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沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)論文 題 目： 鎖蓋模具設計30×58×5 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 1102 學生姓名： 吳宗坤 指導教師： 陳慧珍 論文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期： 2015 年 6 月 4 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1102班學生：吳宗坤 畢業(yè)設計（論文）題目：鎖蓋模具設計30×58×5 畢業(yè)設計（論文）內容：A1圖紙一張，A3圖紙4張（裝配圖，零件圖）；計算說明書一份（A4紙，小四字31頁）。 畢業(yè)設計（論文）專題部分：注塑成型的工藝方案及模具結構的分析和確定 起止時間：2015年3月16日-2015年6月1日 指導教師簽字： 年 月 日 摘要 本課題的研究目的：檢驗理論知識掌握情況，將理論與實踐結合；逐步掌握進行模具設計的方法、過程，為將來走向工作崗位進行科技開發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎；培養(yǎng)自己的動手能力、創(chuàng)新能力、計算機運用能力。 論文根據(jù)工程實際的需要完成鎖蓋的注射模設計。在設計中采用塑料注射成型論文中具體分析了產品的工藝性,確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設備,確定了模具制作的總體方案,分析并解決了模具的總體結構和各工作部分的具體結構,并進行了一些必要的尺寸計算和強度的校核。論文中還對分型面、澆注系統(tǒng)、脫模機構和溫度調節(jié)系統(tǒng)進行了分析設計，完成了工件工程圖設計，圓滿完成了模具設計所要求的各項工作。 本文中針對鎖蓋注射模具制定出合理的設計結構，其中包括成型部分及其零部件設計，澆注系統(tǒng)設計，脫模機構設計，冷卻系統(tǒng)設計等。根據(jù)分析，設計了一套塑料注射模具，并對模具以及主要零件進行了CAD繪圖。 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”。在塑料制品生產過程中，模具的設計是相當重要的一環(huán)；因為模具的好壞直接影響到塑件質量，以及價格的高低。所以作為一名模具設計者，應該具備以下基本要求：模具的結構基本合理；能夠實現(xiàn)塑件的自動脫模；在此基礎上盡可能優(yōu)化結構，降低優(yōu)化結構和成本。 國內的發(fā)展情況；目前國內模具行業(yè)的基本情況是，隨著輕工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅發(fā)展，模具設計制造日漸受到人們廣泛關注，已形成一個行業(yè)。目前存在的主要問題是：目前雖然我國從事塑料設計的人員不少，但大多專業(yè)知識不夠豐富，沒有受過系統(tǒng)專門系統(tǒng)的訓練，所以高水平的設計人員不多；專業(yè)書籍缺乏，沒有一套我國自己的設計理論與設計數(shù)據(jù)，大多數(shù)模具設計者都是依靠自己的設計經驗來設計新的模具，知識更新很慢；從設計結構上看，我們的設計還不夠細致，許多細節(jié)考慮的欠周到，以至于模具使用受命不長，特別是冷卻系統(tǒng)和熱流道技術，在這方面與國外的差距更大；從加工工藝水平看，主要是設備水平不高，專門設備使用的少，加工出來的模具表面精度很難達到國外水平，檢測手段落后，模具裝配水平不高，導致容易出現(xiàn)溢料或錯位現(xiàn)象。 國外的模具發(fā)展狀況具體表現(xiàn)特征：集成化技術，現(xiàn)代模具設計制造系統(tǒng)不僅應強調信息的集成，更應該強調技術人和管理的集成。在開發(fā)模式制造系統(tǒng)時強調“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作機制集成及人員集成，這更適合未來制造系統(tǒng)的需要。 關鍵詞：注射模具； 澆注系統(tǒng)； 脫模機構； 冷卻系統(tǒng) Abstract This topic research purpose: to test the theoretical knowledge to grasp the situation, the combination of theory and practice; gradually master the method and process of mold design, is the future direction of job of science and technology development and write a scientific paper base; culture their practical ability, innovation ability, the computer skills. The design of the injection mold for the lock is completed according to the actual need of the project..?In the design of a plastic injection molding the specific analysis of the products of the process, identified the plastics processing parameters and the molding equipment, to determine the overall scheme of mould making, to analyze