帶把漱口杯注塑模具設(shè)計(jì)-注射模滑塊抽芯含NX三維及11張CAD圖
帶把漱口杯注塑模具設(shè)計(jì)-注射?；瑝K抽芯含NX三維及11張CAD圖,漱口杯,注塑,模具設(shè)計(jì),注射,?；瑝K抽芯含,nx,三維,11,十一,cad
設(shè)計(jì)任務(wù)書
專業(yè) 學(xué)號(hào) 姓名
一、課題名稱： 漱口杯注塑模設(shè)計(jì)
二、主要技術(shù)指標(biāo)： 1、工件表面：必須符合質(zhì)量要求及CAD數(shù)據(jù)和2D圖紙，表面應(yīng)光滑、厚度均一、無飛邊毛刺、無銀絲、無波浪、等外觀缺陷。
2、工件尺寸：工件尺寸符合CAD數(shù)據(jù)及裝配質(zhì)量要求。
3、產(chǎn)品必須和相關(guān)的匹配零件匹配合格。
4、模具正常生產(chǎn)壽命必須達(dá)到30萬(wàn)次。
5、模具為1X1（一模一腔）
6、模具拆裝必須簡(jiǎn)單可靠。
7、塑件材料為ABS,收縮率為0.3%-0.8%
8、產(chǎn)品表面皮紋
三、工作內(nèi)容和要求：
1、采用UG進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。
2、設(shè)計(jì)2D總裝圖一份（必須包括材料清單），零件圖若干張。
3、確定主要零件所用材料，并確定其熱處理工藝及參數(shù)。
四、主要參考文獻(xiàn)：
[1] 陳建榮.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2010
[2] 王衛(wèi)衛(wèi).材料成形設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007
[3] 李學(xué)鋒.塑料模設(shè)計(jì)及制造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2001
[4] 許發(fā)樾.模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997
[5] 王旭.塑料模結(jié)構(gòu)圖冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1994
學(xué) 生（簽名） 年 月 日
指 導(dǎo) 教師（簽名） 年 月 日
教研室主任（簽名） 年 月 日
二級(jí)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)（簽名） 年 月 日
圖1 塑料漱口杯三維圖
圖2 二維零件圖
名稱：漱口杯
材料：ABS
技術(shù)要求：表面應(yīng)光滑、完整、厚度均一、無飛邊毛刺、不得有氣孔、熔接痕等缺陷。
塑件要求：塑件外側(cè)表面光滑，不得有氣孔、熔接痕、飛邊等缺陷，塑件允許最大脫模斜度0.5°。
設(shè)計(jì)開題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目
漱口杯注塑模設(shè)計(jì)
一、選題的背景和意義：
背景：21世紀(jì)以來，人們?cè)诳谇环雷o(hù)方面的花銷越來越大，飯后漱口的習(xí)慣也被普及開來，漱口杯的銷量日益見長(zhǎng)。塑料漱口杯以輕便、便宜、性價(jià)比高等特點(diǎn)，占領(lǐng)漱口杯市場(chǎng)
意義：通過幾年的專業(yè)性學(xué)習(xí)，我以注塑模漱口杯為畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以將我大學(xué)三年中所學(xué)的AUTOCAD、UG、機(jī)械制圖、塑料模具等專業(yè)課程靈活運(yùn)用，鍛煉我的綜合能力，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)模具行業(yè)添磚添瓦。
二、課題研究的主要內(nèi)容：
1．符合大眾的需求，具有一定的特色。
2．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，盡量節(jié)約原材料。
3．對(duì)材料的選擇以及對(duì)塑膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
4. 延長(zhǎng)使用壽命
5. 凹凸模的設(shè)計(jì)
6. 注塑機(jī)的校核
主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述：
1.閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)，明確自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)，準(zhǔn)備必要的資料方便查詢
2.計(jì)算模具尺寸，塑料模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3. 分析工藝方案，計(jì)算質(zhì)量、體積、壁厚。
4. 用UG畫出實(shí)體模型
5. 畫出零件圖。
6.老師的輔導(dǎo)，同學(xué)給互助
四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：
時(shí)間（迄止日期）
工 作 內(nèi) 容
6.10—6.15
準(zhǔn)備思路，提出大綱
6.15—6.20
準(zhǔn)備文獻(xiàn)，寫開題報(bào)告
6.20—6.30
UG作出模型圖
7.01—7.20
模具分型面設(shè)計(jì)，
7.20—7.25
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
7.25—7.30
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.01—8.10
推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
8.10—8.20
繪制零件圖與裝配圖
8.20—9.01
撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告
9.01—9.20
初稿
9.20—10.02
文稿完善
10.02—11.20
完稿，打印
五、指導(dǎo)教師意見：
簽名： 年 月 日
六、教學(xué)部門意見：
簽名： 年 月 日
摘 要
注塑模具是機(jī)械專業(yè)與高分子材料專業(yè)共同交叉后延伸的一種工業(yè)類別，注塑模具既包含了機(jī)械專業(yè)所有的機(jī)械工程力學(xué)、機(jī)械制造工藝學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)原理等。又包含了高分子材料專業(yè)的熱塑性材料學(xué)、高分子材料成型工藝學(xué)，有機(jī)化學(xué)等。模具是工業(yè)之母，在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中有不可撼動(dòng)的地位。
