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XX學(xué) 院 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 題目 機器人腰部零件注塑模設(shè)計 作者 學(xué)院 機械工程學(xué)院 專業(yè) 料成型與控制工程 學(xué)號 指導(dǎo)教師 二〇一五年四月三日 XX本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明 本人聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設(shè)計），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立開展工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或創(chuàng)作過的作品成果。對本文工作做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名：（手寫） 二O一五年四月三日（打印） 摘 要 本次設(shè)計就是將機器人腰部零件作為設(shè)計模型，將注塑模具的相關(guān)知識作為依據(jù)，闡述塑料注塑模具的整體設(shè)計過程。 該畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容是機器人腰部零件的注塑模具，材料為ABS，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形狀特點以及通過對機器人腰部零件成型工藝的正確分析，確定型腔的總體布局，選擇分型面，確定脫模方式，設(shè)計澆注系統(tǒng)等；同時本文對注塑模具進行簡要介紹，對注塑模具中的主要零件進行設(shè)計計算，在設(shè)計過程中著重考慮其生產(chǎn)實際中的經(jīng)濟性和合理性。 關(guān)鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；鑲件；分型面；成型 I Abstract The processing of products.Referred to as the plastic parts.plastic molding products are widely used.Especially in the electronic instrument electrical equipment ,communication tools ,etc to obtain a large number of applications . This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is ABS divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Finally introduced product design , and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design. Key word: The plastic mold；the parametrization;；inlays；divides the profile；Model. 目 錄 誠信申明 I 摘要 II Abstract III 第一章 前言 1 1.1 模具介紹 1 1.2 模具在加工工業(yè)中的地位 1 1.3 模具的發(fā)展趨勢 1 第二章 該塑件材料分析和工藝性分析 2 2.1 材料分析 5 2.2 工藝分析 7 2.2.1 尺寸及精度 8 2.2.2 表面粗糙度 10 2.2.3 形狀 12 2.2.4 斜度 13 第三章 擬定成型工藝 14 3.1 制件成型方法 14 3.2 制件的成型參數(shù) 15 3.3 確定型腔數(shù)目 16 3.3.1計算制品的體積和重量 17 3.3.2型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點來確定 18 3.3.3模具型腔數(shù)目的確定 18 第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 19 4.1 制件在模具中的位置 19 4.1.1型腔的布置 20 4.1.2分型面的選擇 21 4.2 確定澆口形式及位置 21 4.3 主流道的設(shè)計 22 4.4 流道的設(shè)計 22 4.5 冷料穴的設(shè)計 22 第五章 成型零部件的設(shè)計 23 5.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 23 5.2 成型零部件工作尺寸計算 24 5.3 成型零部件的強度與剛度計算 24 第六章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計 24 6.1 選用標(biāo)準(zhǔn)注射模架 25 6.2 定模板與動模板的設(shè)計 25 第七章 推出機構(gòu)的設(shè)計 26 第八章 抽芯機構(gòu)設(shè)計 26 第九章 注塑機參數(shù)校核 26 9.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 27 9.2 開模行程的校核 27 9.3 模具與注射機安裝相關(guān)部分尺寸校核 27 結(jié)論 28 參考文獻 29 致 謝 30 第一章 前言 1.1 模具介紹 模具的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。