喇叭花形塑料燈罩的注塑模具設(shè)計-注射模含8張CAD圖-獨(dú)家.zip,喇叭花,塑料,燈罩,注塑,模具設(shè)計,注射,CAD,獨(dú)家 喇叭花形塑料燈罩的注塑模具設(shè)計 摘 要 對塑料喇叭花形燈罩的注射模結(jié)構(gòu)采用側(cè)澆口的進(jìn)料，一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)，所用材料是透明性好，著色性、化學(xué)穩(wěn)定性較好的PS（聚苯乙烯）。通過對塑件成型過程進(jìn)行了分析，對聚苯乙烯塑料的性能分析，成型零件設(shè)計等，制定出了一套完整的生產(chǎn)塑料喇叭花形燈罩的生產(chǎn)流程。 根據(jù)對實物的測繪，采用產(chǎn)品設(shè)計的相關(guān)知識，利用其制圖版塊繪制出二維工程圖，然后再進(jìn)行模具設(shè)計，確定分型面的位置和型腔數(shù)量，創(chuàng)建模具的型腔和型芯等等，設(shè)計出模具，最后生成工程圖。 關(guān)鍵詞 ：燈罩；注射模；側(cè)澆口；一模兩腔;成型零件; Abstract The injection mold structure for Plastic Bell Flower lampshade adopts the structure of side gate feed, one mold and two cavities, and the material used is PS (polystyrene) with good transparency, coloring and chemical stability. Through the analysis of the molding process of plastic parts, the performance analysis of polystyrene plastics and the design of molding parts, a complete set of production process for the production of plastic bell shaped lampshade is worked out. According to the surveying and mapping of the object, the two-dimensional engineering drawing is drawn by using the related knowledge of product design, and then the mold design is carried out to determine the position of parting surface and the number of cavity, create the cavity and core of the mold and so on. The mold is designed and the engineering drawing is finally generated. Key words: lampshade; injection mold; side gate; one mold two cavities; molding parts; 目 錄 摘 要 Abstract II 前 言 1 1.概述 2 1.1塑料模具畢業(yè)設(shè)計目的 2 1.2 塑料模具設(shè)計要求 2 1.3 塑料模具設(shè)計的步驟 2 2.塑件成型工藝的可行性分析 2 2.1塑件的分析 3 2.2塑件材料性能分析 3 2.3 UG中實體建模 4 3.模具的結(jié)構(gòu)型式和注射機(jī)的初步確定 4 3.1分型面的確定 5 3.2型腔數(shù)量和排列方式的確立 5 3.3注射機(jī)型號的確定 6 4.澆注系統(tǒng)的設(shè)計 8 4.1澆注系統(tǒng)基本要點 8 4.2 主流道的設(shè)計 9 4.3 分流道的設(shè)計 10 4.4澆口的設(shè)計 11 4.5澆注系統(tǒng)的平衡 13 4.6冷料穴的設(shè)計 13 5.成型零件的設(shè)計 14 5.1成型零件設(shè)計要點 14 5.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 5.3成型零件工作尺寸的計算 16 6.模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 17 6.1模架的選定 17 6.2標(biāo)準(zhǔn)件的選用 18 7.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 19 7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計 19 7.2導(dǎo)柱設(shè)計 19 7.3導(dǎo)套設(shè)計 20 8.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 21 8.1脫模機(jī)構(gòu)和設(shè)計原則 21 8.2 塑件的推出基本方式 21 8.3塑料燈罩的推出機(jī)構(gòu) 22 9.排氣系統(tǒng)的設(shè)計 22 9.1排氣系統(tǒng)方式 22 9.2排氣槽的開設(shè)注意事項及尺寸 22 10.