方面的設(shè)計，以方便頂部塑料零件。這應(yīng)該是在分型面選擇的考慮。 在實踐中，如果塑料零件和不在情況的動態(tài)的一面，試圖找到一種方法來改善寂靜的橫向阻力，一是草案核小，或增加核心的表面粗糙度，或不影響下，塑料件的使用，該橫槽的芯側(cè)，坑釋放的障礙，為了提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。在特殊情況下，必須塑料零件制造中可用于固定模具定模頂出機構(gòu)。 在塑件注射成型，一般有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使殘留的痕跡，不影響塑件的外觀，這是在注射器和注射位置的選擇必須考慮的問題。在一般的頂出機構(gòu)應(yīng)位于塑料件和定位的內(nèi)表面是不顯眼的。 上面應(yīng)該有足夠的機械強度和耐磨性，并在長期的運行平穩(wěn)，無卡，制作方便，易于維修。 作原理：產(chǎn)品在模腔里面冷卻定型后，在動模和定模尚未分開前，通過液壓油缸驅(qū)動齒條，然后由蝸輪蝸桿帶動齒輪1 轉(zhuǎn)動，將油缸的直線運動轉(zhuǎn)換為齒輪1的轉(zhuǎn)動。齒輪1和齒輪2同軸，齒輪1轉(zhuǎn)動的時候，齒輪2也隨之同步轉(zhuǎn)動。齒輪3與齒輪2嚙合，齒輪3就在齒輪2的帶動下也開始轉(zhuǎn)動。螺紋型芯與齒輪3同軸，故而螺紋型芯也跟著轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動的過程中，螺紋型芯隨之退出。最后其他位置的倒扣用滑塊來抽出脫模。 注意事項： 一、因螺紋型芯脫模的時候一邊轉(zhuǎn)動一邊后退，要想動作更加順暢無阻，必須采用特殊的軸承，這類軸承既能夠繞圓周作轉(zhuǎn)動，也可以作線性滑動。 二、因螺紋型芯需要后退，所以齒輪3必須有足夠的長度，以便螺紋型芯前進后退的過程，齒輪2和齒輪3都能保持良好的嚙合狀態(tài)。 三、螺紋型芯脫模時，在一邊轉(zhuǎn)動一邊后退，此時螺紋的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)及后退距離必須要和螺紋的圈數(shù)和螺距對應(yīng)。也就是說螺紋型芯轉(zhuǎn)動一圈，后退的距離必須是一個螺距，否則產(chǎn)品將會被拉壞。為了達(dá)到這樣的目的，特別設(shè)計了螺距和產(chǎn)品完全一致的螺桿和螺母作為輔助，讓其承受螺紋型芯后退過程中產(chǎn)品的螺紋所承受的力。 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量，如收縮，翹曲變形，應(yīng)力開裂性能和表面質(zhì)量，并最終影響生產(chǎn)效率，在注射過程中，冷卻時間占80%，注射成型周期。然而，由于性能和成型工藝對各種塑料的要求，模具溫度的要求是不一樣的，因此，在一定程度上的分析，確定塑件質(zhì)量和模具的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化的成本，模具溫度直接影響到塑料，填充塑料成型，成型周期和塑件質(zhì)量，模具的溫度取決于晶體的塑性水平，塑件尺寸與結(jié)構(gòu)，性能要求，如熔體溫度，注射速度，注射壓力等條件，成型周期。影響冷卻的因素很多，如塑件的外形和分型面的設(shè)計，幾何和冷卻介質(zhì)的空間布局類型，溫度，流速，冷卻管道，最高溫度和模具溫度，熔體溫度，模具材料的塑料配件，塑料零件和模具之間的相互作用的熱循環(huán)等。 （1）低的模具溫度可以降低收縮率。 （2）模具溫度，冷卻時間短，注射速度，可以降低塑件的翹曲變形。 （3）對結(jié)晶聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定性，避免結(jié)晶后，反而會造成缺陷的延伸和脆塑件的成型周期。 （4）作為聚合物的結(jié)晶增加，降低了塑料的耐應(yīng)力開裂，從而降低模具溫度是有利的，但對于高粘度非晶聚合物，由于其耐應(yīng)力開裂和塑性直接相關(guān)，因此提高模具溫度和填充，減少喂食的時間是有利的。 （5）提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量。 在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，根據(jù)塑料的要求，塑料注射模具的溫度大約是200度，并從溫度的塑料模具零件拆為600C，溫度降低是由于模具的冷卻水的溫度，將被帶走，普通模具冷卻到常溫水，通過調(diào)節(jié)水的流量可調(diào)節(jié)模具溫度。 由于電風(fēng)扇葉片鎖緊螺母用塑料PP，要求高的模具溫度，如果模具溫度太低會影響塑料的流動，增大剪切阻力，使塑件的內(nèi)應(yīng)力，甚至冷流標(biāo)記，銀，注不滿等缺陷。因此，在開始注射，以防止填充不足，充滿了溫暖的水或加熱。 總之，達(dá)到優(yōu)質(zhì)，高效的生產(chǎn)，模具必須調(diào)整溫度。 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求： （1）加熱或冷卻的測定； （2）均勻的模具溫度，塑件冷卻； （3）模具溫度低，快速和大量的冷卻水； 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低。 根據(jù)模具冷卻系統(tǒng)的冷卻水量的設(shè)計原則：盡可能多的大小的原則，盡可能大，冷卻水量大于或等于3是可行的。這樣就可以實現(xiàn)在同一時間盡可能減少水到水溫差原理。4根基于賬面價值，冷卻6mm噴嘴直徑 此外，冷卻系統(tǒng)的過程中，也要遵循： （1）澆口強化冷卻； （2）等于距離冷卻水腔表面； （3）的冷卻孔的數(shù)量應(yīng)盡可能的多，孔徑盡可能大的； （4）冷卻水孔通道不應(yīng)該通過快速或聯(lián)合，以防止漏水。 （5）進水管接頭的位置應(yīng)位于模具的同一側(cè)，注塑機的表面通常是。 （6）冷卻孔應(yīng)在焊縫塑件避免。 