and solve the general structure of the die and the working part of the concrete structure, and make the necessary size calculation and strength check.?The paper also parting surface, gating system, demoulding mechanism and temperature regulation system for the analysis and design, completed the design of engineering drawing workpiece, the successful completion of the work required by the die design. In this paper, a reasonable design structure for the injection mold of the lock cover is made, including the design of the molding part and its parts, gating system design, the design of the mould release mechanism, cooling system design, etc..?According to the analysis, a set of plastic injection mould is designed, and the CAD drawing of the die and the main parts is designed. Die industry is the basic industry of the national economy, known as the mother of industry ".?In the production process of plastic products, the design of the die is a very important one. Because the mold directly affects the quality of plastic parts, and the price level..?So as a mold designer, should have the following basic requirements: the mold structure of the basic and reasonable; can realize the automatic stripping of plastic parts; on this basis, as far as possible to optimize the structure and reduce the cost structure and optimization. Domestic development; is the basic situation of domestic mold industry, along with the fast development of the light industry and automobile manufacturing, mold design and manufacturing increasingly people's extensive concern, and has formed an industry.The main problems are: Although many of our staff engaged in plastic design, but most professional knowledge is not rich enough, no special training system is a system, so not many high level designers; lack of professional books, not a set of our own design theory and design of data, most of the mold designers is to design a new mold design rely on their own experience, knowledge update slowly; from the point of structure design, our design is not detailed enough, many of the details considered less thoughtful, so that the mould service life is not long, especially in cooling system and hot runner technology, the greater the gap with foreign countries; from the processing level, is the main equipment level is not high, the use of specialized equipment, precision mold surface processing is hard to reach the level of foreign countries, detection means backward, the mold assembly level is not high, prone to cause overflow or dislocation. The specific features of the development of the mold abroad are: integrated technology, modern die design and manufacturing system should not only emphasize the integration of information, but also emphasize the integration of technology and management..?In the development of mode manufacturing system, the concept of multi integration is emphasized, that is, the integration of information, intelligence and the mechanism of the serial parallel operation and the integration of personnel, which is more suitable for the future manufacturing system. Keywords:injection mould; gating system; mould release mechanism; cooling system 目 錄 第一章引言…………………………………………………1 第二章塑件的工藝分析 ……………………………………2 2.1 塑件的工藝性分析………………………………………2 2.2 塑件的結構和尺寸精度…………………………………3 2.3 計算塑件的體積和質量…………………………………4 2.4 注射機的初選……………………………………………4 第三章分型面選擇和澆注系統(tǒng)設計………………………6 3.1 注射分行面的選擇………………………………………6 3.2 澆注系統(tǒng)的設計…………………………………………7 第四章成型零件的設計……………………………………12 4.1 模具型腔的設計結構……………………………………12 4.2 型芯的結構設計…………………………………………13 4.3 成型零件的尺寸確定……………………………………13 4.4 標準模架選用……………………………………………15 4.5 成型型腔壁厚校檢………………………………………17 第五章頂出機構的設計……………………………………19 5.1 頂出機構的分類…………………………………………19 5.2 頂出機構的結構組成……………………………………19 5.3 結構分類…………………………………………………19 5.4 結構設計要求……………………………………………19 5.5 結構設計…………………………………………………19 5.6 頂出機構的設計原理……………………………………20 第六章冷卻系統(tǒng)的設計……………………………………22 6.1 冷卻系統(tǒng)設計……………………………………………22 6.2 冷卻系統(tǒng)計算……………………………………………22 6.3 冷卻時間確定……………………………………………23 6.4 冷卻系統(tǒng)設計原則………………………………………23 6.5 冷卻系統(tǒng)的結構形式……………………………………24 第七章 排氣系統(tǒng)……………………………………………25 第八章成型設備有關參數(shù)校核……………………………26 8.1 注射壓力校核……………………………………………26 8.2 鎖模力校核………………………………………………26 8.3 開模行程校核……………………………………………26 第九章模具特點和工作原理………………………………28 9.1 模具的特點………………………………………………28 9.2 模具的工作過程…………………………………………28 結論……………………………………………………………29 參考文獻………………………………………………………30 致謝……………………………………………………………31 第一章 引言 在塑料制品制作成型的時候，模具的產生是其中必不可少的步驟；不斷發(fā)展的先進制造技術使人們不再完全地依靠產品圖或產品樣件來設計和制作模具,工程技術的使用讓產品的圖樣資料,包括產品模具本身,都能作為模具的設計依據(jù)。塑件的生產能力在接受復制國外的塑件制造工藝方面超越了他們,因此我們的設計方法和過程都發(fā)生了改變，我們還可以顛倒模具設計的順序來設計型腔，然后照著我們新穎的設計完成我們的設計。 塑料東西的成功制造是塑料變成有用東西的必不可少的步驟。塑料成型方法已達40多種。這里最為重要的是注射，吹塑和壓制等。它們幾乎占了整個塑料成型的85%；這里面以注射站的最多，占據(jù)了塑料成品的30%以上。注射模具制造是熱塑性塑料制造中必不可少的一種方法，所知的熱塑性的塑料基本都是以這樣的方式造出來的，只有隔路幾種熱固性塑料是用注射模塑制造的。 1 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 塑件的工藝分析 第二章 塑件的工藝分析 我設計的塑件是我們日常生活中經常接觸的鎖蓋，它的零件圖為圖2-1。 我設計的塑件所采用的材料是黑色酚醛塑料，生產的類型是大批量的生產制造。 圖2-1 零件圖 2.1 塑件的工藝分析 材料：黑色酚醛樹脂（PF） 2.1.1PF性能分析 固體酚醛樹脂是無色或者黃褐色透明物，市場出售的往往是加染色劑的有各種顏色，有顆?；蚍勰畹摹？梢猿惺苋跛岷腿鯄A的腐蝕，和強酸放在一起會發(fā)生分解現(xiàn)象會破壞材料，和強堿放在一起會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象這都是要注意的。不會溶到水中，會溶到丙酮、酒精等有機溶劑里面所以這類產品絕對不能用酒精清洗。是苯酚與甲醛縮聚獲得的分為：線型酚醛樹脂、油溶性酚醛樹脂等。 