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 23 結(jié)束語 25 致謝 26 參考文獻(xiàn) 27 IV 前 言 模具是一種重要的加工工藝設(shè)備，模具加工具有效率高、精度高、復(fù)雜程度高、一致性高、質(zhì)量好、低消耗等優(yōu)點，所以在電子、電器、儀器、冶金、輕工業(yè)、機(jī)械制造等行業(yè)的生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。為了便于選用模具材料，通常根據(jù)工作條件可分為冷作模具（如冷擠壓模具、冷鐓模具等）、熱作模具（如熱切料模具、鍛壓模具等）、型腔模具（塑料模具、陶瓷模具等）三種類別。模具出產(chǎn)的各類制件、制品有許多獨(dú)特的優(yōu)點：如塑形成形時，移動材料單位體積的速度比切削加工要快，高效率生產(chǎn)，能夠節(jié)省大量原材料；塑料成形能改良材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和缺陷；成形生產(chǎn)制件的精度穩(wěn)定，特別適宜大批量生產(chǎn)等等。據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)前家用電器將近80%的零件依靠模具加工，機(jī)電產(chǎn)業(yè)中約70%的零部件選用模具成型，塑料制品、陶瓷制品、橡膠制品包括生活用品的大部分也采用模具成型。 成型，它是指液態(tài)或半固態(tài)的原材料在外界壓力（或本身重力）作用下，通過流動填充模型（或模具）的型腔來獲得與型腔的形狀和尺寸相一致的制品。塑料注射成型用的模具稱之為注射成型模，簡稱注射模，它是實現(xiàn)注射成型工藝的重要工藝裝備。因為有了塑料工業(yè)的不斷發(fā)展提高，對塑料模具提出的要求也愈來愈高，所以有，精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將比總量發(fā)展速度快，注射成型是塑料成型方法之一，注塑模具作為塑料模的一種，它也就具有龐大的市場需求。 注射模具按照注射機(jī)類型可分為臥式（或立式）注射機(jī)用的注射模具和直角式注射機(jī)用的注射模具；按模具型腔數(shù)量能夠分為單型腔和多型腔注射模。但從模具的整體結(jié)構(gòu)特征通常被分為七大類。 注射成型技術(shù)是塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。 注射成型的優(yōu)缺點： 1）成型周期短、自動化程度高，可成型復(fù)雜制品及小型制品，脫模較為簡單。 2）能一次性成型形狀復(fù)雜多樣、尺寸要精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。 3）對成型各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)，適用于幾乎所有熱塑性塑料和某些熱固性塑料；生產(chǎn)效率教高，便于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等。 4)依賴于模具，使用范圍廣。 5）不適合單件和批量較小的塑料制品的生產(chǎn)。 1.概述 1.1塑料模具畢業(yè)設(shè)計目的 1）有利于提高技術(shù)資料收集、整理、編譯和運(yùn)用技術(shù)資料的能力，提高技術(shù)文件的撰寫能力 2）全面培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決實際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力 3）初步掌握三維造圖（繪圖）軟件、熟練掌握二維繪圖軟件在模具中的應(yīng)用。 1.2 塑料模具設(shè)計要求 1) 模具構(gòu)造合理選擇，模具成型零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸和技術(shù)要求必須符合設(shè)計要求。 2) 充分利用塑料成型的優(yōu)缺點、盡量減少后加工 3）設(shè)計模具應(yīng)當(dāng)能效高、優(yōu)質(zhì)、安全可靠的生產(chǎn)，并保證模具使用較長。 1.3 塑料模具設(shè)計的步驟 1) 設(shè)計準(zhǔn)備，仔細(xì)閱讀設(shè)計任務(wù)書，查閱塑料模具設(shè)計指導(dǎo)書，準(zhǔn)備設(shè)計資料、繪圖等 2）模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、理論分析與計算 3）裝配圖的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4）成型零件工作圖設(shè)計 2.塑件成型工藝的可行性分析 2.1塑件的分析 （1）外形尺寸 該塑件壁厚為0.5～3 mm，塑件為熱塑性塑料，塑料熔體流程不長，成型性能好，成型前可不干燥。其流動性較好，適合用側(cè)澆口，但熱膨脹大，塑件中不宜有嵌件。 （2）精度等級：一般3級。 （3）脫模斜度 PS的流動性較好，成型收縮率小，可取其脫模斜度1°。 2.2塑件材料性能分析 燈罩用的材料為聚苯乙烯，它是一種熱塑性材料,為無色、無臭、無味而有光澤的、透明的珠狀或粒狀的固體。