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南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計(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 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。 指導教師評語： 譯文語句通順，專業(yè)詞匯較準確，基本符合規(guī)范和畢業(yè)設計相關(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計生產(chǎn)翹曲測試樣本以及為了獲得殘余熱應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計軟件UG進行模具的設計。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?shù)奶砑觿⒓訜崴芰献⑸錂C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，包括反復修改加工，在模具設計任務中，設計模具明確附加幾何結(jié)構(gòu)，核心方面通常包括相當復雜的凸凹面[5]。 為了設計模具必須考慮許多重要的設計因素。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力或壓力對產(chǎn)品尺寸的影響。熱誘導應力主要發(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離冷卻管道區(qū)域的冷卻效果好。不同的溫度導致不同的收縮，不同的收縮導致熱應力而顯著的熱應力可能會導致翹曲問題。因此，在冷卻階段對注射工件進行殘余熱應力模擬分析是非常重要的[ 8 ] 。通過了解熱應力的分布特點，可以預測殘余熱應力引起的變形。 本文介紹了注塑模具設計生產(chǎn)翹曲試樣以及為了獲得殘余熱應力影響而在模具中執(zhí)行熱分析。 2. 方法 2.1 設計翹曲測試樣本 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計 本節(jié)介紹了設計生產(chǎn)翹曲測試標本時，在模具的設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計的第四個構(gòu)思被應用。在模具設計中，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的標準模架最終被使用。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 模具已設計了夾緊壓力，鎖模力應高于內(nèi)部腔力（反作用力）以避免飛邊的發(fā)生。 以提供的標準模架尺寸為根據(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，還設計了4mm寬，0.5mm厚的澆口。 在模具設計時，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。這可能會導致熔融塑料更容易固化。所以在設計時應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計來說是很重要的一點?；谶@點，模腔的布局一般都是對稱的。 另一個設計方面是考慮到了氣孔設計。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。然而當模具閉合時，可能會導致空氣閉于型腔內(nèi)，導致塑件注射不足或不完整。設計足夠多的通風孔以確保型腔內(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。拉料桿設置與凸模的中心位置，在模具打開時不僅承擔拉著塑件到適當?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塑性極限。圖6所示的是分析的負載模型。 圖6 負載模型分析的產(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，可繪制出時間響應曲線以分析殘余熱應力對制件的影響。圖8所示是繪制時間響應曲線所選的節(jié)點。 圖8 繪制時間響應曲線所選的節(jié)點 圖9到圖17顯示了在圖8中被標注的不同節(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致溫度上升。溫度保持不變直到冷卻階段開始，從而導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的。