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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目: 月餅?zāi)Ｗ⑺苣＞咴O(shè)計(jì) 月餅?zāi)Ｗ⑺苣＞咴O(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)主要研究的是月餅?zāi)Ｗ⑺苣ＴO(shè)計(jì)。首先對月餅?zāi)５墓に囆赃M(jìn)行分析，其中包括材料的選定和性能、脫模斜度的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性等，接著運(yùn)用CAD、UG兩種軟件介紹了月餅?zāi)Ｗ⑺苣＞咝颓坏臄?shù)目及分布、分型面的選擇。之后是通過對型芯、型腔的尺寸計(jì)算，而推算出A/B板的尺寸，并結(jié)合型腔的分布方式確定合理出模架的類型及方案。最后文章介紹的是如何結(jié)合模架的類型對澆注系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)及冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：月餅?zāi)?；注塑模；分析型面；澆注系統(tǒng) Ⅰ 目 錄 前言 1 1塑件的成型工藝性分析 2 1.1 塑件分析 2 1.1.1 塑件幾何形狀 2 1.1.2 塑料的選擇和工藝特性 2 1.2塑料制作的結(jié)構(gòu)工藝性 3 1.2.1 脫模斜度的設(shè)計(jì) 3 1.2.2塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1.2.3塑件的表面質(zhì)量分析 4 2 模具結(jié)構(gòu)方案與計(jì)算 5 2.1 型體的數(shù)目及分布 5 2.2 分型面的選擇 5 2.3 型芯、型腔的尺寸計(jì)算 6 2.3.1型腔尺寸計(jì)算 6 2.3.2型芯尺寸計(jì)算 6 2.4 A∕B板各尺寸的確定 7 2.5 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 8 3澆注系統(tǒng)的確定 10 3.1澆口設(shè)計(jì) 10 3.2主流道設(shè)計(jì) 11 3.3分流道設(shè)計(jì) 12 3.3.1分流道形式及截面形狀的選定 12 3.3.2分流道尺寸和長度 13 3.4注塑系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件的選用 13 3.4.1澆口套的選用 13 3.4.2定位圈的選用 14 3.5運(yùn)用Moldfolw對注塑系統(tǒng)成型分析 15 4 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 4.1脫模系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 4.1.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 17 4.1.2推桿的設(shè)計(jì) 17 4.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 總結(jié) 20 致謝 21 附錄 22 參考文獻(xiàn) 23 前言 環(huán)顧我們周圍日常所需的產(chǎn)品，塑料制品的數(shù)量不在少數(shù)，有些甚至成為我們?nèi)粘Ｉ畹谋仨毱?，因?yàn)樗芰现破肪哂休p便、實(shí)用、價(jià)格優(yōu)惠、功能繁多等優(yōu)點(diǎn)，并且有些塑料還可以回收在次利用，這極大的符合了我們現(xiàn)在所提出的節(jié)能環(huán)保的理念。那么這些塑料制品都是如何制作出來的呢？絕大部分的塑料制品都是通過塑料模具制造出來的。塑料模具可以滿足我們的消費(fèi)需求，做到高效、快速、大批量的生產(chǎn)。 由于塑料的種類繁多，加工的方式和塑料成品的要求也各有不同，所以塑料模具的類型和功能也各有千秋。依據(jù)塑料制品成型加工方式差異 ，通常將塑料模分成6大類：注塑模、壓注模、傳遞模、擠出模、空中吹塑模、熱成形模具，此中注塑模已成為制造塑料產(chǎn)品的重要工具之一。