聚苯乙烯性能如表1 表1 聚苯乙烯性能 聚苯乙烯 代號 PS 收縮率 0.6%～0.8% 密度 1.04～1.09g/cm3 透明度 80～90 產(chǎn)品熔融溫度 150～180℃ 熱分解溫度 300℃ 熱變形溫度 70～100℃ 長期使用溫度 60～80℃ 1)聚苯乙烯加工性能好、流動性好，易著色,尺寸穩(wěn)定性好，可用于注塑、吹塑、發(fā)泡、熱成型、機(jī)加工等方法加工成各種制件制品,特別適用于注射成型。 2)聚苯乙烯注射工藝特點 干燥處理：溫度70～80℃，時間1～2h 料筒溫度：后部140～160℃，中部溫度 —，前部溫度170～190℃ 螺桿轉(zhuǎn)速：— 噴嘴結(jié)構(gòu)：直通式 噴嘴溫度：160～170℃ 模具溫度：40～70℃ 注射：壓力60～100MPa；時間1～3s 保壓：壓力30～40MPa；時間15～40s 降溫固化時間：15～30s 成型周期：40～90s 注射機(jī)類型：柱塞式 螺桿結(jié)構(gòu)形式：— 2.3 UG中實體建模 實體建模提供快速有效地進(jìn)行概念設(shè)計的變量化草圖工具、尺寸驅(qū)動編輯及一般建模和編輯工具，使用戶方便地生成復(fù)雜機(jī)械零件的實體模型。靈活使用基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸及基準(zhǔn)坐標(biāo)系可以對建模帶來很大的方便。UG三維建模主要是通過“特征”來實現(xiàn)的，一個實體模型通常由多個特征組成，比如“長方體”特征、“孔”特征、“圓柱”特征、“腔體”特征、“墊塊”特征等。本設(shè)計模型如圖1。 圖1 模型三維圖 3.模具的結(jié)構(gòu)型式和注射機(jī)的初步確定 3.1分型面的確定 分型面指的是分開模具取出塑件和澆注體系凝料的可分離的接觸表面。在模具設(shè)計的開始階段，首要任務(wù)應(yīng)該確定分型面位置，才能確定模具的結(jié)構(gòu)型式。分型面的選擇應(yīng)考慮一些幾個方面： （1）分型面應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位。 （2）分型線不應(yīng)影響塑件外觀質(zhì)量。 （3）確保塑件留在動模一側(cè)。 （4）有利于模具加工，特別是型腔的加工。 （5）澆注系統(tǒng)要合理安排，特別是澆口位置。 （6）盡量避免形成側(cè)孔、側(cè)凹。 （7）盡量減小塑件在合模平面上的投影面積，以減小鎖模力。 （8）利于崁件的安裝。 （9）長型芯應(yīng)置于開模方向。 本模具分型面如圖2 圖2 分型面 3.2型腔數(shù)量和排列方式的確立 1)型腔數(shù)量的確立。為使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相配合，提高生產(chǎn)效率，使產(chǎn)品具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，確保塑件精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)量。精度要求高的小型塑件及中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，而對于精度要求不高的小型塑件且形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，如果采用多型腔模具可提供優(yōu)越的條件，可使生產(chǎn)效率大大提高?？紤]到塑件質(zhì)量、投影面積等，以及塑件精度和經(jīng)濟(jì)效益等方面的因素，初步確定為一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。 2)確立型腔排列的形式。型腔數(shù)量確定后，就可以進(jìn)行型腔的排列，型腔排列應(yīng)滿足或者基本滿足在分型面的壓力平衡。因為此模具選擇的是一模兩腔結(jié)構(gòu)，根據(jù)其型腔中心距的確立。 3)模具結(jié)構(gòu)型式的確定。 3.3注射機(jī)型號的確定 (1）注射量的計算 塑件體積 V塑＝13.768cm3………………………………………………………………（1） 塑件的質(zhì)量 m＝V＝1.05×13.768＝14.456g…………………………………………（2） 式中可根據(jù)表2-1取為1.05g/ cm3。 （2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估計 因為澆注系統(tǒng)的凝料體積在設(shè)計之初不能確定其精確的數(shù)值，但能夠依據(jù)經(jīng)驗取塑料體積的0.2～1倍來估算。本設(shè)計采用的流道相對簡單且較短，則澆注系統(tǒng)的凝料體積按塑件體積的0.3倍來計算，因此一次注入模具型腔的塑料熔體的體積為 V總=1.3n V塑=1.3×2×13.768=35.80cm3 ………………………………（3） 表2 部分塑料所需的注射壓力 單位：（MPa） 塑料 注射條件 厚壁件 中等壁厚件 難流動的薄壁窄澆口件 聚苯乙烯 70～100 100～120 120～150 聚氯乙烯 100～120 120～150 ＞150 聚苯乙烯 80～100 100～120 120～150 ABS 80～110 100～130 130～150 聚甲醛 85～100 100～120 120～150 聚酰胺 90～101 101～140 ＞140 聚碳酸酯 100～120 120～150 ＞150 有機(jī)玻璃 100～120 110～150 ＞150 表3 常用塑料注射成型時型腔平均壓力 單位：（MPa） 塑件成型塑件 P型 舉例 容易成型塑件 25 PE、PP、PS等壁厚均勻的日用品 一般塑件 30 模溫較高的情況下，成型薄壁容器類 中等黏度塑件及有精度要求塑件 35 ABS、POM等有精度要求的零件 高黏度塑料及高精度模塑料 40 高精度的機(jī)械零件，如凸輪 查表可得PS的注射壓力為=120～150MPa， A2 =0.35nA1。 