2.1.2 工藝條件 工藝條件見表2.1 表2.1 工藝條件 工藝條件 注射機類型：柱塞式 螺桿轉速：40-80r/min 噴嘴溫度：90-100℃ 料筒前端溫度：70-100℃ 料筒后端溫度：40-50℃ 模具溫度：160-169℃ 注射壓力：98-147MPa 背壓：0-0.49MPa 注射時間2-10s 保壓時間：3-15s 硬化時間：15-50s 成型周期：45-120s 成型收縮率：0.006% 成型溫度：146-180℃ 成型壓力：7-42MPa 2.1.3 成型特性 我選的材料剛性特別好，形狀不容易改變，特別不怕熱還非常不怕磨損，沒有定形料,而且不容易進水,能讓流動性更強點，不讓塑件里面有氣泡應該先把塑料弄干；流動性較差，特別容易分解，特別是在高溫下與金屬接觸特別容易分解；分解溫度是200°C左右。塑料分解師會產生刺激性的味道還會產生腐蝕；成型的溫度范圍小，所以得嚴格控制料溫度，濕度；我們選擇螺桿式注射機還有直通噴嘴，孔徑應該加大一點，這樣能防止死角滯料的產生，滯料應該馬上弄干凈；模具澆注系統(tǒng)都是由短又粗的而且澆口特別大，不讓有死角產生的滯料，模具應該進行有效的冷卻，它的表面應該有一層鉻。 2.2 塑件的結構和尺寸精度 2.2.1 結構分析 模具的開發(fā)制造，這個零件屬還沒到特別復雜的程度。我們這次設計制造的東西是非常普通的鎖蓋，結構不是太難，特別對稱，不用設計得太細致，強度要求也不高。 2.2.2 尺寸精度分析 從塑件的厚薄成都上來看,壁厚最大的地方是5mm,壁厚都很平均，在差您的有棱有角的地方要弄上圓角，可以不讓這個地方出現(xiàn)瑕疵，制作的東西不是特別大。 2.2.3 表面質量分析 該零件的表面要沒有尖刺、毛邊、氣孔、和熔接痕等缺陷，沒有特別高的表面質量要求，所以比較容易實現(xiàn)。 經過那么多的討論可以知道，我們的作品可以選擇注射成形生產。因為我們設計的東西普及率非常高所以得大量的生產，我們用注射制造技術可以使我們賺得錢更多。 2.3 計算塑件的體積和質量 算出塑件的重量是為了選注塑機和確定模具型腔的數(shù)量。 計算塑件的體積：V = 8.5 cm（單個） 計算塑件的質量：依據(jù)設計手冊可以查到密度為ρ = 1.06 kg/dm 塑件質量：M = Vρ＝0.8495 g(通過3D軟件測量得到) 2.4 注射機的初選 有我設計的產品算出來的重量，挑選設備型號規(guī)格，當設備沒有對型腔的個數(shù)進行控制的時候，我們應該考慮這下面的因素： 我選的是一模四腔的模具結構，相到產品外形大小，注塑時必須達到的壓力和工廠現(xiàn)有設備情況，我們應該選擇注塑機XS-Z-60型。 根據(jù)解析，可以知道鎖蓋塑件的體積為8.5cm3，想到設計的是4個腔還得加上澆注系統(tǒng)產生的廢料及冷凝料，經過我查找過的塑料膜設計手冊里面的國產的注射機技術規(guī)范及特性，可以選擇XS-Z-60，以下表2.2為其技術規(guī)格。 表2.2 XS-Z60技術規(guī)格 XS-Z60技術規(guī)格 理論注射容積(cm3) 60 螺桿的直徑(mm) 38 注射壓力(MPa) 180 注射速率(g/s) 70 塑化能力(g/s) 35 螺桿轉速(r/min) 0～200 鎖模力(KN) 500 拉桿的有效距離(mm) 220*300 移模的行程(mm) 180 模具最大厚度(mm) 200 模具最小厚度(mm) 70 鎖模形式 雙曲肘 模具定位孔直徑(mm) 55 噴嘴球半徑(mm) SR12 噴嘴口空孔徑(mm) 4 模板尺寸(mm) 160*250 31 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 分型面的選擇和澆注系統(tǒng)設計 第三章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設計 3.1 注射分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式和塑件形狀、脫模方法、模具類型以及排氣條件、澆口形式等都有很大的關系，據(jù)我所知的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面等。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 挑選分型面的基本規(guī)矩是：保持塑料整體表面整潔；分型面可以方便氣體的自由進出；應該盡可能讓分型面在開模時塑件停在動模一側；應該方便保持塑件的精度要求；分型面應該簡單適用而且方便加工；時刻盯緊側向分型面與主分型面的星對方位；分型面應該和成型設備的參數(shù)相匹配；考慮脫模斜度的影響。 3.1.3 分型面的選擇 ⑴ 確定成型位置 模具與注射機選好后還得讓他們的生產能力差不多，從而加大生產效率和經濟性，而且得保證產品的整體質量，模具在計劃制作時應該確定型腔的多少，最常用的有以下幾種：根據(jù)是不是省錢而確定型腔的多少；根據(jù)注射機上標注的鎖模力確定型腔的多少；根據(jù)注射機上標注的最大注射量確定型腔的多少；根據(jù)產品的精度確定型腔的多少。我們這里選用根據(jù)經濟性能確定型腔數(shù)量。 其計算過程如下： 我們確定型腔的數(shù)量是n，產品總共只做個數(shù)為N，每個型腔因為模具而用掉的錢是C1，與型腔沒有關系的模具用掉的錢是C０，每個小時注射產品用掉的錢是y（元/h），成型周期是t（min），則： 模具費用為（元）； 注塑成型費用為（元）； 總成型加工費用為； 即； 為了使我們生產的產品花掉的錢最少，即令＝0，則有： ； 所以n＝。 對于精度要求相當高的產品，由于型腔模具不太可能使各個產品成型時的情況都一樣，所以一般我們都控制腔的數(shù)量不多余4個產品的精度為6級上下，考慮制作模具所花掉的錢、制造不容易和生產效率等各個地方，型腔數(shù)量我們選4個腔，在模具里面分成矩形的平衡布局。 ⑵確定分型面 我們確定單分型面注射模具,從AA分型面一次分型,就像下面圖3.1所示： 圖3.1 分型面 3.2 澆注系統(tǒng)的設計 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 注射模的澆注系統(tǒng)是由主流道開始注入原料的口到型腔之間必須要經過的管道。