模具主要類型有：沖模、鍛摸、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模、玻璃模、橡膠模、陶瓷模等。除部分沖模以外的上述各種模具都屬于腔型模，因為它們一般都是依靠三維的模具型腔是材料成型。其中塑料模約占模具總數(shù)的35％，分額最大而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。 1.2 模具在加工工業(yè)中的地位 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)濟各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。 1.3 模具的發(fā)展趨勢 20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進步的投入力度，將技術(shù)進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。 （1）注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。 （2）加強模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 （3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計制造水平。 （4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 1.4模具設(shè)計流程 通過對模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在成型過程中對模具的工藝要求，掌握模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算的方法，以達到能夠獨立設(shè)計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。畢業(yè)設(shè)計能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運用，綜合檢驗大學(xué)期間所學(xué)的知識。 本模具設(shè)計流程： 課題調(diào)研，查閱有關(guān)資料 塑件的工藝分析及工藝方案的確定 模具結(jié)構(gòu)的總體方案設(shè)計 模具的結(jié)構(gòu)參數(shù)及工藝性能參數(shù)的設(shè)計計算 模具的裝配圖、零件工作圖的設(shè)計 編寫設(shè)計說明書和技術(shù)文件 第二章 該塑件材料分析和工藝性分析 2.1材料分析 機器人腰部零件的零件圖如下圖所示，該塑件的材料為ABS，我們知道，ABS材料的表面光澤度較好，且沒有毒，顏色呈淡黃色，沒有氣味，非常適合成為人們?nèi)粘Ｐ枰?jīng)常接觸到的產(chǎn)品的材料。從相關(guān)資料可知，ABS材料輕盈，密度小，所以操作起來很方便，不費力，隨著模具工業(yè)的發(fā)展，ABS材料在模具產(chǎn)品的制造中占有不可替代的地位。相信不久的將來，塑料工業(yè)的發(fā)展也會帶來ABS材料的進一步發(fā)展，包括它的力學(xué)性能，表面光澤度等等各個方面。 圖2-1 產(chǎn)品圖 2 2.2工藝分析 本次設(shè)計的工件是機器人腰部零件，根據(jù)圖2-1，我們可以知道，該塑件比較復(fù)雜，所以我們要盡可能保證設(shè)計出的模具能夠注塑出無裂痕，劃傷，缺陷等等因素的合適的產(chǎn)品出來。 2.2.1尺寸及精度 從零件圖可知，機器人腰部零件不大，材料為ABS，密度較小，所以采用一般精度等級來制造該產(chǎn)品，具體的技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù)件一下表格： 表2.1 ＡＢＳ主要技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù) 密度ｇ／㎝3 1.02～1.16 注射機類型 螺桿式 比容㎝3／ｇ 0.86～0.98 預(yù)熱 干燥 度℃ 80～95 吸水率％ 0.2～0.4 時間ｈ 4～5 糾縮率％ 0.4～0.7 料簡 溫度 ℃ 后段 150～170 熔點℃ 130～160 中段 165～180 熱變形 溫度℃ 0.45MPa 90～108 前段 180～200 1.8MPa 83～103 噴嘴溫度℃ 170～180 抗拉屈服強度MPa 50 模具溫度℃ 50～80 拉伸彈性模量MPa 1.8103 注射壓力MPａ 60～100 彎曲強度MPａ 80 成 型 時 間S 高壓時間 0～5 硬度HB 9.7 保壓時間 15～30 后 處 理 方法 紅外線燈、烘箱 冷卻時間 15～30 溫度℃ 70 成型周期 40～70 時間ｈ 2～4 螺桿轉(zhuǎn)速ｒ/min 0.4～0.7 2.2.2表面粗糙度 塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應(yīng)越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件的要求低1～2級。塑件的表面粗糙度一般為Ra 0.8～0.2μm。 2.2.3形狀 產(chǎn)品外形尺寸為116㎜65.1㎜27.15㎜。塑件的內(nèi)外表面形狀應(yīng)盡可能保證有利于成型。 2.2.4斜度 為了便于從塑件中抽出型心或從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉傷塑件，在設(shè)計時必須使塑件內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的斜度。ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，要有足夠的脫模斜度防止頂角。 第三章 擬定成型工藝 3.1制件成型方法 根據(jù)工件的特征以及所使用的材料，我們選擇注射成型來加工這個產(chǎn)品。 3.2制件的成型參數(shù) 根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點及選定的原料ABS，可擬定如下工藝參數(shù) 塑料名稱： ABS密度（g/cm）：1.02～1.05 計算收縮率（%）：0.5 模具溫度（℃）： 50～60 注射壓力（MPa）：60～100 適應(yīng)注射機類型：柱塞式 料筒溫度 噴嘴溫度 /℃ 模具溫度 /℃ 注射壓力 /MPa 注射機類型 后/℃ 中/℃ 前/℃ 180～190 50～70 70～90 螺桿式 150～170 180～190 200～210 成 型 時 間 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（r/min） 注射時間 /s 保壓時間 /s 冷卻時間 /s 成型周期 /s 3～5 5～15 5～15 15～40 30～60 后 處 理 備 注 方 法 溫度/℃ 時間/ h 紅外線烤箱 70 0.3～1 原材料應(yīng)干燥0.5h以 3.3確定型腔數(shù)目 3.3.1計算制品的體積和重量 通過三維制圖UG軟件測量得: 單件塑件投影面積 S=5541.26㎜2 ；單件塑件體V=19381.67㎜3 查有關(guān)資料可知ABS的密度為1.02～1.05g/cm3 則單件塑件重量m=20.06g 第三章 擬定成型工藝 3.3.2 模具型腔數(shù)目的確定 1）由于該工件較小，然后考慮到注射機的成型鎖模力，我們采用一模兩腔的設(shè)計思路來設(shè)計該模具。 2）同時考慮到注射機的額定注射量以及產(chǎn)品的制作精度，模具的型腔數(shù)不能太多，所以在這里綜合以上因素，決定采用一模兩腔來制作該產(chǎn)品，故模具的型腔數(shù)目為兩個。 3.3.3模具型腔數(shù)目的確定 一模兩腔的模具所需要的鎖模力和注射量都在注射機額定的范圍內(nèi)，且制作出來的產(chǎn)品精度比較容易控制，外形不易變形，所以采用一模兩腔來制作加工機器人腰部零件這個產(chǎn)品。 第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 4.1制件在模具中的位置 4.4.1型腔的布置 主要考慮制件在分型后能保留在動模上以便脫模，并結(jié)合制件的結(jié)構(gòu)特征應(yīng)將型腔設(shè)置在定模側(cè)，型芯設(shè)置在動模側(cè)。 4.4.2分型面的選擇 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析，應(yīng)遵循以下幾項的設(shè)計原則： 1）分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大輪廓處 2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模 3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求 4）分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 5）分型面的選擇要便于模具的加工制造 6）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣 從以上幾條分型原則可知，我們應(yīng)該選擇最大的投影面積來作為分型面，同時還要考慮到模具所制造出來產(chǎn)品的加工精度以及外形尺寸，本次設(shè)計的是機器人腰部零件，通過該工件的零件圖可知，我們選擇機器人腰部零件最大的投影面作為分型面，其中分型線如下圖綠色線所示： 4.2 確定澆口形式及位置 對澆注系統(tǒng)進行設(shè)計時，一般應(yīng)遵循如下基本原則： （1）了解塑料的成型性能 （2）盡量避免或減少熔接痕 （3）有利于型腔中氣體排出 （4）防止型芯的變形和嵌件的位移 （5）盡量采用較短的流程充滿型腔 （6）流動距離比和流動面積比的校核 為了提高成型效率和綜合考慮以上的基本設(shè)計原則并結(jié)合制件質(zhì)量要求，本模具應(yīng)采用潛伏澆口，由產(chǎn)品底部進料。澆口位置如圖4—2所示 澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗公式計算 d=（0.14～0.20） 式中 d—澆口直徑（mm） —塑件在澆口處的壁厚（mm） A—型腔的表面積㎜2 d=（0.14～0.20）20303.8≈1.0mm (澆口直徑也可根據(jù)經(jīng)驗值取 d=1.0mm) 澆口錐角取 澆口傾斜角取 4.3 主流道的設(shè)計 主流道是連接注射機噴嘴與流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定錐度 1）主流道設(shè)計成圓錐型，其錐角為1～6，內(nèi)壁粗糙度Ra取0.4um 2）主流道大端成圓角，半徑r=1～3mm，以減小料轉(zhuǎn)向過度時的阻力 3）在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道盡可能短，一般小于100mm，過長則會影響流體的順利充型 4）對于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)情況下將主流道襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件，主流道襯套與定模板采用H7/m6過度配合與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合 根據(jù)系統(tǒng)工況，我們決定使模具與澆口套的配合公差為H9/f9的配合。