本文針對(duì)“漱口杯”注塑模具設(shè)計(jì)，首先選擇并分析適合了這個(gè)塑件的高分子樹脂材料，其次，分析了塑件的注塑成型工藝。結(jié)合塑件的實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與尺寸大小和精度要求。選擇了合適的出模數(shù)量。針對(duì)整套模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上面，本文采用了對(duì)應(yīng)的成型系統(tǒng)來保證模具加工的可行性、澆注系統(tǒng)方面盡可能的貼合實(shí)際注塑生產(chǎn)工藝需求、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面能夠使得塑件的冷卻更加均勻合理。根據(jù)GB國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采用了龍記的標(biāo)準(zhǔn)模架系統(tǒng)，同時(shí)采用了其他的模具標(biāo)準(zhǔn)件，使得設(shè)計(jì)和制造更加的簡(jiǎn)單。
在設(shè)計(jì)的時(shí)候，本文結(jié)合塑件的特點(diǎn)，和材料的性能之后，對(duì)注塑模具的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的計(jì)算與校核，以達(dá)到理論滿足實(shí)踐。對(duì)完成后的注塑模具，進(jìn)行了注塑機(jī)的選擇與校核。
本次設(shè)計(jì)中，采用了AutoCAD二維設(shè)計(jì)軟件繪制注塑模具的二維裝配圖與非標(biāo)零件圖，采用了三維軟件繪制模具的整體裝配圖，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，還采用了專業(yè)的插件來進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞： 漱口杯；注塑模；模具設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；注塑工藝；校核
Abstract
Injection mold is an industrial category which extends after the crossing of mechanical specialty and macromolecule material specialty. Injection mold includes all mechanical engineering mechanics, mechanical manufacturing technology, mechanical design principles of mechanical specialty. It also includes thermoplastic material science, polymer material forming technology, organic chemistry and so on. Mold is the mother of industry, which has an unshakable position in industrial production activities.
Aiming at the design of mouthwash cup injection mould, the polymer resin material suitable for mouthwash cup was selected and analyzed firstly. Secondly, the injection moulding process of mouthwash cup was analyzed. Combined with the actual structure characteristics and size and accuracy requirements of plastic parts. The appropriate number of die is selected. In view of the structure design of the whole set of moulds, this paper adopts the corresponding forming system to ensure the feasibility of the moulding process, the pouring system as close as possible to the actual needs of injection moulding production process, and the cooling system design can make the cooling of the plastic parts more uniform and reasonable. According to GB national standard, Longji standard die base system is adopted, and other standard die parts are adopted, which makes the design and manufacture more simple.
At the time of design, this paper combines the characteristics of plastic parts and the properties of materials, and then calculates and checks the overall structure of injection mould reasonably, so as to meet the needs of theory and practice. The selection and verification of injection moulding machine were carried out for the finished injection moulds.
In this design, AutoCAD two-dimensional design software is used to draw two-dimensional assembly drawings and non-standard parts drawings of injection moulds, and three-dimensional software is used to draw the overall assembly drawings of moulds. In computer aided design, professional plug-ins are also used to assist design.