A = nA1 + A2 = 2.7A1 =2.7×20900 = 56430 mm2………………………（4） Fm = 2.7×25×A1 = 67.5×20900 = 141750N ……………………………（5） 式中型腔壓力取25Mpa (3)選擇注射機(jī)型號。初步選取注射機(jī)型號為SZ－125／630臥式注射機(jī)，其主要參數(shù)見表 表4 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 名稱 數(shù)值 理論注射量( cm3） 140 拉桿內(nèi)向距(mm) 370×320 螺桿柱塞直徑(mm) 40 移模行程(mm) 270 注射壓力(MPa) 126 最大模具厚度(mm) 300 注射速率(g/s) 110 最小模具厚度（mm） 150 鎖模形式 雙曲肘 螺桿轉(zhuǎn)速 (r/min) 14～200 鎖模定位孔直徑（mm） Φ125 鎖模力（kN） 630 噴嘴球直徑（mm） 15 噴嘴孔直徑（mm） 4.澆注系統(tǒng)的設(shè)計 4.1澆注系統(tǒng)基本要點 澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道，其功用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處，得到外形輪廓清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的塑件。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。 在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，先要選擇澆口的位置，澆口位置的選擇得當(dāng)與否，將直接關(guān)系到塑件的成型質(zhì)量及注射過程能否順利地進(jìn)行。澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下幾個原則： (1)設(shè)計澆注系統(tǒng)時，流道應(yīng)盡量少彎曲，避免引起熔體破裂現(xiàn)象。 (2）應(yīng)有利于塑料熔體補(bǔ)縮。 (3）應(yīng)有利于熔體流動。 (4)設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不應(yīng)留痕跡。 (5)應(yīng)有利于型腔內(nèi)氣體的排出。 （6）設(shè)計澆口時，避免塑料熔體直接沖擊小直徑型芯及崁件，以免產(chǎn)生彎曲、折斷或移位。 (7)在滿足成型排氣良好的前提下，要選取最短流程，可以縮短填充時間。 (8)減少塑件熔體接痕增加熔接強(qiáng)度。 (9）防止料流將型腔或嵌件因擠壓變形。 (10)應(yīng)注意高分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊憽? (11)澆口的位置應(yīng)保證塑料熔體能夠順利流入型腔。 4.2 主流道的設(shè)計 （1）主流道是指連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，其形狀、大小將直接影響熔體的流速和注射時間。 主流道設(shè)計要點： 1）為便于將凝料從主流道中拉出，其圓錐角 α= 2°～4°，內(nèi)壁表面粗糙度應(yīng)加工為 Ra=0.8μm。 2）為了防止主流道與噴嘴處溢料又便于將主流道凝料拉出，主流道與噴嘴應(yīng)該緊密對接，主流道進(jìn)口處應(yīng)制成球面凹坑，其球面半徑為 R 2 =R 1 +(1～2)mm,凹入深度 3～5mm。 3) 為了減小物料轉(zhuǎn)向過渡的流動阻力，主流道大端呈圓角，其圓角半徑 r=1～3mm。 4) 主流道長度，一般情況下L≤60mm，在主流道過長的情況下，可在澆口套挖出深凹坑，讓噴嘴伸入到模具內(nèi)，取 L=40mm。 （2）主流道尺寸 根據(jù)所選注塑機(jī)，則主流道小端尺寸為 d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.5～1)=3+0.5mm=3.5mm 主流道球面半徑 SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2）=15+2=17mm （3）主流道的剪切速率 圖3 流道 4.3 分流道的設(shè)計 （1）分流道的形狀及尺寸。為便于加工及凝料脫模，分流道大多數(shù)設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形及矩形等。本設(shè)計無分流道。對于壁厚在3mm以下，質(zhì)量小于200g的塑件，一般采用下面的經(jīng)驗公式可確定分流道的直徑。 D = 0.2654………………………………………………………（6） 式中D——分流道直徑（mm）； m——塑件的質(zhì)量（g）； L——分流道的長度（mm）。 （2）分流道的長度與塑件的大小、型腔布局，排列有關(guān)；長度應(yīng)盡量短，減少彎折。 （3）分流道的布置。分流道的分布有平衡式和非平衡式二種。布局需遵循二方面原則：一方面，排列緊湊，縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡可能短、鎖模力力求平衡。 圖4 分流道的平衡式布置 （4）分流道表面粗糙度。一般取0.63μm～1.6μm即可。然而對于一些特殊的塑料，流道必須經(jīng)過高度拋光，甚至需要在表面鍍硬鉻以避免在塑件上產(chǎn)生劃痕。 4.4澆口的設(shè)計 澆口也稱進(jìn)料口，是連接型腔與分流道的通道，除了直澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的一部分，可卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對于塑件性能和質(zhì)量的影響較大。澆口的主要作用是：型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；易于切除澆口凝料。 （1）澆口選用。對于大中型、深型腔塑件，則采用直接澆口（桶、盒、電視機(jī)后蓋等）；表面質(zhì)量和力學(xué)性能要求高的圓筒形塑件，比較適合采用盤形、輪輻和爪形澆口；對于普通塑件廣泛采用側(cè)澆口或者潛伏式澆口（電視機(jī)前框、顯示器前框等）；但特大型塑件因成型面積很大需采用多點進(jìn)料而采用側(cè)澆口或點澆口；對于表面質(zhì)量要求高的中小型塑件，可采用點澆口和潛伏式澆口（磁帶盒、儀器儀表及各種家電的外殼等）。一般情況下，澆口形式還要和塑料品種相適應(yīng)。在注塑模設(shè)計過程中，按澆口的結(jié)構(gòu)形式和特點可分為以下幾種： 直澆口、側(cè)澆口 、環(huán)形澆口、扇形澆口?、點澆口、薄片澆口 。 各種澆口的結(jié)構(gòu)形式如下圖5： 圖5 澆口類型 因為我設(shè)計的是中小型塑件，一模多腔表面不允許有大的痕跡，所以采用側(cè)澆口。如圖6所示 圖6 澆口 （2）澆口位置的選擇 澆口位置的選擇，通常應(yīng)考慮以下幾個原則： 1）應(yīng)有利于塑料熔體補(bǔ)縮。 2） 應(yīng)有利于熔體流動。 3） 注意對外觀質(zhì)量的影響，減少塑件熔體接痕增加熔接強(qiáng)度。 4） 防止料流將型腔或嵌件因擠壓變形。 5） 應(yīng)注意高分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊憽? （3）澆口尺寸的計算 澆口截面積為流道截面積的 3%～9%，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度約為 0.5～2mm 左右，表面粗糙度不低于0.0004mm。澆口具體尺寸一般依據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。 （4）澆口剪切速率校核 側(cè)澆口 ……………………………（7） 式中 q——單位面積注射量，單位面積（cm3/s） R——澆口的當(dāng)量直徑（cm） 4.5澆注系統(tǒng)的平衡 通常在塑件各類常見的平衡式澆注系統(tǒng)形狀和模具結(jié)構(gòu)許可得情況下，應(yīng)當(dāng)把主流道末端到各個型腔的分流道的長度設(shè)計相等。形狀及截面尺寸相同的形式。對于型腔數(shù)多的模具，由于多級分流道組成，流道長且彎折多，對熔體阻力大，澆注系統(tǒng)凝料多。經(jīng)過調(diào)節(jié)末級分流延及澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。 4.6冷料穴的設(shè)計 用一個井穴可將主分流道延長以接受冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這樣用來容納注射間隔所產(chǎn)生冷料的井穴稱為冷料穴（又稱冷料井）。冷料井一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道的末端。它的作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫，開模時又能夠?qū)⒅髁鞯乐欣淠享敵?。冷料穴?種形式，而常用的是端部為Z字形拉料桿（用推桿推出時）和球頭形拉料桿（用脫模板推出時），具體需根據(jù)塑料性能和模具結(jié)構(gòu)型式合理選用。 PS（聚苯乙烯）的伸長率只有0.5，對于這樣的脆性材料適用于采用與Z形拉料桿匹配的冷料穴。冷料穴如圖7。 圖7 冷料穴 5.成型零件的設(shè)計 5.1成型零件設(shè)計要點 構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，如凹模、型芯、鑲塊、成型桿等。成型過程中成型零件因受到熔體的高壓作用，料流的沖刷，脫模時將與塑件間發(fā)生摩擦。因此，成型零件需有足夠的耐磨性，材料的拋光性能好，表面應(yīng)該光滑美觀，另外還要求成型零件具備合理的結(jié)構(gòu)和良好的加工工藝性，需有足夠的強(qiáng)度、剛度和表面硬度。 