定位圈在模具安裝調(diào)試時應(yīng)插入注射機定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機的安裝定位。定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔徑小0.2mm以下。澆口套與模板的配合為H7/m6 4.4 流道設(shè)計 流道設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失。 4.4.1流道的形狀與尺寸 該注塑模的流道的形狀與尺寸和所需要注塑產(chǎn)品的大小有直接關(guān)系，如果需要加工出來的產(chǎn)品很大的話，流道的截面就要大，相反地，如果需要注塑出來的產(chǎn)品很小的話，流道的截面就要窄，可以說，流道的大小與產(chǎn)品的大小，以及注射機的注射量，鎖模力等等各個方面都有著密切的關(guān)系。這需要根據(jù)產(chǎn)品的具體形狀尺寸來確定。 4.4.2流道的長度 具體尺寸根據(jù)型腔的太小而定 4.4.3流道的表面粗糙度 流道是注塑模具中影響到產(chǎn)品外觀以及結(jié)構(gòu)的重要因素，可以說流道系統(tǒng)的設(shè)計的好與壞直接關(guān)系到該模具加工出來的產(chǎn)品的好與壞，所以設(shè)計出合理的流道是一個優(yōu)秀模具必須具備的。設(shè)計流道的過程中，需要考慮到流道的散熱性能，以及塑料的流動性能等等多方面的因素。 4.4.4流道在分型面的布置形式 流道在分型面的布置形式如上圖4-2 根據(jù)以上設(shè)計參數(shù)校核流動比 式中 —流動比距離 Li—模具中各段料流通道及各段型腔的長度（mm） ti—模具中各段料流通道及各段型腔的截面厚度（mm） =60/3.5+37/5+4.5/5+2/2+140/2=98mm 因為影響流動比的因素主要是塑料的流動性，ABS塑料的流動性為中等，經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS允許的流動比[]=210～110，所以 〈[] 4.5 冷料穴設(shè)計 通常情況下，冷料穴位于該注塑模的動模板上面，這樣更近地接近工件，當(dāng)塑料被注射進型腔后，冷料穴就開始發(fā)揮作用了，可以使注塑出的塑件很快冷卻，從而起到了冷卻塑件，保證其力學(xué)性能的作用。流道冷料穴當(dāng)流道較長時，可將流道的盡頭沿料流前進方向延長作為流道冷料穴，以貯存前鋒冷料，其長度為流道直徑的1.5～2倍。 本模具采用Z形拉料桿，具體設(shè)計的圖4-3所示。 圖4-3 拉料桿 第五章 成型零部件的設(shè)計 5.1成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型零部件是注塑模具設(shè)計中起到?jīng)Q定因素的一部分，產(chǎn)品的外觀，綜合力學(xué)性能，精度，表面光潔度等等方面都是依靠成型零部件的精度來控制的，例如型腔、型芯、凹模板，墊板等等都屬于成型零部件，在注塑模的設(shè)計中，成型零部件的作用非常重要，把握好成型零部件之間的配合，精度等等因素是決定一副模具好與壞的根本所在，其中，成型零部件的設(shè)計主要包括以下幾個方面： 5.1.1 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)課題我們知道，型腔的結(jié)構(gòu)形式就決定了機器人腰部零件外部的結(jié)構(gòu)形式，通過分析機器人腰部零件這個產(chǎn)品，我們可以選擇整體鑲?cè)胧叫颓?，因為整體鑲?cè)胧叫颓豢梢杂行У毓?jié)約成型零部件的制作成本，并且其力學(xué)性能滿足工況要求，更換方便快捷。 5.1.2 型芯及鑲件結(jié)構(gòu)設(shè)計 我們知道，型芯和鑲件主要是用來成型機器人腰部零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成型零部件，通過分析機器人腰部零件這個產(chǎn)品，我們知道，其內(nèi)部凸臺較多，所以我們可以選擇把凸臺做成較大的鑲件來減少模具鋼的使用率，從而進一步來節(jié)省原材料，降低成本。 5.2 成型零部件工作尺寸計算 5.2.1 成型零部件性能 成型由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以一些性能： 1、必須具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高壓； 2、有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損； 3、通常進行熱處理，使其硬度達到HRC45。