Key words: mouthwash cup; injection mould; mould design; structure design; injection process; check
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 注塑模具的簡(jiǎn)介 2
1.3注塑模具發(fā)展國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 3
1.4國(guó)內(nèi)模具的優(yōu)劣勢(shì) 5
1.5 注塑行業(yè)存在的問題 5
1.6注塑模具生產(chǎn)制造原理 6
1.7本課題研究?jī)?nèi)容 7
1.7 預(yù)計(jì)目標(biāo) 7
第2章 注塑成型工藝分析 8
2.1 漱口杯零件圖 8
2.2 零件的工藝分析 8
2.1.1 脫模斜度 8
2.1.2 塑件的壁厚 9
2.1.3 塑件的圓角 9
2.3 塑料材料的基本特性 9
2.3.1 ABS的性能指標(biāo) 9
2.3.2 塑件材料成型性能 10
2.4 注射機(jī)型號(hào)的初步確定 10
2.5 塑件注射工藝參數(shù)的確定 12
第3章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
3.1 分型面的選擇 13
3.2確定型腔局部結(jié)構(gòu)形式 14
3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
3.4抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16
3.5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17
3.5.1 頂出脫模機(jī)構(gòu)概述 19
3.5.2頂出機(jī)構(gòu)零件 19
3.5.3 頂出脫模機(jī)構(gòu)的分類 20
3.6 模具冷卻系統(tǒng) 20
3.6.1水路的布置形式 21
3.6.2 冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單計(jì)算 21
第4章 模具成型尺寸 23
第5章 模架的選擇 26
5.1 模具選擇 26
5.2 模架的安裝 26
第6章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27
6.1 主要導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu) 27
6.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 27
第7章 注射機(jī)的校核 28
7.1 最大注射量的校核 28
7.2 注射壓力的校核 28
7.3 鎖模力的校核 28
7.4 模具外形尺寸校核 29
7.5 開模行程的校核 29
設(shè)計(jì)總結(jié) 31
附圖 32
致謝 33
參考文獻(xiàn) 34
37
第1章 緒論
1.1 課題背景
模具是機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛的一種設(shè)備，特別是在我們?nèi)粘Ｉ钪械娜沼盟芰霞?，汽車塑料配件，電子電器設(shè)備，儀表設(shè)備，手機(jī)，電話，冰箱等行業(yè)里面，隨著社會(huì)的發(fā)展，越來越多的塑料產(chǎn)品替代了原來的金屬材料和無機(jī)非金屬材料。相應(yīng)的，隨著科學(xué)進(jìn)步，對(duì)于注塑模具的精度要求也更加的高了，模具的結(jié)構(gòu)更加的精密化。模具的制造周期也要求相應(yīng)的縮短。采用注塑模具生產(chǎn)出來的塑件，質(zhì)量穩(wěn)定性好，能夠在非常久的時(shí)間內(nèi)保持尺寸的穩(wěn)定，生產(chǎn)的尺寸也非常高，能夠完成其他機(jī)械加工工藝所不能制造的產(chǎn)品，一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量高低水平，很大程度上是有模具制造水平的高低來決定的。
注塑模具的類型非常多，根據(jù)塑件的尺寸大小，結(jié)構(gòu)形式不同而產(chǎn)生差異，一般情況下，核心機(jī)構(gòu)為型芯和型腔，或者說是公模母模，型腔一般安裝在前模部分，保持固定不動(dòng)，型芯安裝在后模部分，隨著注塑機(jī)的開合模工作而跟隨運(yùn)動(dòng)，注塑模具相同的地方還有導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)，都是采用導(dǎo)柱和導(dǎo)套來實(shí)現(xiàn)工作配合的，導(dǎo)柱導(dǎo)套的精度等級(jí)，往往對(duì)模具的整體精度起到了決定性作用。其余的注塑模具零件還包括了定位環(huán)、澆口套、滑塊、推桿、熱流道、冷卻水道等結(jié)構(gòu)。每個(gè)結(jié)構(gòu)都會(huì)跟隨塑件的不同或者要求變更而產(chǎn)生了不同的演變。