繪制的曲線圖僅僅顯示了在周期內(nèi)溫度能達到的最大值。 冷卻階段是決定殘余熱應力的最關(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。最遠的區(qū)域節(jié)點284，雖然遠離冷卻管道，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)生壓應力以及由于發(fā)生不均衡的收縮導致翹曲。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。對設計師來說設計一副殘余熱應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力圖。 圖18 荷載增量1下的等效應力圖 圖19 荷載增量14下的等效應力圖 圖20 荷載增量16下的等效應力圖 圖21 荷載增量23下的等效應力圖 在關(guān)鍵的127節(jié)點，選定產(chǎn)品的最大拉應力進行分析。應力應變曲線和應力負載增量曲線。如圖22和23 圖22 應力應變曲線 圖23 應力與負載增量曲線 參考負載應力曲線如圖23,它很清楚表明產(chǎn)品在增加拉力載荷，直到它達到了23的負載因數(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載分析。但是在未來，應當確定產(chǎn)品情況，以便在其他各種負載情況下執(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)來設計的模具已經(jīng)使產(chǎn)品質(zhì)量達到最高。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力對試樣的影響，對加載拉應力的分析也可以預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工學部發(fā)行出版了本文。 參考文獻 附件2：外文原文（復印件） 畢業(yè)設計（論文）說明書 暖色口杯注射模設計 系 別: 汽車與機電工程系 專 業(yè): 模具設計與制造 班 級: 模具05（1）班 姓 名: 學 號: 指導老師: 2007年12月20日 目 錄 引言..........................................2 1產(chǎn)品設計求.......................................3 2塑件的分析.......................................3 3材料的分析選用...................................3 4成型設備的選擇...................................4 5塑件注射工藝的選擇...............................5 6分型面的選擇.....................................5 7推出方式的選擇...................................5 8模架的選擇.......................................6 9校驗模架的合適性.................................7 10澆注系統(tǒng)的選擇..................................8 11斜導柱的設計....................................9 12支撐板設計.....................................10 13導向機構(gòu)的設計.................................10 14冷卻系統(tǒng)的設計.................................10 15開合模過程.....................................11 16成型工藝卡.....................................12 參考文獻......................................13 暖色口杯注射模設計 模具設計與制造05（1）班 摘要：在生活快節(jié)奏的二十一世紀，人們對自己的生活用品等要求越來越高，淘汰也非常厲害。生活用品要求的提高也帶動著模具行業(yè)。使模具的結(jié)構(gòu)、精度等要求都提高。本模具是一個“暖色口杯”的注射成型模具。它采用點澆口，需要進行側(cè)向分型，模具結(jié)構(gòu)緊湊。使得本模具的設計一目了然。 