以上； 4、切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好； 5、熔焊性能要好,以便修理； 5.2.2 型腔、型芯工作部位尺寸計算 經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS塑料的收縮率是0.3%～0.8% 平均收縮率為: S=（0.3%+0.8%）/2=0.55% 第五章 成型零部件的設(shè)計 型腔工作部位的尺寸： 型腔徑向尺寸 型腔深度尺寸 型芯徑向尺寸 型芯高度尺寸 中心距尺寸 式中 L—塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm） l—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm） H—塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） h—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm） C—塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） x—修正系數(shù)，取0.5～0.75 △—塑件公差（mm） —模具制造公差，?。?/3～1/4）△。 各工作部位尺寸計算結(jié)果詳見相應(yīng)零件圖紙所標(biāo)明 5.3 成型零部件的強度與剛度計算 為了方便加工和熱處理，其型芯整體鑲嵌式，型腔為整體鑲嵌式。因此，型腔的強度和剛度按型腔整體式計算。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)。 5.3.1 強度、剛度計算 設(shè)計好一套模具，必須考慮到它的強度和剛度方面，因為模具是在高溫下面作業(yè)的，并且高壓，所以校核各個結(jié)構(gòu)零部件的強度和剛度是必須的。只有這樣，才能更好地使模具應(yīng)用的時間長，使用方便，維修少。 （1） 塑件成型過程中不產(chǎn)生溢料 粘度特性 塑料品種 允許變形值 [δ] 中粘度塑料 ABS ≤0.05 （2） 保證塑件的尺寸精度 塑件尺寸 經(jīng)驗公式[δ] <10 Δi/3 >10～50 Δi/[3(1+Δi)] >50～200 Δi/[5(1+Δi)] （3） 保證塑件順利脫模 [δ]〈tS=1.40.8%=0.0112 式中 [δ]—保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量； t —塑件壁厚，mm; S—塑件的收縮率。 5.3.2 型腔的側(cè)壁和底板厚度的計算 （1） 組合式矩形型腔側(cè)壁厚度的計算 對于小尺寸的模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往超過了模具材料的許多應(yīng)力，因此，強度不夠是主要矛盾，設(shè)計型腔側(cè)壁厚應(yīng)以強度為準(zhǔn)。 δmax= pHl4/32Ehs3 s=12.7mm 設(shè)允許最大變形量為δmax≤[δ]，其壁厚按剛度條件的計算式為： s= s=25mm （2）組合式矩形型腔底板厚度的計算 按強度條件，型腔底板厚度計算式為： h= 式中：h————矩形底板的厚度 （mm） B————底板總寬度 （mm） L————雙支腳間距 （mm） P————型腔內(nèi)塑料熔體壓力 （MPa） [σ]————模具材料的許用應(yīng)力 （MPa） h≥25 mm 第六章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計 6.1 選用標(biāo)準(zhǔn)注射模架 6.1.1初選注射機 1）注射量：該塑料制件單件重量m=20.06g 澆注系統(tǒng)重量的計算可以根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積 V= 1.888 粗略計算澆注系統(tǒng)重量為 1.8881.0351.95g 總體積 V塑件=（19.38+1.95）=21.33 總重量 M=21.331.035≈22.08g 聚苯乙烯的密度為1.054g/cm3 ，ABS的密度為1.02～1.05g/ 滿足注射量 V機≥V塑件/0.80 式中 V機—額定注射量（） V塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（） ≈ 26.66 或滿足注射量M機≥M塑件 式中 M機—額定注射量（g） M塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量和（g） —聚苯乙烯的密度（g/cm3） —塑件采用塑料的密度（g/cm3） g 2）注射壓力： P注≥P成型 經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS塑料成型時的注射壓力P成型=70～90MPa 3）鎖模力： P鎖模力≥1.3pF 式中p—塑料成型時型腔的壓力，ABS塑料的型腔壓力p=30MPa F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（） 各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積 F=5541.26 PF=1.3305541.26=216109.14K 根據(jù)以上的分析、計算，查相關(guān)資料初選注射機型號為：XS-Z-30,其有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下： 理論注射容量（cm）30 螺桿直徑（mm） 48 注射壓力（MPa） 319 注射行程（㎜） 330 注射方式 注塞式 鎖模力（KN） 650 拉桿內(nèi)向距（mm） 550 移模行程（mm） 200 最大模具厚度（mm） 600 最小模具厚度（mm） 250 噴嘴圓弧半徑（mm） 12 噴嘴孔直徑（mm） 3.5 最大開合模行程（mm） 160 動、定模板尺寸（㎜） 320301 拉桿空間（㎜） 435 6.1.2選標(biāo)準(zhǔn)模架 根據(jù)以上分析、計算以及型腔尺寸及位置可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。