因?yàn)槟＞叩慕Y(jié)構(gòu)是復(fù)雜多變的，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要綜合考慮一下因素：
1.首先就是要分析塑料零件的工程力學(xué)性能，比如塑料的自身的應(yīng)力變形量，承載載荷，自身的強(qiáng)度剛度，彈性變形量，塑性變形量，對(duì)水的親和性，在做塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要盡量避免因材料自身缺陷而引起的產(chǎn)品質(zhì)量問題。
2.考慮熱塑性材料的注塑成型工藝特點(diǎn)，比如材料的自身流程比，材料熱脹冷縮的收縮比，材料的流動(dòng)性能，材料厚度過大時(shí)候的縮水問題，以及成型溫度，注塑壓力等
3.塑件的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能的要考慮模具的結(jié)構(gòu)形式，盡可能的去避免產(chǎn)生橫向的抽芯或者是特殊抽芯機(jī)構(gòu)，需要對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精簡(jiǎn)，降低制造難度。
如果是有特殊使用領(lǐng)域的零件，比如眼鏡片就要求透光率非常高，對(duì)應(yīng)的模具也需要鏡面拋光，其次就是根據(jù)使用領(lǐng)域的不同而產(chǎn)生的高耐壓，高抗熱，高強(qiáng)度，高承受，抗剪切等能力。
2019年是我國(guó)高速發(fā)展的一年，我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)已經(jīng)走向世界前列，被譽(yù)為基建狂魔，這其中對(duì)應(yīng)的制造建設(shè)類設(shè)備越來越高級(jí)，需要的模具也更加精密。我國(guó)的模具設(shè)計(jì)、制造技術(shù)從改革開放的一片空白，到現(xiàn)在的越來越強(qiáng)大，更夠設(shè)計(jì)和制造精度等級(jí)更高，模具尺寸更大，生產(chǎn)壽命更加長(zhǎng)久的模具。
現(xiàn)在的注塑模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域，廣泛的使用了MOLDLFOW模流CAE分析軟件，模流分析軟件能夠?qū)崿F(xiàn)在前期進(jìn)行注塑工藝生產(chǎn)的仿真，能夠分析的項(xiàng)目包括充填時(shí)間，壓力、溫度、冷卻水管的溫度、翹曲變形量，注塑機(jī)鎖模力等等。能夠大大的降低設(shè)計(jì)制造的風(fēng)險(xiǎn)，避免了在注塑生產(chǎn)的時(shí)候過多的調(diào)試注塑機(jī)，浪費(fèi)時(shí)間，浪費(fèi)金錢。使用CAE技術(shù)能夠模擬實(shí)際的注塑成產(chǎn)過程，已經(jīng)越來越多的企業(yè)去使用。具有非常重要的意義
在模具的加工方面。模具的CAM技術(shù)也在同步的往前發(fā)展，國(guó)內(nèi)比較出名了數(shù)控機(jī)械機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)包括了華中數(shù)控、西南數(shù)控、廣州數(shù)控等企業(yè)，這些企業(yè)生產(chǎn)的大行程，高精密度數(shù)控加工機(jī)床，對(duì)于注塑模具這種要求精度等級(jí)達(dá)到微米的質(zhì)量做出了不同的貢獻(xiàn)，大型精密機(jī)床的發(fā)展，使得我國(guó)模具企業(yè)能夠承接更大的模具項(xiàng)目，特別是汽車領(lǐng)域的發(fā)展，汽車前后擋泥板的尺寸非常大，以前國(guó)產(chǎn)汽車通常是采用金屬材料制備，現(xiàn)在隨著注塑模具的發(fā)展，越來越多的汽車配件采用了塑料材料來實(shí)現(xiàn)，塑料材料能夠降低整車的質(zhì)量，提高燃油效率。數(shù)控CAM中的電火花加工機(jī)床，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床無法加工的區(qū)域進(jìn)行深度加工，包括小的加強(qiáng)筋，文體LOGO，特殊紋路等，另外現(xiàn)在企業(yè)還能使用鏡面火花機(jī)來實(shí)現(xiàn)快速的模具成型零件的表面處理，而無需采用原始的人工打磨拋光，縮短了制造周期，降低了人工勞力成本。
1.2 注塑模具的簡(jiǎn)介