關(guān)鍵詞：生活用品 模具 注射 CAD/CAM 造型 軟件 前 言 在科學技術(shù)飛快發(fā)展的當今社會，現(xiàn)在人們的環(huán)保意識很強，而本次設計的暖色口杯是人們必須的日常生活用品，所以塑件的選材就非常重要，必須無毒，因而選用了PP材料。在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。人們對產(chǎn)品要求其獨具個性，特別是一些生活用品，不僅要求它要實用，還要求它外觀漂亮，美麗的外觀以及產(chǎn)品的環(huán)保性吸引著每個人的眼球。 本次模具設計采用傳統(tǒng)設計加軟件設計相結(jié)合。本設計開始采用傳統(tǒng)設計方法對相關(guān)參數(shù)進行計算，初步選擇注射機、模架。依照塑件的實際情況，選出合適的澆口位置和分型面，設計出推出方式。同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗。 目前，口杯的樣式越來越多，外觀也越來越復雜。因而模具的要求也越來越高，設備也更先進，制造工藝也比以前要更有難度。在這樣的市場中要有立足之地，對我們設計人員是一個相當大的考驗，設計人員必須多掌握幾種軟件。設計出來的東西要有創(chuàng)新才行。這樣才不會被淘汰。 一、產(chǎn)品設計要求 零件名稱：暖色口杯 生產(chǎn)批量：小批量 要求設計模具一套 圖一（工件圖） 二、塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度以及表面質(zhì)量的分析 1） 結(jié)構(gòu)的分析 該塑件復雜曲面較多，口杯的杯體以及手柄都是曲線，并非圓弧。給模具的設計制造帶來了一定的難度。所以采用了PRO/E等軟件進行設計，減少設計難度。 2） 精度的分析 塑件的精度等級為6級 3） 尺寸的分析 該塑件為口杯，口杯尺寸不是很大。復雜曲線的尺寸比較難標。塑件的厚度不均勻。 4） 表面質(zhì)量的分析 由于本次設計的塑件是人們的日常生活用品口杯，表面質(zhì)量是否光滑影響著人們對本產(chǎn)品的選購。所以表面質(zhì)量及粗糙度等是非常重要的。 三、材料的分析及選用 本次的塑件材料為聚丙烯（PP），聚丙烯無色，無味，無毒。PP材料不吸水，光澤好，易著色，是很好的制造口杯的材料。它產(chǎn)品質(zhì)量輕，任性好，耐化學性好。PP為結(jié)晶聚合物，在通用塑料中，PP的耐熱性最好，能在沸水中煮，所以很適合制造口杯。PP成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔，凹痕及變形。但是PP尺寸精度低，剛性不足。脫模后容易變形，易老化，變脆。注射成型模具必須設計能充分進行冷卻的冷卻回路。PP的這些性能可使它用于各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。 材料工藝分析： 表為PP塑料注射成型工藝參數(shù) 塑料品種 結(jié)構(gòu)特點 使用溫度 化學穩(wěn)定性 性能特點 成型特點 主要用途 聚丙烯（PP） 結(jié)晶型高聚物 大于-15攝氏度 具有多面性，耐濕性很好，除了強氧化劑和非極性溶劑外，PP對化學侵蝕有很強的抵抗力 低溫時變脆,不耐模易老化，流動性，成型性好， 結(jié)晶料，吸濕性好，易發(fā)生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解 適于制作一般機械零件,耐腐蝕零件和絕`緣零件以及盆，桶，家具等等 密度ρ/(kg.dm) 導電性 吸水性 成型收縮率s 熔點 t/℃ 成型溫度 t/℃ 0.90~0.91g/cm3 低 無 1.0-2.5% 164--170攝氏度 160-220℃ 抗拉屈服強度σt/Mpa 抗老化性 拉伸彈性模量Ｅt/Mp 抗 酸 堿 性 導 熱 性 抗 酸 堿 性 大于650MPa 良好 大于3700MPa 極 高 極 低 極 高 四、成型設備的選擇 經(jīng)過計算分析，得出制件的體積V=98846 mm3 ,投影面積為7350mm2 采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu),考慮其尺寸、注射時所需壓力和工廠現(xiàn)有設備等情況，初步選用注射機為XS-ZY-500型。 五、塑件注射工藝的選擇 根據(jù)查表和實際情況，PP材料的成型工藝參數(shù)可作如下選擇。在試模時，可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整。 