通過調(diào)用Auto CAD的燕秀工具箱模架選用。 定模板厚度：A=25 ㎜ 動模板厚度：B=40 ㎜ 墊塊厚度： C=61 ㎜ 模具厚度： H模=282㎜ 模具外形尺寸：320㎜301 ㎜282㎜ 6.2 定模板與動模板的設(shè)計 本模具的模架是Auto CAD的燕秀工具箱調(diào)出拉，已經(jīng)設(shè)計好動定各模板的相關(guān)參數(shù)。具體看圖6-1 模架參數(shù) 第七章 推出機構(gòu)的設(shè)計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮?，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構(gòu)，也稱頂出機構(gòu)。 本設(shè)計使用簡單的推桿脫模機構(gòu)和利用斜頂設(shè)計推出機構(gòu)的類型為一次推出機構(gòu)。因為該塑件的分型面簡單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用此類的脫模機構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護帶來方便，推出位置如圖7-1所示。 圖7-1 頂出機構(gòu) 第八章 抽芯機構(gòu)設(shè)計 抽芯機構(gòu)在模具的應(yīng)用中非常廣泛，主要用來加工塑件的突起或者凹下去的凸臺或者孔等等特征。 將型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，型芯或滑塊所移動的距離稱為抽芯距。一般來說，抽芯距等于脫模行程加1mm～3mm的安全距離。測得脫模行程最大為1.74mm?？扇〕樾揪酁?2.5mm。 通常情況下，工件內(nèi)部的凸起或者凹進去的特征都是由斜頂頂出來的，這樣就可以更方便地加工出合適的產(chǎn)品出來。 如下圖8-1所示，斜頂參數(shù)設(shè)計參考圖8-2的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。斜頂具體尺寸詳見零件圖。 圖8-1 斜頂計算參數(shù) 圖8-2 斜頂設(shè)計參數(shù) 第九章 注塑機參數(shù)校核 9.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 注塑模具的設(shè)計步驟已經(jīng)在上述部分有計算，校核，所以根據(jù)工況，注塑機是符合系統(tǒng)要求的。 9.2 開模行程的校核 注射機最大的開模行程S S≥h件+h澆+（5～10）=116<160 式中 h件 —塑料制品高度（mm） h澆—澆注系統(tǒng)高度 故滿足要求。 9.3 模具與注射機安裝相關(guān)部分尺寸校核 根據(jù)工況可知，模具與注射機的相關(guān)部分都能夠滿足要求，并且操作起來也很方便，快捷。 第十章 繪制圖紙并編寫技術(shù)文件 10.1繪制各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙 詳見裝配圖紙和非標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙 附本模具的工作原理： 開模時，動模部分向后移，這時塑件包在型芯上隨動模繼續(xù)后移，直至注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構(gòu)開始工作，此時斜頂作用于內(nèi)側(cè)抽芯滑塊，完成內(nèi)側(cè)抽芯動作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復(fù)位桿使推出機構(gòu)復(fù)位。 10.2編寫加工工藝和裝配技術(shù) 模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑料模具制造時應(yīng)達到以下技術(shù)要求： a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符合相應(yīng)圖樣的要求。 b、組成模架的零件應(yīng)達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應(yīng)活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求 c、模具的功能必須達到設(shè)計要求 d、為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。 10.2.1 加工要求 1）模具分型面及組合件的結(jié)合面應(yīng)很好貼合，局部間隙不大于0.02mm 2）模具成型表面的內(nèi)外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時允許不大于0.5mm圓角（分型面及結(jié)合面除外）。當(dāng)不允許有圓角時,應(yīng)在圖樣上注明。 3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按GB1804標(biāo)準(zhǔn)即孔按H13，軸按h13，長度按J14來加工。 4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按GB1184附錄一的5級。 5）導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔對模板平面的垂直度公差按GB1184附錄一的4級。