隨著科學(xué)技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步與更新，注塑模具在機(jī)械工業(yè)中占用不可動(dòng)搖的地位，特別現(xiàn)在的電子產(chǎn)品時(shí)代的更新，越來越多的塑料產(chǎn)品進(jìn)入我們的生活中，新的產(chǎn)品出現(xiàn)于更新?lián)Q代越來越頻繁，比如我們常用的汽車儀表類產(chǎn)品、電子通訊類產(chǎn)品，更是達(dá)到了前所未有的高度，2010年之后，我國(guó)的整體國(guó)民經(jīng)濟(jì)狀態(tài)發(fā)生了更大的改變，消費(fèi)能力有了很大的提高，購(gòu)買能力大幅的提升刺激了消費(fèi)水平的提高。
塑料產(chǎn)品在汽車儀表、電器電子、醫(yī)用救援、工程器械等領(lǐng)域有更大的提高，注塑模具是機(jī)械行業(yè)與材料工程中發(fā)展最快的領(lǐng)域其中一塊。塑料材料是高分子材料工程領(lǐng)域中的一種，塑料材料有不可替代的特點(diǎn)，他的密度不大，質(zhì)量比較輕便，強(qiáng)度和剛度也較好，而且很多高分子塑料還具有絕緣性能，能夠替代傳統(tǒng)的金屬材料，無機(jī)非金屬材料。塑料材料在一定溫度下融化，比金屬材料熔點(diǎn)更低，成型更溶蝕，采用塑料材料以及注塑模具生產(chǎn)和制造的塑料具備了生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，精度高，工程造價(jià)便宜，可以實(shí)現(xiàn)大批量連續(xù)生產(chǎn)。而且注塑模具的生產(chǎn)設(shè)備注塑機(jī)相對(duì)于其他金屬材料的制造設(shè)備更小。因?yàn)榫邆淞松鲜鲇袃?yōu)點(diǎn)，所以越來越多的塑料產(chǎn)品進(jìn)入我們的生活中，注塑模具的發(fā)展水平，是衡量一個(gè)國(guó)家的工業(yè)制造水平的重要標(biāo)志之一。
1.3注塑模具發(fā)展國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
塑料產(chǎn)品是采用高分子樹脂材料通過注塑模具與注塑生產(chǎn)工藝制造的產(chǎn)品。塑料產(chǎn)品具備有質(zhì)量輕便，抗酸堿鹽性能好，耐腐蝕性好，有一定的彎折性能，而且絕緣不導(dǎo)電。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在越來越多的采用塑料制品來替代原來的其他產(chǎn)品，更多的進(jìn)度我們的日常生活中。
2010年之后，隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)技術(shù)的變革創(chuàng)新，機(jī)械工業(yè)水平的提高，對(duì)應(yīng)的注塑模具產(chǎn)業(yè)有的快速的增長(zhǎng)，大約每年的注塑模具增長(zhǎng)速度在10-16%之間，我國(guó)的注塑模具從發(fā)展起步至今，經(jīng)過約50年的進(jìn)步，有了較大的改變，技術(shù)水平有了很大的提高，特別是在近幾年的家用汽車普及、家用電器增長(zhǎng)、電子電信日用消費(fèi)子的快速發(fā)展，在沿海前沿地帶形成了以珠三角與長(zhǎng)三角一代的專業(yè)模具企業(yè)區(qū)域，逐漸向高精尖領(lǐng)域發(fā)展。塑料模具的發(fā)展將會(huì)比沖壓模具、壓鑄模具等其他模具的發(fā)展更快。
國(guó)內(nèi)模具逐漸往高精度、高質(zhì)量、超大型、超長(zhǎng)壽命，縮短制造周期，降低制造成本，高效率方向發(fā)展。新的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，將會(huì)極大的改善模具制造企業(yè)的專業(yè)技術(shù)層次，應(yīng)用領(lǐng)域與設(shè)計(jì)范圍將會(huì)實(shí)現(xiàn)不斷的擴(kuò)大，不同類型的模具將會(huì)越來越多，創(chuàng)新性越來越多，效益會(huì)越來越好。自動(dòng)化程度和標(biāo)準(zhǔn)化程度或逐步提高。
國(guó)外高級(jí)注塑模具技術(shù)與工藝制造裝備主要集中在美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)為主的歐美系，與日本、韓國(guó)為主的日系中。國(guó)外注塑模具的設(shè)計(jì)、制造、成型技術(shù)向著多工位化、高效自動(dòng)化，超低成本方面發(fā)展?，F(xiàn)在，國(guó)外的模具制造企業(yè)，能夠感受到我國(guó)模具制造業(yè)的崛起所帶來的國(guó)際環(huán)境變化，更多的中國(guó)模具進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)領(lǐng)域。