設(shè)計成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料特性和塑件的結(jié)構(gòu)和精度要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，然后選擇分型面和澆口的位置，確定脫模方式、排氣部位和冷卻或加熱（管道）的布局等，最后根據(jù)成型零件加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對重要的成型零件進(jìn)行剛度和強(qiáng)度的校核。 5.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 凹模。凹模作為成型塑件外表面的重要零件部分，按其結(jié)構(gòu)的不同，可大致分為整體式和組合式兩大類。本模具凹模結(jié)構(gòu)形式如圖8。 圖8 凹模 （2）凸模和型芯。凸模和型芯二者是成型塑件內(nèi)表面的零件。凸模一般指的是成型塑件中較大的、主要內(nèi)腔的零件，因此也稱為型芯；型芯一般是指成型塑件中較小空、槽的零件。此模具凸模結(jié)構(gòu)形式如圖9。 圖9 凸模 5.3成型零件工作尺寸的計算 成型零件工作尺寸指的是成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。影響塑件尺寸精度的主要因素有以下幾個方面。 （1） 塑件收縮率波動所引起的尺寸誤差δs。 （2） 模具成型零件的制造誤差δz。 （3） 模具成型零件的磨損誤差δc。 （4） 模具安裝配合的誤差δj。 塑件尺寸公差由塑料制件尺寸公差表（GB/T 14486-1993）查得，根據(jù)要求，PS選用高要求等級精度，即選用MT2，則查塑料成型模具書表2-11得，模具制造公差等級為IT8。 型腔徑向尺寸 (8) 式中Scp—————塑件平均收縮率s Ls —————塑件外形尺寸； χ —————修正系數(shù)0.86，(查參考文獻(xiàn)[13]中2-10，取0.86）； Δ —————塑件公差值（查參考文獻(xiàn)[10]中表2-4，取0.75） δz ————制造公差,(查參考文獻(xiàn)[13]中2-11,取0.14)。 型芯徑向尺寸 式中l(wèi)s—————塑件的內(nèi)腔尺寸； 其余同上。 6.模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 6.1模架的選定 根據(jù)計算確定之后，便可根據(jù)計算結(jié)果選定本模具的模架。在學(xué)校做設(shè)計時，模架一部分可參照各模板標(biāo)準(zhǔn)尺寸來繪圖；但在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計中，應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模具，確定出標(biāo)準(zhǔn)架的形式、規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號，這樣能大大縮減模具制造周期，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。 模具尺寸確定后，需要對模具零件的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計算要，檢查選擇的框架是合適的，尤其是對于大型模具，這一點非常重要。 兩模板之間需有分模間隙，為了使在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便的拆開兩塊模板。 模架尺寸確定為：CI-3040-A60-B80-C90。本模具的模架結(jié)構(gòu)簡圖如下： 圖10 模架的結(jié)構(gòu) 6.2標(biāo)準(zhǔn)件的選用 標(biāo)準(zhǔn)件通用標(biāo)準(zhǔn)件和模具專用標(biāo)準(zhǔn)件。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套及加熱元件等。在模具設(shè)計時，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件。本模具導(dǎo)柱導(dǎo)套如圖11。 圖11 導(dǎo)柱導(dǎo)套 6.3各模板的尺寸及材料 1）A板的尺寸。A板是定模型腔板，厚度為60mm。采用材料為45鋼，調(diào)質(zhì)為230HB～270HB。 2）B板的尺寸。B板是型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚取為80mm。它要具有較高的平行度和硬度，用材料45鋼較好，調(diào)質(zhì)230HB～270HB。 3） C板（墊塊）的尺寸。墊塊＝推出行測＋推板厚度＋推桿固定板厚度＋﹙5～10﹚mm，初步選定C為90mm。墊塊是用來連接支承板與動模座板的零件，主要作用有兩個：一是動模座板與支承板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動作空間，二是是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度的要求。墊塊材料為Q235A，也可以用HT200等。該模具墊塊用Q235A制造。 7.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向。 1）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 推板模具采用推板導(dǎo)柱固定在動模座板上的形式，導(dǎo)柱主要對推出系統(tǒng)導(dǎo)向的作用。