它的功能是方便塑件熔體平穩(wěn)快速的進入到型腔中，獲得組織緊密、外形輪廓達到要求的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。平常的澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。我在設計時選的是常用澆注系統(tǒng)，它里面包括主流道、分流道、澆口和冷料穴這幾部分。在設計我們所需要的注射模具的澆注系統(tǒng)的時候，要注意很多下面就是我們要注意的幾條規(guī)則。 我們根據(jù)模具型腔的數(shù)量設計最適合我們產品的澆注系統(tǒng)分布。 根據(jù)產品的形狀和大小以和壁厚等情況，考慮分型面的分布和位置選擇澆注系統(tǒng)的分布和位置。 應該盡可能縮短物料的路徑方便清除肥料，節(jié)省原料，提升注射效率。 應該由我們制作的產品的成型性能，還應該考慮原料的流動性能，所以我們選擇的澆注系統(tǒng)的截面積和長度，模具中的各種通道圓滑過渡這樣有利于原料的流通。 3.2.2 注射模具主流道的設計 ⑴ 主流道設計 主流道基本設計成圓錐形，錐角，內壁表面粗糙度基本為。這里取； 為了防止主流道與噴嘴處出料，噴嘴與主流道接口處對接要沒有縫隙，主流道對接的地方應該做成半球形凹坑，且半徑； 小端直徑：；凹坑深：h = 3～5 mm，這里取h = 3.5 mm；為了減小物料流動時候的阻力，主流道大端應該是圓角過渡，圓角半徑1～3 mm；在保證產品正常制作的條件下，主流道的長度L應該比我們制作出來的短點。一般都是模板厚度決定，我們選擇；在這我們選擇的標準模架，還要仔細考慮產品的塑件厚度，所以應該取L = 43 mm；因為主流道與塑料熔體及噴嘴再制造的時候老是摩擦、磕碰，素以我們將它做成了可以組合的， 圖3.2 主流道 為了讓我們選擇的特別好的鋼材加工和熱處理,我們選擇A型，如圖3.2，而且大的那頭應該高出定模端面H=5～10 mm，可以起到定位環(huán)的作用； ⑵冷料穴 冷料穴我們都設計在在主流道對面的動模板上。它的作用是儲存料流產生的“冷料”，阻止“冷料”進入型腔形成間隙；在開模的時候還可以將主流道剩下的原料從定模板里面拽出去。冷料穴應該大于主流道最大的那頭的大小，長度大約和主流道打的那頭一樣。冷料穴的形式這幾種種：第一種是應該與推桿配合的冷料穴；第二種應該與拉料桿配合的冷料穴；第三種應該沒有拉料桿的冷料穴。我選用的是第一種與推出桿配合的倒錐形冷料穴，如圖3.3。 圖3.3 倒錐形冷卻穴 ⑶ 分流道 分流道就是主流道與澆口用來讓原料流過的通路，一般都放在分型面上，有分流和轉向的功能。多型腔模具必須有。單型腔，大型腔產品在有多個點澆口時也必須加上分流道。 ①分流道截面形狀 分流道的斷面形狀都是規(guī)則的幾何形狀。這樣制作是因為可以減少流道內的壓力損耗和傳熱損耗，增加效率，我們在制作茶農in是選擇的就是圓形分流道，因為圓形截面分流道的是分流道中工作效率最好的，所以我們挑了它。 ②分流道截面尺寸 我們制造的產品的厚度大于3mm，蘇亦不能用我們在課堂上學習的公式進行計算。根據(jù)：，而且采用的材料流動性不好，分流道截面直徑為 10 mm； ③分流道長度 分流道長度應該較短，盡量是直的，這里取30mm； ④分流道表面粗糙度 圖3.4 分流道 分流道的表面上不用弄得特別干凈，表面粗糙度通我們用，可以加大對外面塑料液體流動時候的阻力，外層塑料變硬后容易層固定住，就形成了成隔熱層，這樣就方便保持溫度了； ⑤ 分流道的布置 模具為一模4腔，分流道的分布取決于型腔的布局，他們互相影響。分流道的分布形式分平衡式和非平衡式兩種，我們制作產品的時候用的是平衡式的布置方法。在動模板和定模板上都加上了分流道，如圖3.4； ⑷澆口 圖3.5 澆口 澆口是一小段又細又窄的通路，是澆注系統(tǒng)的最總要的一部分，有控制原料流動的速度、補充原料的時間和防止原料流回去等等作用。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的品質影響很大，如圖3.5。 根據(jù)澆口的設計規(guī)則，澆口的合理大小不好用理論公式計算，一般根據(jù)經驗確定， 所以一般用澆口的最小值計算，以后在試模的時候逐漸的進行調整。我們設計制作出來的澆口的截面積大約分流道截面積的3 %～9 %，截面的形狀通?；旧鲜蔷匦位蛘邎A形，澆口一般有0.5～2 mm，外面的粗糙度Ra不要低于0.4μm。 澆口的結構形式特別的多，一般情況下有直接澆口、側澆口、扇形澆口、平縫澆口、環(huán)形澆口、盤形澆口、點澆口、及薄片式澆口等。我選用的是側澆口。 澆口的截面的大小一般是分流道截面積大小的3％～9％，澆口的長短是0.5 mm～2mm，現(xiàn)在可算出我們需要的澆口面積S = 5％×s = 3.9 mm2。 澆口防治的地方將直接影響我們制作出來的產品的好壞，所以在我們放置澆口的時候應該特別的考慮以下幾點；澆口應放在能讓型腔各個角落都同時注滿原料的地方；澆口應開在制品壁厚很厚的地方，利于補充收縮；澆口放置的地方應該挑那些容易使型腔中的空氣被擠出去；澆口的位置應避開制品產生熔合間隙的地方；對于那些有又細又長的型芯的模具，應該選擇中心上面注入原料的方法，這樣可以使型芯受沖擊而不會改變形狀大小；澆口應放在不影響產品質量的地方；不要在產品有彎角的地方或者原料注射進入的地方開澆口。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 成型零件的設計 第四章 成型零件的設計 4.1 模具型腔的設計結構 型腔大體的結構形式：有整體式、整體組合式和局部組合式還有完全組合式。 型腔都是整塊材料制作成的，用螺栓將它放在模板上。它的優(yōu)點就是利于生產，特別是在多型腔模具中，型腔單個加工后，在獨立裝入模板，這樣可以保證各個型腔的同心度和尺寸精度要求，并且方便部分成型件進行處理等。 