因此注塑模作為模具的一種就具有很大的市場前景。因此我選用月餅?zāi)Ｗ⑺苣ＴO(shè)計(jì)作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究項(xiàng)目。 1塑件的成型工藝性分析 1.1 塑件分析 1.1.1 塑件幾何形狀 本次塑件屬于圓柱類零件，形狀對稱，內(nèi)有凹腔，壁厚約為1.5mm，如圖1-1- 圖1-1月餅?zāi)２輬D 表1-1月餅?zāi)?shù) 名稱 材料 生產(chǎn)批量 尺寸公差 未注倒角 月餅?zāi)? ABS 大批量生產(chǎn) MT3 C3 1.1.2 塑料的選擇和工藝特性 因?yàn)楸敬嗡芗樵嘛災(zāi)?，用于食品加工，故需選用食品級安全材料。 查資料得：“ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物)屬于非結(jié)晶類型，但卻不透明。材質(zhì)屬于食品級安全材料，可以使模具表面潔凈平滑有光澤，符合塑件工藝需求?！彼晕覀冏罱K選定ABS為本次塑件的材料。 查資料得ABS的具體工藝性如下： （1）“ABS屬于熱塑性樹脂、流動(dòng)性中等、線膨脹系數(shù)：6.0～9.3、成型收縮率（%）：0.4～0.9、密度ρ=1.05 g/3cm?！? （2）“材料ABS既能吸收濕氣，表面又易沾附水分。所以在成型加工前一定要進(jìn)行干燥處理，不然不僅給成型帶來困難，而且還會(huì)制品的外觀質(zhì)量和機(jī)械強(qiáng)度顯著下降?！? （3）ABS成型塑件的主要缺點(diǎn)以及消除方法： 主要缺點(diǎn)：易產(chǎn)生溢料、飛邊、氣泡孔、光澤不均勻。 消除方法：提高模具溫度、增加排氣槽。 1.2塑料制作的結(jié)構(gòu)工藝性 1.2.1 脫模斜度的設(shè)計(jì) 注塑模常采用的脫模斜度為30′～1°30′，而根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，塑料的選用，脫模斜度的選取也各有不同，具體選取時(shí)應(yīng)主要考慮的因素如下： （1） 材質(zhì)硬脆的塑料，其脫模斜度比其性能柔韌性大。 （2） 形狀復(fù)雜或者壁厚較大的產(chǎn)品，其脫模時(shí)表面的吸附力和收縮率較大，所以表面的收縮率要比外表面大。 （3） 增強(qiáng)塑料的收縮率雖然小于普通塑料，但縮緊力比較大，脫模時(shí)容易擦傷模具型芯、型腔面，所以脫模斜度應(yīng)往大取。 （4） 塑件上數(shù)值大的深度和高度，為防止脫模斜度導(dǎo)致一端的面超過公差范圍。 查資料可得ABS的脫模斜度為：型腔（35′～1°30）、型芯（30′～40′）。故脫模斜度取值為：型腔（35′）、型芯（40′）。 圖1-2塑件斜度 1.2.2塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次塑件的結(jié)構(gòu)對稱，外形對稱。外殼為簡單的圓柱形，內(nèi)型為對稱六邊花型。 本次塑件的內(nèi)外表面折彎處，均采取圓角過渡的方法，這樣既可以減少應(yīng)力集中，使塑件的強(qiáng)度大幅度提高，又避免了因壁厚不均勻，而產(chǎn)生的氣泡、縮孔、凹陷等缺陷，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量。 圖1-3三維塑件圖 1.2.3塑件的表面質(zhì)量分析 本次塑件表面要求：沒有毛刺、飛邊、裂痕，不需較高的技術(shù)要求，所以適合大批量生產(chǎn)。 圖1-4三維塑件外表面 2 模具結(jié)構(gòu)方案與計(jì)算 2.1型體的數(shù)目及分布 對于大型塑件或者尺寸要求精度高的塑件一般采用一模一腔的布置。但本次塑件結(jié)構(gòu)簡單對稱，尺寸精度要求不高，市場需求量中等，為提高生產(chǎn)效率，故選用“一模兩腔”的形式。 本套注塑模采取“一模兩腔”型體平衡分布的結(jié)構(gòu)。采用平衡結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：分流道的長度、截面形狀與尺寸、澆口的位置與尺寸都相同，所以可以實(shí)現(xiàn)各型腔同時(shí)進(jìn)料并同時(shí)充滿型腔的目的。 