模具設(shè)置了4套導(dǎo)柱與導(dǎo)套。 7.2導(dǎo)柱設(shè)計 （1）導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 1）有頭直通式導(dǎo)柱(圖12（a）） 2）有肩導(dǎo)柱（圖12（b）、（c）） 圖12 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式 所有導(dǎo)柱必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，心部要堅韌，所以導(dǎo)柱的材料主要采用低碳鋼(20鋼）滲碳淬火，或用碳素工具鋼（T8、T10）淬火處理，硬度為50～55HRC。導(dǎo)柱的端部常設(shè)計成錐形或半球形，利于導(dǎo)柱順利地進(jìn)入套內(nèi)。 (2)導(dǎo)柱的選擇 1）凝料推板的導(dǎo)向 采用有肩導(dǎo)柱，其圖如下圖： 圖13 導(dǎo)柱 7.3導(dǎo)套設(shè)計 1）導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 圖14 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 2）導(dǎo)套的選擇 本模具導(dǎo)套圖如圖15 圖15 導(dǎo)柱 8.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 8.1脫模機(jī)構(gòu)和設(shè)計原則 在注射成型的每個循環(huán)中，必須讓塑件從模具凹模中或型芯上脫出，模具這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)被稱為脫模機(jī)構(gòu)（或稱推出機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)）。脫模機(jī)構(gòu)的作用有塑件等的脫出、取出兩個動作，即先將塑件和澆注系統(tǒng)塑料等和模具松動分離，稱之為脫出，然后將其脫出物從模具中取出來。 設(shè)計原則﹕ （1） 塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作，致使模具結(jié)構(gòu)簡單。 （2） 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動準(zhǔn)確、可靠、靈活，并具有足夠強(qiáng)度、剛度克服脫模力。 （3） 運(yùn)動靈活順暢，無卡死和過分磨損現(xiàn)象容易制造和裝配。 8.2 塑件的推出基本方式 1．推桿推出是一種基本的、而且也是一種最常用的塑件推出方式。常用的推桿形式有圓形、矩形、階梯形，本設(shè)計采用的是最基本的直推桿的形式。 2． 推桿設(shè)在脫模阻力大的地方且均勻布置。 3． 推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大處。 4.推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。 8.3塑料燈罩的推出機(jī)構(gòu) 1.大多數(shù)情況下推桿裝入模具后，端面應(yīng)與底面平齊或高出型芯底面0.05～0.10mm。 2．推桿的材料為通常用碳素工具鋼T8A，熱處理要求其硬度在50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度為Ra=0.8μm。 9.排氣系統(tǒng)的設(shè)計 9.1排氣系統(tǒng)方式 （1）利用排氣槽排氣。 （2）利用型芯、鑲件、推桿等的配合間隙；利用分型面上的間隙。 （3）利用燒結(jié)合金塞排氣。 （4）負(fù)壓及真空打氣。 對于大中型、深型腔塑件為防止塑件在頂出時造成真空而變形，還需要設(shè)置進(jìn)氣裝置。 9.2排氣槽的開設(shè)注意事項及尺寸 開設(shè)排氣槽需要注意以下幾方面﹕ （1） 根據(jù)進(jìn)料口位置，排氣槽需開設(shè)在型腔最后充滿的地方。 （2） 排氣槽應(yīng)盡可能設(shè)在便于清模的位置，這樣可防止積存冷料。 （3） 盡可能把排氣槽開設(shè)在模具的分型面上，如直接澆口排氣槽的位置。 （4） 對流速較小的塑料，可以利用模具分型面及零件配合的間隙進(jìn)行排氣。 排氣槽尺寸的尺寸，要根據(jù)塑料種類而定，深度通常為0.01mm～0.03mm，寬度為5mm～8mm。查表得聚苯乙烯排氣槽深度為0.02mm。 10.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 溫度調(diào)節(jié)的兩種方式如下： （1）加熱系統(tǒng) 對于要求較高溫度（80～120℃）的塑料，對于模具較大，且模具散熱面積大，有的時候僅僅靠注入高溫塑料來加熱模具是遠(yuǎn)不夠的，所以需要設(shè)置加熱裝置，模具通入熱水、蒸汽、或熱油的方式來進(jìn)行加熱。本次設(shè)計所用材料是熱塑性塑料，且該套模具的模溫要求為30～60℃左右，所以不用設(shè)置加熱裝置。 （2）冷卻系統(tǒng) 注射到模具的塑料熔體的溫度一般為200℃左右，熔體固體化成為塑件，在60℃左右的模具中脫模，依靠在模具內(nèi)通入的冷卻水降低其溫度，將熱量帶走。