PP材料的成型工藝表： 工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 預熱和干燥 溫度t/℃ 80～120 注射壓力p/Mpa 70～120 時間 τ/h 1～2 料筒溫度t/℃ 后段中段前 段 180～200 200～220 160～170 成型時間τ/s 注射時間 0～5 保壓時間 20～60 噴嘴溫度t/℃ 170～190 冷卻時間 15～50 總周期 40~120 模具溫度t/℃ 40～80 螺桿轉(zhuǎn)速n/（r·） 30～60 六、分型面的選擇 分型面的選擇： 在模具設計中，分型面的選擇非常重要，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。分型面應該選擇在塑件的最大體積處。分型面的選擇，與制件的如何推出也有一定的聯(lián)系。所以分型面的選擇一定要使推出容易。 分型面如圖所示： 圖二 （分型面的選擇） 在此處選擇分型面，既降低了設計制造的難度，又不影響制件的使用性能，推出也最為容易。 七、推出方式的選擇 此模具的型芯在動模，開模后塑件因制件的結(jié)構(gòu)作用會留在動模一側(cè)。根據(jù)制件的結(jié)夠，推板推出制件，制件沒有推出的痕跡，推出也相對平穩(wěn)，推件板推出力的作用面積大而均勻。所以此制件的推出方式選擇推件板推出。 八、模架的選擇 （1） 選用模架 塑件為一口杯，見圖一。材料為PP，推出方式為推件板推出。 模具的設計要求：采用進料方式（不會影響制件外觀），一模一腔，推件板推出。設備：XS-ZY-500 根據(jù)以上要求，參考標準模架形式，選用A4型標準模架，如圖所示： （2） 確定型腔壁厚 查手冊可得聚丙烯的收縮率為s為0.4~0.7,取Scp=0.5塑件公差取自由公差MT6 塑件高度尺寸為80mm手冊型腔允許變形量[δ]＝Ｓt＝0.007Ｘ3＝0.021查手冊得型腔壁厚經(jīng)驗數(shù)值： P取55MPa E=2.11*104 C取0.031 按強度計算條件計算得：型腔底版厚度h=28.5mm 型腔側(cè)壁厚s=43.5mm （3） 計算型腔模板周界尺寸 一模一腔排列如下圖所示，計算模板長度 L=A+B=2+105=107mm S=W+V=2+105=107mm 確定模板周界尺寸: 根據(jù)上步計算的結(jié)果的長寬尺寸分別為107mm和107mm, 型腔側(cè)壁厚s=43.5mm(取50mm)，經(jīng)考慮型腔大小選用215x215mm 。 確定模板厚度及選擇框架尺寸: 根據(jù)型腔底版厚度h=28.5mm（取30mm），型腔深度85mm，查標準模架手冊確定型腔板（Ａ板）厚為115mm 墊板的厚度=工件的內(nèi)腔高度+兩塊板厚度+5-10（安全高度） =80+20+10=110mm 九、校驗模架的合適性 所選的注射機為XS-ZY-500型， 注射機XS-ZY-500型的主要參數(shù)如下： 標稱注射量500cm 模具最大厚度450 模具最小厚度300 模板最大行程500 注射行程200 模板尺寸700X800 墊塊高度有100、125和160三種 1)、最大注射量校核： 經(jīng)計算得塑件的體積：V=98846mm，且一模一腔，滿足注射量500 cm的要求 2)、模具厚度與注射機裝模高度校核： Hm=40+115+110+85+45+40=435mm 而注射機Hmax=450mm，Hmin=300m 滿足Hmin≤Hm≤Hmax 經(jīng)上面計算注射機完全滿足裝模要求 3）、開模行程校核 查模具設計與加工手冊得XS-ZY-500注射機的最大開模S=500。 由公式： Smax≥H1+H2+（5~10） =85+85+（5~10） =180mm 式中：H1——塑件推出距離（MM） H2——塑件高度（MM） 由上式得知開模滿足要求 結(jié)論:根據(jù)校核XS-ZY-500注射機能夠滿足模具使用要求 十、澆注系統(tǒng)的設計 1 主流道分流道設計 根據(jù)模具設計與加工手冊查得XS-ZY-550型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸： 噴嘴前端孔徑：d0=φ3、φ5、φ6、φ8mm四種 噴嘴前端球面半徑：R=18mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系： R=Ro+（1~2）mm D=do+（0.5~1）mm 取主流道球面半徑R=19mm 取主流道的小端直徑d=9mm 為了便于將凝料從主流道中撥出, 將主流道設計成圓錐形,其錐角為(2~4)度。 表面粗糙度Ra為0.4μm。 2 成型零件（型心、型腔）重要尺寸的計算 1）、型腔尺寸計算： 類型 塑件上的尺寸 計算公式 制造公差△ 收縮率 計算結(jié)果 型腔尺寸 80 DM=(D+DScp%-3/4△)δmm 0.76 ０．４%～０．