但在冷卻系統(tǒng)，連接應(yīng)密封，防止冷卻水泄漏。 第7章 排氣系統(tǒng) 在注塑模具的設(shè)計過程，設(shè)計必須考慮排氣結(jié)構(gòu)，否則，塑性流體熔體進入模具型腔，澆注同時放電類型和通道的空氣在空腔，氣體如不能及時排出，會使部分內(nèi)的氣泡，此外，塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，壓縮空氣產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致部分碳化或燃燒的塑料件，塑料件有一個泡沫，或塑件熔接不良引起強度下降，甚至充甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度，使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于電風(fēng)扇鎖緊蓋零件注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。 第8章 成型設(shè)備有關(guān)參數(shù)校核 1、模具閉合高度的確定 根據(jù)支承與固定零件中提供的數(shù)據(jù)測量確定： H=206mm 2、 注射機有關(guān)參數(shù)的校核 1、模具閉合高度的確定和校核 ⑴模具閉合高度的確定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架各模板尺寸及模具設(shè)計的其他零件尺寸：定模座板H定=20mm。 ⑵定模板H=30mm，型芯固定板H固=20mm，模腳H模=60mm，動模固定板H動=20mm模具閉合高度H閉=20+30+20+60+20mm=150mm 2模具安裝部分的校核 該模具外形尺寸為315mmX315mm，注射機模板最大安裝尺寸為400mmX450mm，固滿足模具安裝要求。 注射機允許模具最小厚度為Hmin=70mm，最大厚度為Hmax=200mm，所以模具閉合高度滿足Hmin＜H閉＜Hmax的安裝條件 第9章 模具特點和工作原理 1、模具的特點： 模具是兩板模具，設(shè)計1個水平分型面。的距離桿設(shè)計，以除去零件型面。模具一模2件，節(jié)約成本，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。 2、模具的工作過程 模具裝配模具后，模具進入正式工作狀態(tài)，工作過程如下。 （1）干燥的塑料，進料斗。 （2）清理模具型芯，型腔，并噴上脫模劑，適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。 （3）合模，鎖模。 （4）預(yù)塑化的塑料，注射的注射裝置。 （5）注射過程包括充填，壓力，流量，澆口凍結(jié)冷卻后脫模。 （6）脫模過程。與一般的模式推出產(chǎn)品推出相同的方法，即注意 塑料模具推桿推動推板，從而推動頂桿之間。 結(jié)束語 這次畢業(yè)設(shè)計針對設(shè)計內(nèi)容進行了大量的工作，順利完成了畢業(yè)設(shè)計中所提出的各項任務(wù)，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計的目的。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，掌握方法和模具設(shè)計的步驟，結(jié)合具體零件的設(shè)計工作，包括型腔數(shù)的確定，分型面，澆注系統(tǒng)的選擇，確定分型方法，溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計，注塑成型零件尺寸的計算。 3D渲染完成畢業(yè)設(shè)計；注塑模具項目設(shè)計和相關(guān)的設(shè)計計算；最后完成模具的加工，掌握項目的完整的設(shè)計過程中，工程設(shè)計和應(yīng)用能力得到鍛煉和提高。 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了在模具設(shè)計知識的大學(xué)階段做了一個很好的總結(jié)和整理，也做平時學(xué)習(xí)零碎的知識系統(tǒng)的使用。也發(fā)現(xiàn)自己在某些方面的知識缺乏紀(jì)律，做一個好的考察和理解。 用大量的專業(yè)知識的設(shè)計，如機械設(shè)計。工程制圖。高分子材料。塑料成型機，塑料模具。材料力學(xué)。公差配合。通過對相關(guān)知識的設(shè)計和審查咨詢，奇怪的主體的再認(rèn)識，并在前人研究的基礎(chǔ)上，更深入的了解，而且還把書本上學(xué)到的知識應(yīng)用于實際設(shè)計，單一的學(xué)科與其他相關(guān)學(xué)科結(jié)合在一起，學(xué)會。考慮的問題。在設(shè)計中也用在一些計算機輔助設(shè)計軟件，更是一個利益，如在許多使用Auto CAD設(shè)計進行平面制圖，對平面上的投影尺寸的零件設(shè)計可表示非常關(guān)鍵和非常準(zhǔn)確。 通過這樣的設(shè)計，模具設(shè)計和加工是一個系統(tǒng)。一個全面的認(rèn)識和理解，但也遇到了許多問題，但在XX老師的熱心指導(dǎo)，最后對該設(shè)計的順利完成，老師的幫助表示誠摯的謝意。 參考文獻(xiàn) [1]屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設(shè)計》.北京:高等教育出版社,2001 [2]李澄,吳天生,聞百橋主編.《機械制圖》.北京:高等教育出版社,1997 [3]許發(fā)樾主編.《實用模具設(shè)計與制造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2002 [4]李軍主編 , 《精通PRO/E中文野火版模具設(shè)計》.北京:中國青年出版社,2004 [5]《塑料模設(shè)計及制造》．李學(xué)鋒主編．北京：機械工業(yè)出版社，2001年