型腔都是整塊材料制作成的，局部組合式型腔是由一些鑲有成型嵌件組成的型腔。局部組合式型腔通常都是用在型腔較深或者形狀特別復雜，整體加工很困難或者有些地方需要淬硬的模具。 完全組合式是由很多螺栓拼接組合而成的型腔。特殊的地方是，加工很方便，對于拋光研磨和局部熱處理也很方便。節(jié)約優(yōu)質鋼材。這種形式一般都用在不容易加工的型腔或成型面積太大的塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。 在原料注射模具在工作的時候，型腔從合模到注射的過程中會承受到高壓的沖擊力，所以模具型腔應該具備足夠的硬度和剛度，一般來說，型腔所承受的力基本上就是合模時的壓應力、注射過程中原料移動時候的注射壓力、在澆口封閉前的瞬間產生的保證壓力和開模時的壓應力，但型腔受到的作用力都是注射壓力和保證壓力，而且在注射得過程中老是在不斷的變化。在這些力的作用下，在型腔的剛度不能滿足生產時，一般會產生彈性變形，會使型腔變大而改變形狀，會直接影響塑件的品質和大小。所以在模具設計時要特別注意應該使用能使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強度和剛度的材料，可以保證型腔在注射過程中產生超過規(guī)定極限的彈性變形是我們的產品也不會改變。因此型腔壁厚和底板的計算和選擇是必須要進行的。 4.1.1 型腔側壁厚度的計算 按強度計算 型腔的壁厚S的計算按下列公式計算 ；（4-1） 式中 [σ]— 型腔材料的許用應力，[σ] = 156.8 MPa P—型腔內單位面積平均所受壓力大小為，P = 38.3 MPa r—型腔內半徑，r = 10 mm 代入公式得：S = 4 mm 4.1.2 底板厚度的計算 按強度計算 底板壁厚H的計算按下面公式計算 ；（4-2） 式中 [σ]— 型腔材料的許用應力，[σ] = 156.8 MPa p—型腔內單位壓力，P = 38.4 MPa r—型腔內半徑，r = 10 mm 代入公式得：H = 5.5 mm 4.2 型芯的結構設計 型芯的結構形式：有整體式、整體復合式、局部組合式等幾種。 4.3 成型零件的尺寸確定 4.3.1 成型零部件尺寸計算 ⑴ 平均收縮率 制品原料為PF，收縮率為0.4 % ～ 0.6 %，則： 平均收縮率； ⑵塑件軸向公差 根據(jù)產品軸向尺寸5 mm，精度等級 MT5，所以我們所選的模具的制造公差為IT - 11，根據(jù)標準公差 GB1800 – 79所以我們所選的模具的制造誤差是； ⑶凹模深度 凹模別稱陰模，是成型塑件外輪廓必須要用到的零件。依據(jù)需要的結構樣式；有整體式凹模、組合式凹模等幾種。 塑件高度5 mm，由公式： ；（4-3） 得：型腔深度； ⑷凸模高度 凸模（即型芯）為成型塑件內表面成型必不可少的零件。 塑件高度5 mm，由公式： ；（4-4） 得：型芯高度； ⑸塑件徑向公差 根據(jù)產品的整體長度是58 mm，寬度為30 mm，徑向尺寸的大小是44 mm，精度的等級MT5，所以我們所選的模具制造公差為IT - 11，根據(jù)標準公差GB1800 - 79得到我們的模具制的造誤差為； ⑹型腔徑向尺寸 塑件長度58 mm，寬度30 mm，由公式： ；（4-5） 得：長度方向； 寬度方向； ⑺ 兩空中心距 根據(jù)我們產品的大小40±0.5 mm，所以我們的產品尺寸的精度等級是MT 3級，所以我們所用的模具的制造公差應該是IT 10級，根據(jù)標準公差GB 1800 – 79所以我們選擇的模具得制造公差為， 由公式： ；（4-6） 得：兩孔中心距； 4.4 標準模架選用 圖4.1 標準模架 依據(jù)產品的大小還有型腔的安排方式，選擇160 × L A2型標準模架，如圖4.1； 查閱GB/T12556.1 - 90，確定各部件尺寸如下： 4.4.1 定模座板 尺寸為200 × 200，厚度為20 mm 主流道上面的襯套固定孔的配合是H7/m6過渡配合；利用4個直徑是10的內六角螺釘與定模固定板固定在一起； 4.4.2 定模板 尺寸160 × 200，厚度20 mm 上面的型腔為整體式；定模板導體固定孔與導柱的配合是H7/m6過渡配合； 4.4.3 動模板 尺寸160 ×2 00，厚度20 mm 導柱孔與導柱采用H7/m6配合； 4.4.4 動模墊板 尺寸160 × 200，厚度32 mm 墊板就是放在固定板得上面或者放在固定板的下面的一種平板，它的功能是防止型腔、型芯、導柱或頂桿等在工作的時候脫離固定板，并且還要承受型腔、型芯或頂桿等的作用力，所以還要有很高的平行度和硬度。都采用45＃鋼，經熱處理235HB或50＃鋼、40Cr、40MnB等調質235HB，或結構鋼Q235～Q275。還有一個功能就是支撐板的功能，墊板要承受成型的作用力導致的模板彎曲應力； 4.4.5 墊塊 尺寸為32 × 200，厚度為50 mm 4.4.6 推出固定板 尺寸94 × 200，厚度12.5 mm 4.4.7 推板 尺寸94 × 200，厚度16 mm 4.4.8 動模座板 尺寸為200 × 200，厚度為20 mm 座板是用來固定型芯（凸模）、導套的。可以保證凸?；蚱渌慵奈恢貌粫l(fā)生變化，固定板都有足夠的厚度，并有足夠的強度不然不能完成生產，都采用45＃鋼或Q235A制成，最好調質230～270HB；導套孔和導套的配合是H7/m6或H7/k6配合；型芯孔與其為H7/m6過渡配合。 4.5 成型型腔壁厚校檢 因為酚醛塑料必須在酚醛樹脂里面加入一些材料用來改變材料的性能，所以他的粘度總是不確定的，根據(jù)我們所學過的，我們選擇許用溢料間隙； 4.5.1 型腔側壁厚度校核 由側壁厚計算公式： ；（4-7） 式中：h——型腔的里面受到擠壓的部分的高度， p——塑料液體對于型腔產生的作用力， E——型腔材料的彈性模量，這里取； C——常數(shù)，查表，這里取0.106； 計算得：S = 14.188 按強度進行校核時： ；（4-8） ；（4-9） ；（4-10） 計算得：，滿足要求； 4.5.2 型腔底板厚度計算 剛度計算時，底板厚度為： ；（4-11） 式中：L——支腳間距，mm； B——底板總寬度，mm； 計算得：t = 20.578 按我們所需要的強度條件進行計算時，底板厚度為： ；（4-12） 計算得：t = 18.203，滿足條件 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 頂出機構的設計 第五章 頂出機構的設計 5.1 頂出機構的分類 頂出機構有很多種分類，我們采用的是混合分類里面的一種：推桿一次頂出機構，因為這個機構是最方便的、常用的一種，而且制作特別容易、還特別好替換、推出的功能很好等很多好處，在生產和制作中比較實用和方便。