圖2-1三維型體分布 2.2分型面的選擇 分型面的選擇是否合理決定著塑件能否成型，分型面的選定一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析： （1） 符合脫模條件，塑件能從模具中取出，分型面位置應(yīng)選在塑件脫模方向最大投影邊緣位置。 （2） 確保塑件留在定模上，利于頂針的頂出，且頂針痕跡不留在外觀面。 （3） 分型后留下的痕跡不影響塑件的外觀要求。 （4） 確保塑件的質(zhì)量。 （5） 分型面應(yīng)盡量避免側(cè)孔、側(cè)凹、不平的表面。 （6） 滿足模具的縮緊要求。 依據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和輪廓使用要求，故選用雙分型面，具體如圖2-2： 圖2-2雙分型面詳圖 2.3 型芯、型腔的尺寸計(jì)算 2.3.1型腔尺寸計(jì)算 公式如下： L=[L（1+k）-（3/4）△] 式中 L ——塑件輪廓公稱尺寸 長45mm 寬30mm k ——塑件的平均收縮率 取0.6％ △ ——塑件的尺寸公差 取MT3級 徑向方向 L１=210mm L２=125mm 深度方向 H=[H（1+k）-（2/3）△] H1 =50mm H2 =30mm 2.3.2型芯尺寸計(jì)算 徑向方向公式如下： L=l（1+k）+（3/4）△] L１= 210mm L２= 125mm 高度尺寸計(jì)算如下： h=[h （1+k）+（2/3）△] h =30mm 2.4 A∕B板各尺寸的確定 圖2-3A∕B板草圖 A∕B板徑向尺寸計(jì)算： D1=W1+2T1 D2=W2+2T2 A∕B板厚度尺寸計(jì)算： H1=V1+N1 H2=V2+N2 注： D1：A∕B板寬度尺寸 D2：A∕B板長度尺寸 H1：A板厚度尺寸 H2：B板厚度尺寸 W1：內(nèi)模的寬度尺寸 W2：內(nèi)模的長度尺寸 T1min：模架寬向最小壁厚 T2min：模架長向最小壁厚 V1：定模板的開框深度尺寸 V2：動(dòng)模板的開框深度尺寸 N1min：A板開框深度方向最小壁厚 N2min：B板開框深度方向最小壁厚 A∕B板各尺寸的經(jīng)驗(yàn)參考值如表2-1： 表2-1 經(jīng)驗(yàn)參考值表 W1 T1min W2 T2min V1 N1min V2 N2min ＜150 40 ＜200 50 ＜30 20 ＜30 30 150～250 50 200～300 60 30～40 35 30～40 40 ＞250 65 ＞300 70 ＞40 40 ＞40 50 （未注單位為毫米mm） 因：本次塑件W1=125mm W2=210mm V1=50mmV2=30 故：T1min=40mmT2min=60mmN1min=50mm N2min=40mm 得：A∕B板徑向尺寸 D1=W1+2TI=205mm D2=W2+2T2=330mm A板深度尺寸 H1=V1+N1=90mm B板深度尺寸 H2=V2+N2=70mm 由計(jì)算得：A/B板的長寬為350mm×350mm，A板厚度為90mm，B板厚度為70mm。 2.5選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 本次探討的是注塑成型的月餅?zāi)?，故選用注塑模?！耙荒汕弧钡姆植紝?shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。又因塑件的結(jié)構(gòu)和外形要求，故采用點(diǎn)澆口形式。最終確定了模架為三板式注塑模。 由上文計(jì)算出A/B板的尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架類型，最終選定350mm×350mm的工字模。 調(diào)用UG里龍記，輸入A/B板數(shù)據(jù)可得： 定模座尺寸：400×350×45 動(dòng)模座尺寸：400×350×30 推板：220×350×20 推板固定板：220×350×25 墊塊：63×350×100 （未注單位為毫米mm） 圖2-4模架 3澆注系統(tǒng)的確定 3.1澆口設(shè)計(jì) 澆口是連通主流道和腔體的溶體通道。澆口的選定，直接決定了塑件的質(zhì)量與精度。 