聚苯乙烯屬于較低模溫的塑料，僅僅需設(shè)置冷卻系統(tǒng)即可，采用循環(huán)水冷卻方式，只要通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。 1）這套模具內(nèi)塑料的溫度為140℃左右，塑件固化后從模具型腔中取出時的溫度應(yīng)該是在60℃以下。注射成型后的熱塑性塑料，一定要對模具有效的進(jìn)行冷卻，這樣可以使熔融塑料的熱量快速地傳給模具，讓塑料可靠冷卻定型并可快速脫模。 2）冷卻介質(zhì) 流動性較好的材料，如PS，成型溫度、模具溫度分別為200～250℃、40～60℃，一般用溫水對模具進(jìn)行冷卻。模具溫度初步選為50℃。 3）冷卻系統(tǒng)簡單的計算 ①冷卻時間的確定。查參考文獻(xiàn)[10]表4-34得，冷卻時間為20.5s。取注射時間為3.5s，脫模時間為6s，注射周期則為30s。由此可得出每小時注射次數(shù)為120次。 ②單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量 W＝120×0.0143＝17.184kg/h?！?） ③單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量 查參考文獻(xiàn)[10]表4-35可得PS的單位熱量范圍在（280～350）kJ/kg之間，可取Qs＝320kJ/kg。 ④冷卻水的體積流量qv 設(shè)冷卻水道入水口的水溫θ2為20℃，出水口水溫θ1為24℃，水的密度為1000kg/m3，水的比熱容為4.187kJ（kg·℃），根據(jù)公式得﹕ ………（9） ⑤冷卻水路的直徑d 當(dāng)qv＝5.47×10-3m3/min時，查參考文獻(xiàn)[10]表4-30可得，模具冷卻水孔的直徑d＝8mm。 ⑥冷卻水在管道內(nèi)的流速 …………………………（10） ⑦冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù) 因為水的平均溫度是23.5℃，查參考文獻(xiàn)[10]表4-31得f＝6.84，則 ……（11） ⑧冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 …………………………………（12） ⑨模具冷卻水管總長度 ……………………………………（13） ⑩冷卻水路的條數(shù)m 假設(shè)每條水路的長度l為600mm，冷卻水路的條數(shù)為 …………………………………………………………（14） 由計算可以得出，一條冷卻水道對于模具來說是合理的。 結(jié)束語 忙忙碌碌忙了一個多月，我的畢業(yè)設(shè)計課題終于完成。我在指導(dǎo)老師——XXX老師的耐心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下已完成畢業(yè)設(shè)計，從課題的選擇、開題報告的提交、具體的設(shè)計、到最后畢業(yè)設(shè)計說明書的修改，凝聚著XXX老師的辛勤和心血。我的指導(dǎo)老師——XXX老師，大一學(xué)期擔(dān)任過我們的機(jī)械制圖課程老師，他和藹可親，平易近人，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，教學(xué)過程中思維縝密，深受學(xué)生的喜愛。畢業(yè)設(shè)計這段時間里，我的指導(dǎo)老師會不時發(fā)給我們很多有用的信息，給我提供很大的幫助，有什么不懂的都可以去老師辦公室解答難題，不厭其煩地傳道授業(yè)。四年的求學(xué)生涯，始終感受到老師的諄諄教誨和無私的關(guān)愛。通過此次的畢業(yè)設(shè)計,我深深體會到要做好一件事情，需要有縝密的邏輯思維方式和恰當(dāng)?shù)姆椒?，要有耐心、要善于運(yùn)用可利用的資源來順利解決事情，而且我也深刻地認(rèn)識到，在對待一個新的事物時，一定要整體考慮，不能顧此失彼，要腳踏實地，一步一步的完成，最終取得勝利的果實。 對于本次設(shè)計我收獲很多，培養(yǎng)了本人分析和解決問題的能力 1）從設(shè)計當(dāng)初的所知甚少，到后來的學(xué)會模具的整體布局； 2）鍛煉了實際操作動手能力； 3）提高了我的繪圖水平，讓我了解到繪圖中需要注意問題，例如：尺寸的標(biāo)準(zhǔn)，約束創(chuàng)建，文字的高度等，而且比較熟練地掌握了許多快捷命令。 致謝 四年的大學(xué)生活在這個季節(jié)即將劃上一個完美的句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次新的征程。首先要感謝我的母校這些年來的培育，讓我不但學(xué)到了書本上的理論知識，而且在大學(xué)這個亞社會學(xué)會了怎樣為人處事。其次要感謝任課教師們的教誨，老師們的辛勤耕耘創(chuàng)造了我們的美好未來，特別要感謝我的指導(dǎo)老師——XXX老師，在他無私奉獻(xiàn)的幫助和耐心指導(dǎo)下，我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計。最后我要感謝我的室友、同學(xué)和朋友這些年給我的鼓勵和幫助。 由于時間不夠充裕，資料準(zhǔn)備不充分，本設(shè)計中謬誤之處在所難免，望各位教授、專家批評指正。 參考文獻(xiàn) [1]鐘日銘. 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