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的配合按H8/f8。 6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相應(yīng)各孔配作。 7）導(dǎo)柱(直導(dǎo)柱、臺肩導(dǎo)柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。 8）導(dǎo)套（直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套）外圓與內(nèi)孔的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。 9）主流道襯套的中心錐孔應(yīng)研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺陷。 10）成型零部件：為了保證導(dǎo)向作用，動、定模的導(dǎo)柱，導(dǎo)套孔的孔距精度應(yīng)控制在0.01mm以內(nèi)。因此，必須用坐標(biāo)鏜床對動、定模鏜孔。在缺少坐標(biāo)鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動、定模合在一起，在車床、銑床或鏜床上進行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼，強度高，耐磨性好，熱處理變形小，要求耐腐蝕，調(diào)質(zhì)淬火低溫回火≥55HRC。 型芯的加工：把成型面的曲面圖通過計算機產(chǎn)生刀具加工路徑進行數(shù)控銑外形加工，再銑小型芯孔和凹臺，鉆推桿孔，加工澆口。再用電火花加工成型。 型腔的加工：把成型面的曲面圖通過計算機產(chǎn)生刀具加工路徑，留余量在數(shù)控銑上加工成型，再用電火花加工成型。 10.2.2裝配要求 1）頂出制品的推桿的端面與所在的相應(yīng)型面保持齊平，允許推桿端面 高出型面不大于0.1mm。 2）注射模的復(fù)位桿，其端面應(yīng)與模具分型面齊平，允許低于分型面大 大于0.03mm。 3）型芯、凸模、鑲件等，其尾部高度尺寸未注明公差時，其端面應(yīng)在 裝配后與其配合的零件齊平。 制品同一表面的成型腔分布在上、下?；騼赡r，裝配后沿分型面的錯邊不 大于0.05mm，并其組合尺寸不超過型腔允許的極限尺寸。 5）凸模與凹模裝配后的配合間隙，應(yīng)保持周圍均勻。 6）需保持同軸的兩個以上零件，其同軸度必須保證裝配要求，使各配合零件 能順利裝卸，活動自如。 7）模具導(dǎo)向件的導(dǎo)向部分，裝配后保證滑動靈活，無卡滯現(xiàn)象。 8）模具中供兩次分型用的拉桿、拉板裝配后，各工作面應(yīng)在同一平面內(nèi)，允許 其極限偏差為0.1mm。 9）模具裝配后兩安裝平面應(yīng)保持平，其平行度公差按按GB1184附錄一的6級。 10.2.3綜合要求 1）模具、模架及其零件的工件表面，不應(yīng)有碰傷、凹痕、裂紋、毛刺、銹蝕等缺陷。 2）經(jīng)熱處理后的零件，硬度應(yīng)均勻，不允許有脫碳、軟點、氧化斑點及裂紋等缺陷。熱處理后應(yīng)清除氧化皮，臟物油污。 3）配通用模架模具，裝配后兩側(cè)面應(yīng)進行同時磨削加工，以保證模具能順利裝入模架。 4）模具的冷卻水道應(yīng)保證暢通。 結(jié) 論 在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進度，本文所設(shè)計的是機器人腰部零件注塑模設(shè)計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 參考文獻 [1]塑料模設(shè)計手冊編寫組編著.塑料模設(shè)計手冊.（第2版）.北京：機械工業(yè)出版社，2002 [2]模具實用技術(shù)叢書編委會. 塑料模具設(shè)計制造與應(yīng)用實例.北京：機械工業(yè)出版社，2002 [3]王文廣，田寶善，田雁晨.塑料注射模具設(shè)計技巧與實例.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [4]唐志玉.塑料模具設(shè)計師指南.北京：國防工業(yè)出版社，1999 [5]馬金駿.模具制造工藝.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1994 [6]賈潤禮，程志遠.實用注塑模具設(shè)計手冊.北京：中國輕工業(yè)出版社，2000 [7]黃毅宏，李明輝.模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社，2007 [8]王永平. 注塑模具設(shè)計經(jīng)驗點評.北京：機械工業(yè)出版社，2004 [9]宋滿倉，黃銀國，趙丹陽. 注塑模具設(shè)計與制造實戰(zhàn).北京：機械工業(yè)出版社，2003.4 [10]李秦蕊. 塑料模具設(shè)計.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006 [11]高濟.塑料模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1993 [12]張孝民.塑料模具技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2003 [13]鄒繼強.塑料制品及其成型模具設(shè)計. 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