按澆口的結(jié)構(gòu)形式一般分以下幾類： （1） 點(diǎn)澆口 （2） 潛伏式澆口 （3） 護(hù)耳式澆口 （4） 搭接式澆口 （5） 直接澆口 （6） 側(cè)澆口 對于本次設(shè)計(jì)的澆口形式，暫選定側(cè)澆口和點(diǎn)澆口這兩種方案，具體方案選定如下： 方案1.側(cè)澆口：澆口位置處于塑件側(cè)面，距離塑件底部5mm的位置，具體如圖3-1： 圖3-1Moldflow側(cè)澆點(diǎn)位置 借助軟件Moldflow分析得：由于塑件側(cè)面壁厚不均勻，故選用側(cè)澆口不利于塑件快速成型且熔料不易同時(shí)充滿型腔，并且不滿足塑件表面光滑的要求。 圖3-2Moldflow點(diǎn)澆口分析 方案2.點(diǎn)澆口：澆口位于塑件頂面圓心位置，具體如圖3-2： 軟件Moldflow分析得：選用點(diǎn)澆口，當(dāng)澆口位于塑件頂面圓心時(shí)，可以達(dá)到溶液快速，同時(shí)充滿型腔的效果；并且可以很好的隱藏澆注點(diǎn)。 對比兩次分析結(jié)果得：本次設(shè)計(jì)選用點(diǎn)澆口的形式，且澆注口位于頂面圓心。 3.2主流道設(shè)計(jì) 主流道形狀一般為圓錐形，三板模主流道錐度一般取5°～10，主流道的小端面直徑一般取3～6mm，長度由注塑模定模座厚度決定，L一般不超過60mm。 根據(jù)定模座和推板的厚度為80mm,得主流道長度選定為75mm；又因本次塑件投影面積不大，選定的是“一模兩腔”的形式，故主流道的小端面直徑取φ3.6mm。 本次注塑模主流道，具體設(shè)計(jì)如圖3-3： 圖3-3 主流道尺寸示意圖 3.3分流道設(shè)計(jì) 3.3.1分流道形式及截面形狀的選定 本次設(shè)計(jì)選用的是 “一模兩腔”的形式，故選用平衡式分流道。即保證每個(gè)澆口位置相同，分流道長短相同。 分流道的截面形狀有梯形、圓形、U形等，其中圓形需要在動(dòng)定模上同時(shí)開設(shè)槽，U形、矩形等只需要在動(dòng)?；蚨Ｒ幻嫔祥_設(shè)槽。從塑料的流動(dòng)性考慮，選擇圓形較好。從加工方面考慮選擇U形、梯形等較容易。 因本次塑件材料為ABS的流動(dòng)性中等，為了加工方便，故選用U形道。 圖3-4三維U形流道 3.3.2分流道尺寸和長度 流道截面積大小因塑件的大小、材料流動(dòng)性、產(chǎn)品的壁厚、流道長度等因素決定的。對于流動(dòng)性很好的材料如：PE、PA等，流道截面直徑取2mm左右，對于流動(dòng)性不好的塑料如：PC、PSU等流道截面直徑可達(dá)12mm。大部分塑件流道截面直徑在4.8mm～8mm間選取。 本次塑件材料為ABS的流動(dòng)性中等，故分流道截面直徑取8mm。 分流道長度由注塑?？傮w型腔分布和澆口位置決定，為減少溶液熱量和壓力的損失，所以分流道的長度應(yīng)取最小值。 本次塑件選用點(diǎn)澆口的形式，澆口位于塑件頂端圓心，故：流道長度選定為108.5mm。 圖3-5流道尺寸示意圖 3.4注塑系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件的選用 3.4.1澆口套的選用 因?yàn)楸敬巫⑺苣槿迥?，澆口間距離為85mm，所以澆口套大，主流道比較短。澆口套與流道推板配合角度為90°。具體尺寸如圖3-6： 圖3-6澆口套尺寸示意圖 3.4.2定位圈的選用 定位圈常用規(guī)格有100mm，120mm，150mm規(guī)格，本次塑件尺寸較大且澆注點(diǎn)選在塑件頂面中心，故定位圈選用135mm。具體尺寸如圖3-7： 圖3-7定位環(huán)尺寸示意圖 3.5運(yùn)用Moldfolw對注塑系統(tǒng)成型分析 圖3-8填充時(shí)間示意圖 圖3-9壓力值示意圖 圖3-10總體溫度變化示意圖 圖3-11鎖模力示意圖 4成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1脫模系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 在塑膠模具中，為了使塑件、廢料從模具中順利脫出，保證生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)行所設(shè)置的相關(guān)機(jī)構(gòu)。 