這種機構有推桿推出機構、推塊推出機構、推管推出機構、多元聯(lián)合推出機構、脫模板推出機構和氣動推出機構等很多種。 5.2 頂出機構的結構組成 在注射制作產品的時候，將制作完成的產品和澆注系統(tǒng)產生的廢料從模具內推出的機構稱為推出機構，也叫頂出機構或脫模機構。推出機構的運動是利用安裝在成型設備上的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來實現(xiàn)的推出運動。 結構組成：由為推出、復位和導向零件組成。 5.3 結構分類 推出機構主要分為：機動推出、手動推出、液壓或氣動推出。 5.4 結構設計要求 設計推出機構的時候，應注意以下原則：塑件應在動模上，塑件在推出過程中不能改變形狀或者損壞；設計的非常牢固，機械的運作非常到位、而且費城有保證不會有錯誤，并且都有足夠的剛度和強度；塑件在動模一邊，可以借助于開模力作用于推出裝置；合模時應該讓推出機構復位，動作到位，完成推出動作。 5.5 結構設計 5.5.1 推桿推出機構 推桿推出機構是在所有推出機構中運用最多、常見的一類了。因為要放推桿的時候會占用很大的地方，而且推桿截面都是圓形，可以很容易的達到推桿與模板或型芯上推桿孔的完美配套。推桿推出時移動阻力小，推出運動靈活可靠，所以在生產中應用非常普遍。以為推桿的推出面積都是比較小的所以容易把產品頂漏了還容易把產品頂?shù)母淖冃螤睿曰旧隙疾挥迷倜撃Ｐ倍刃『兔撃Ｗ枇Υ蟮墓茴惢蛳漕惍a品。 5.5.2 推管推出機構 推管推出機構是我們用來推出圓筒形、環(huán)形塑件和帶有孔的產品的一種特別的結構形式，推管的推出運行方法和推桿是一樣的。推管就是將推桿變成了空心的，所以是類似推桿的整個外圈接觸產品，推出產品的力量是均勻分布的，產品不容易改變大小形狀，也不會留下明顯的推出疤痕。 5.5.3 推件版的推出機構 產品全部都是薄壁、殼形的和表面不讓有推出印記的塑料產品，都必須用推件板推出。推件板推出機構又叫做頂板頂出機構，它是由一塊和型芯按設計配合精度相配合的模板和推桿兩部分組成的組合的東西。 特點：推件板推出的特點是退出時塑件受理均勻，運動穩(wěn)定，而且推出力大。一般對于橫截面不是圓形的塑件，配合部分非常不好加工。 5.5.4 活動嵌件及凹模推出機構 有一些塑件由于結構形狀和所用材料的關系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機構脫模時，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。 5.6 頂出機構的設計原理 塑件在成型頂出以后，基本都會有頂出的痕跡，但是盡可能使頂出的遺留痕跡不影響塑件的外形，這時在選擇頂出形式和頂出機構縮放的地方的時候必須想到的問題。基本上頂出機構都設放在塑件的內表面或不容易被看見的地方的地方。 頂出零件該有一定的機械強度和耐磨性，保證在很長時間的工作過程中平穩(wěn)順暢，無卡滯情況，而且要制造簡單好維修。 頂出裝置應該放得比較均勻不能都放在一起，頂出力的作用點應該放在產品所能承受的的作用力最大地方，盡量不放在頂產品最薄的地方，以保證塑件在頂出過程中不改變形狀不會受到擠傷。 注射設備的頂出裝置都是放在動模上，所以，在一般情況下開模的時候，都把塑件留在動模那邊，方產品的取出。在分型面的選擇的時候就該想好放的位置。 在實際生產過程中出現(xiàn)塑件并沒有留在動模內的情況的時候，就可以增加動模內的阻力，還有就是將型芯的脫模斜度盡量減小點，或者加大型芯的表面粗糙度，在不影響塑件使用的時候，在型芯側面多加幾個橫凹槽、凹窩等推出阻礙物，這樣就可以增加動模的阻力。在制作某些特別的東西的時候必須讓塑件留在定模時才會選擇定模頂出機構。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 冷卻系統(tǒng)的設計 第六章 冷卻系統(tǒng)的設計 塑料注射制作產品是將融化狀態(tài)的塑料向模具內高壓注射，然后這些原料在摸腔中變涼至塑料變形溫度以下凝固成我們需要的形狀。在塑料凝固成型的時候，由融化狀態(tài)冷卻至凝固狀態(tài)是因為原料本身溫度和模具之間的溫差來完成的，在普通的情況下，模具溫度要遠遠低于塑料熱變形溫度才會讓塑料更快的固化成型完成生產。但是模具的溫度不能特別高也不能特別低。模具溫度太高會行成溢料，脫模不容易，并使塑件固化時間加長，加長注射成型周期，生產效率下降；模溫特別低又會改變注射原料的流動性能，讓塑料的應力變的更大，還可產生熔接痕和缺料等制作操作時的瑕疵，改變產品的質量。模具的溫度分布不平均會讓我們的產品改變形狀從而產生次品，還有收縮率偏差等很多的問題會影響產品的品質。所以，控制模具溫度是塑件注射成型中的必須要做的不然會有很大的問題。 6.1 冷卻系統(tǒng)設計 產品在制作成型的時候，模具自身的溫度會決定原料的充模、定型、成型周期和產品質量。所以，應在模具上設置溫度調節(jié)系統(tǒng)用于達設想的溫度條件。 正常的情況下注射到模內的原料液體溫度大概是200℃左右，而產品制作完成后從模具型腔里面拿出來的時候溫度必須低于60℃。所以熱塑性塑料在注射完成之后，必須對模具進行冷卻不讓是不可以的會是制品出現(xiàn)瑕疵，這樣還可以塑件靠冷卻快速定型并且可以方便快速的脫模，而且能提高產品的質量和生產的效率。