７% 11 0.36 24 0.44 59 0.64 45 0.56 型腔高度尺寸 85 HaM=(Ha+HaScp%-2/3△) δmm 0.88 2）、型芯尺寸計算： 型芯尺寸 74 dM=(d+dScp%+3/4△) δ mm 0.76 0.4%～0.7% 60 0.64 型芯高度 80 HaM=(Ha+HaScp%+2/3△) δmm 0.76 注：模具的制造公差δz一般取△/3，考慮到模具經(jīng)濟加工技術(shù) 十一、斜導柱的設計 由于本次的是口杯，設計的口杯需要進行側(cè)向分型。所以必須設計一套斜導柱。斜導柱一般為200--250,最好為220. 斜導柱的總長為：LZ=95*cos220=102mm 十二、支撐板的設計 支撐板需要具有高度的平行度和必要的硬度和強度，所以應結(jié)合動模成型部分受力狀況進行厚度計算。計算得塑件在分型面上的投影面積大約為70cm2左右,所以取支撐板厚度為30mm。 十三、導向機構(gòu)的設計 導向機構(gòu)是保證動、定?；蛟谏稀⑾履：夏r，正確地定位和導向的零件。導向機構(gòu)起著定位、導向作用，還承受一定的側(cè)向壓力。 十四、冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻系統(tǒng)的設計，關(guān)系著模具制造出來的制件的質(zhì)量。而冷卻水道應該盡量多、截面尺寸應盡量大；由于塑件的壁厚還算比較均勻，本次設計的水道孔邊至型腔表面距離為15mm。水道出入口的布置情況如下圖： 十五、開合模過程 開模時，塑件包緊在凸模13上隨動模部分一起向下移動，與塑件相連的主流道凝料從澆口套中拉出。與此同時，在斜導柱15的作用下，在斜滑塊9隨動模后退的同時，斜滑塊在推見板的導滑槽內(nèi)分別向兩側(cè)移動，進行動側(cè)向分型。 動模繼續(xù)向下移動，當推出機構(gòu)工作時，推桿20推動推件板7把塑件從凸模13上脫下來。 合模時，推件板7靠推桿20復位，斜滑塊9由斜導柱15驅(qū)動復位，同時在它們的外側(cè)由楔緊塊10鎖緊，以使其在注射塑料溶體時產(chǎn)生的成型壓力的作用下不發(fā)生位移。 暖色口杯的注射模具成型工藝卡： 工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院 注射工藝卡片 資料編號 車間 模具教研室 共 頁 第 1 頁 零件名稱 暖色口杯 材料牌號 PP 設備型號 XS-ZY-500 裝配圖號 材料定額 每模件數(shù) 1 零件圖號 單件質(zhì)量 188g 工裝號 材料干燥 設備 溫度℃ 80～120 時間h 1～2 料筒溫度 后段℃ 180～200 中段℃ 200～220 前段℃ 200~220 噴嘴℃ 170～190 模具溫度℃ 40～80 時間 注射/s 0～5 保壓/s 20～60 冷卻/s 15～50 壓力 注射壓力MP 70～120 背壓MP 后處理 溫度℃ 烘箱 時間定額 輔助min 時間h 單件min 檢驗 編制 校對 審核 組長 車間主任 檢驗組長 主管工程師 總結(jié)： 經(jīng)過本次畢業(yè)設計，我發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處，對軟件的應用操作不夠熟練等。同時，我也學到了不少知識。對AutoCAD、PRO/E軟件有了更多的了解。運用起來也更加熟練了。對模具的結(jié)構(gòu)以及模架等等的選擇有了進一步的了解。也鍛煉了我的自學能力。這次畢業(yè)設計是我人生的一大財富。我會在今后的工作中，多加強一些不足的地方。使自己的專業(yè)知識更加鞏固。 參考文獻： 1《模具設計指導》.史鐵梁主編. 北京：機械工業(yè)出版社， 2003年8月 2《中國模具設計大典》.李德群 唐志玉主編. 南昌：江西科學技術(shù)出版社，2003年1月 3《模具設計與制造》.昱北主編. 北京：北京大學出版社，2005年8月 4《模具設計》.曾霞文主編.西安：西安電子科技大學出版社，2006年8月 5《塑料成型工藝與模具設計》.屈華昌主編. 北京：機械工業(yè)出版社， 1995年 6《實用模具設計簡明手冊》.鄧明主編. 北京：機械工業(yè)出版社，2006年1月 7《模具CAD/CAM實訓教程》.李樹軍主編.北京：國防工業(yè)出版社，2006年4月 8《塑料模具設計與制造》.申開智主編.北京：化學工業(yè)出版社，2006年2月 9《注塑模具設計與生產(chǎn)應用》.張國強主編.北京：化學工業(yè)出版社，2005年2月 10相關(guān)的模具設計制造網(wǎng)站: http://www.molds.cn/default.asp模具網(wǎng)http://www.molds.cn/default.asp中國塑料模具網(wǎng)http://www.dgmold.cn/Forum/ForumMain.aspx珠三角模具網(wǎng) http://dx.mouldbbs.com/中國模具論壇