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求： （1） 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)動(dòng)作可靠。 （2） 推出時(shí)不應(yīng)有變形或損壞。 （3） 不損壞塑件的外形和質(zhì)量。 （4） 合模時(shí)推出機(jī)構(gòu)要正確復(fù)位。 模具的推出方向可以分成：定模、動(dòng)模、動(dòng)定模同時(shí)推出三種推出方式。由于動(dòng)模推出，模具結(jié)構(gòu)相對定模推出簡單，所以本次模具選用動(dòng)模推出，且采取的推出方式是推件板推出，由于本次塑件分型面簡單，結(jié)構(gòu)對稱，使用推板式推出可以簡化模具結(jié)構(gòu)，便于模具的保養(yǎng)和維修。 4.1.2推桿的設(shè)計(jì) 推桿按照截面形狀分：圓形、方形、橢圓形等。根據(jù)推出部位形狀而定。本次塑件外形為圓形，表面平整，沒有凸臺，而圓形頂針又為最簡單最普遍的頂出裝置，并已被作為標(biāo)準(zhǔn)件廣泛使用。為了便于安裝，故選用圓形推桿。 （1）推桿的尺寸計(jì)算： d=k× 式中：d——推桿直徑； n ——推桿的數(shù)量，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)取12； L——推桿長度（參考模架尺寸，故取L=140）； E——推桿材料的彈性模量，該模具中的推桿材料為T8A鋼，該材料的彈性模量為E=2.1×105MPa。 K——安全系數(shù)，取K=1.5； F脫——總的脫模力； 得：d =φ3mm （2）推桿的固定形式及位置的選擇： 本次模具采用的是推板固定在推件板的形式。 推桿應(yīng)選定在脫模阻力最大，且能使塑件同時(shí)均勻被推出的位置。由于本次塑件內(nèi)表面精度比外表面高，且形狀對稱，故推出位置在塑件的下方，6個(gè)推桿均勻分布在圓環(huán)內(nèi)側(cè)。具體如圖4-1和4-2： 圖4-1 頂針位置草圖 圖4-2頂針尺寸示意圖 4.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 冷卻水回路的布置原則 （1）水道數(shù)量應(yīng)盡量多，截面積尺寸應(yīng)取大； （2）水道應(yīng)沿著塑件的收縮方向安放； （3）水孔排列與型腔形狀吻合； （4）動(dòng)、定模需分開冷卻，保證冷卻均勻； （5）澆口附近與壁厚處加強(qiáng)冷卻； （6）進(jìn)、出口的水溫不易過大小于5°。 本次注塑模水路的具體分布如圖4-3和4-4： 圖4-3 冷卻系統(tǒng) 圖4-4 三維冷卻系統(tǒng) 總結(jié) 這次設(shè)計(jì)讓我對《塑料模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及項(xiàng)目實(shí)踐》這門課的知識點(diǎn)有了系統(tǒng)的回顧和進(jìn)一步的了解，也讓我對UG和CAD這兩個(gè)軟件的操作變得更加熟練。同時(shí)這個(gè)反復(fù)計(jì)算，查閱資料，不斷修改的過程，更是一個(gè)讓我學(xué)會(huì)科學(xué)的設(shè)計(jì)思路和解決方式方法的過程。 這次的設(shè)計(jì)我遇到了很多專業(yè)性的問題，比如：如何選擇分型面，如何選擇推出機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)等等，查閱了很多的資料，費(fèi)勁了很多的周折。在制圖方面，我又遇到了標(biāo)注不規(guī)范，結(jié)構(gòu)表示不全面等問題，但這一切全在老師的教導(dǎo)，同學(xué)的協(xié)助，和自己長時(shí)間的思考下解決。 致謝 附錄 序號 名稱 圖紙代號 01 注塑模裝配圖 ZHUSUMU-001 02 月餅?zāi)Ａ慵D ZHUSUMU-002 03 型腔圖 ZHUSUMU-003 04 型芯圖 ZHUSUMU-004 (具體圖紙見論文最后。) 參考文獻(xiàn) [1] 彭建聲．模具技術(shù)問答． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001. 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