有些融化黏度很小的、流動性有能特別好的塑料，如聚丙烯、有機玻璃等原材料，當產品是小型薄壁時，就像我的設計制造的產品時，模具就可以進行一定量的冷卻或者直接放一會就會自然冷卻不用冷卻系統(tǒng)；當產品是很大的塑料制品時，必須對模具進行必要的人工冷卻。 6.2 冷卻系統(tǒng)計算 查閱資料得，PF的單位質量成型時放出的熱 300 KJ/Kg～400 KJ/Kg，取350 KJ/Kg； 冷卻水的體積流量：； 根據(jù)我們學習的知識選取冷卻水管道直徑，d = 8 mm； 冷卻水在管道中流速：； 冷卻通路的管壁和冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)是： ； 冷卻管道總傳熱面積：； 模具上我們設置的冷卻管道的數(shù)量： 6.3 冷卻時間確定 在注射時，塑件的冷卻時間，是指塑料液體從填滿模具型腔到能開模拿塑件時的這一段時間。這段時間的確定都是以讓產品完全固定型后而且有一定的硬度和剛度的時候，這些冷卻時間會占用注射生產周期的80%。因為我們所制造的產品是非常薄的，因此用這個公式： ；（6-1） 式中，a — 原料的熱擴散系數(shù)； S — 制品壁厚； 6.4 冷卻系統(tǒng)設計原則 盡可能保證塑件平均收縮率，保持模具的冷熱平衡；冷卻水道的數(shù)量越大，通道的直徑越大，對產品的冷卻效果就會非常好；盡量保證冷卻水孔到型腔表面的距離是一樣；澆口處要特別注意冷卻；盡加大低進水與出水的溫差；理智準確的選擇冷卻水道的形式；應該準確選擇冷卻水管接頭放置的地方；冷卻系統(tǒng)的水道應該不能與模具上其他機構發(fā)生干涉；冷卻水管的進水出水接口應該放在模板的里面，這樣能減少模具在運輸安裝的過程中造成不必要的損壞。 6.5 冷卻系統(tǒng)的結構形式 根據(jù)我們所設計的產品的形狀大小還有我們所要求達到的冷卻效果，冷卻通路可分為多級式、直通式、圓周式、螺旋線式、噴射式等很多種，同時還可以幾種形式相互組合，構成各種新的冷卻通路。基本形式就這幾樣，我選的是簡單流道式。 簡單流道式是在模具上直接鉆窟窿，并通過冷卻水的流動進行冷卻，是生產中使用的非常普遍的一種形式。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章 排氣系統(tǒng) 第七章 排氣系統(tǒng) 在產品模具實設計作的時候，必須考慮排氣系統(tǒng)的的設計，否則，熔融的塑料流體流入模具型腔里面的時候，在充入模具的型腔過程中要排出模具里面的空氣，如果模具里面的空氣沒有排除去會在產品里面產生氣泡，除了這些之外，塑料熔體再制造的過程中會產生很少分解后的氣體。這些氣體應該全部放出去。不然，被壓縮到極致的空氣會產生特別高的高溫，會讓我們的產品焦化茶品里面產生的氣泡或會使產品融合的時候有間隙產生不良會讓強度降低，會導致充模不滿可能還會產生很高的溫度使原料被燒焦，而生產出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種；開排氣通道排氣和利用合?？p隙排氣。由于鎖蓋注塑模具是小型模具，可以直接利用分型面之間的縫隙直接排氣，這樣就不用在模具上開設排氣槽，這樣既經濟又方便。 排氣在所有的注射模設計都是不可能不考慮的一個問題。在注射制造的時候，如果模具的排氣系統(tǒng)不夠給力，型腔里面的氣體被壓縮會產生很大的反作用力，阻礙塑料液體順利的進入模具內部，而氣體在壓縮到極致時所產生的熱量會使塑料燒焦。我們可以從模具的分型面以及型芯與模具的中間縫隙進行排氣，就可以不用特意設計排氣槽了 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 成型設備有關參數(shù)校核 第八章 成型設備有關參數(shù)校核 8.1 注射壓力校核 P注= 98-147 MPa P公= 180 MPa；P公≥P注滿足條件；這里選130 MPa 8.2 鎖模力校核 鎖模力是我們選擇使用的注射機鎖模機構對模具所產生的最大夾緊力，當高溫高壓的原料液體進入模腔的時候，在于鎖模方向一致的方向上產生一個特別大的作用力。因此，注射機的額定鎖模力必須要大于這個作用力，即： ；（8-1） ——我們選用的注射機的額定鎖模力； ——模具型腔內原料溶液的平均壓力； 是注射壓力的0.3 - 0.65倍，都取20 – 40 MPa。我們選 = 40 MPa； ——原料和澆注系統(tǒng)他們兩個在分型面上的投影面積的總和； 由分析可知投影面積的大小是70，澆注系統(tǒng)的投影面積不可以超過10； 小于500 KN，符合要求 8.3 開模行程校核 在生活生產中有些液壓系統(tǒng)機械式合模機構的注射機，它們的最大開模行程都是由肘桿機構最大的運動距離確定的，不可能因為模具厚度而改變，所以這次設計中，開模行程與模具厚度之間一點關系都沒有，而且我們用的是單分型面注射模具，所需要的開模行程H為： ；（8-2） 式中，——是產品被推出的距離； ——澆注系統(tǒng)和產品的總共厚度； ——澆注系統(tǒng)和產品的總共厚度； ——注射機最大開模行程的值； 這里通過資料可得； 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第九章 模具特點和工作原理 第九章 模具特點和工作原理 9.1 模具的特點 我們設計的模具是兩快板的模具，只設計了1水平分的型面。確定了定距拉桿，A 分型面是為了更好的取出產品。我們用的模具是一模4件產品，節(jié)約了成本，減少了生產制作的時間，提高了生產的效率。 9.2 模具的工作過程 模具裝配調試完成以后，模具開始正式工作，模具的所有工作過程如下。 把我們要用的原料弄干后，然后裝入料斗里面。 對模具型芯、型腔進行最后的檢查，并且噴上脫模劑，開始進行合適的預熱。 合模、鎖緊模具。 將處理好的原料塑化，注射裝置準備開始工作。 注射的過程分為充模、保持壓力、澆口凍結以及冷卻和脫模。 脫模過程。產品的推出和一般注塑模具推出選擇的方法相同，都是由注塑機推桿推動模具推板，從而推動推件桿將產品推出。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文