占有原來歐美日韓的市場(chǎng)蛋糕，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)將有可能成為全球范圍內(nèi)最大的注塑模具供應(yīng)區(qū)域，國(guó)外的模具制造周期只有國(guó)內(nèi)模具制造周期的46-52%之間。但是國(guó)外的模具制造成本卻又中國(guó)模具制造成本的130-300%之間，成本可以達(dá)到我國(guó)成本的三倍之多，我國(guó)的人工勞動(dòng)成本優(yōu)勢(shì)是國(guó)外人工勞動(dòng)成本的1/3左右，對(duì)國(guó)際市場(chǎng)上的客戶產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，2015年之后，德國(guó)與日本的整體模具總造價(jià)降低了10-20%之間，和外國(guó)的注塑模具技術(shù)發(fā)展有密不可分的關(guān)系。
整體來看，我國(guó)注塑模具發(fā)展現(xiàn)狀仍然是迅猛的發(fā)展，與世界先進(jìn)國(guó)家仍有差距，我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)如下：
1.加大注塑模具的研發(fā)水平
對(duì)于高精密模具的設(shè)計(jì)，原材料，制造，模具鋼料等項(xiàng)目，加入研發(fā)人員、研發(fā)費(fèi)用的投入。
2.標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化程度提高
隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，模具應(yīng)該越來越多的使用標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，同時(shí)在生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高度自動(dòng)化，降低勞力成本。
3.大力發(fā)展信息集成化
現(xiàn)代企業(yè)基本都已經(jīng)基本具備了CAD/CAM/CAE技術(shù)，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要實(shí)現(xiàn)CAT/ERP/PDM等等的一些信息集成化，讓各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)作業(yè)斗實(shí)現(xiàn)高度信息化管理，甚至與一個(gè)螺絲都能知道所有的生產(chǎn)信息。
4.注塑模具應(yīng)該往超大型、超精密方向發(fā)展。
對(duì)于航天科技，航海科技，國(guó)防科技，高鐵科技、基建路橋工程等領(lǐng)域，均需要向著超大型，超精度方向去發(fā)展和攻關(guān)。
1.4國(guó)內(nèi)模具的優(yōu)劣勢(shì)
國(guó)內(nèi)模具制造企業(yè)優(yōu)勢(shì)是地域集中，能夠?qū)崿F(xiàn)高度的群體效益，國(guó)家政策扶持引導(dǎo)企業(yè)自主創(chuàng)新，給與國(guó)內(nèi)模具制造企業(yè)技術(shù)性的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼。還涉及到的出口模方向，國(guó)家也給與了模具企業(yè)對(duì)應(yīng)了關(guān)稅政策優(yōu)惠。
國(guó)內(nèi)模具制造企業(yè)的劣勢(shì)是各個(gè)企業(yè)之間各自為政，沒有形成統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，國(guó)內(nèi)模具的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程與自動(dòng)化進(jìn)程較低，與發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)械工程模具有較大的差距，相關(guān)核心技術(shù)與工業(yè)制造裝備機(jī)床很多需要國(guó)外進(jìn)口，技術(shù)在某些大型模具領(lǐng)域上，不能獨(dú)立完成，還需要國(guó)外專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)操作。
1.5 注塑行業(yè)存在的問題
我國(guó)的注塑模具在設(shè)計(jì)與制造的環(huán)節(jié)和國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家相比較而言，還有一定的差距，一直在模仿德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)家的制造經(jīng)驗(yàn)。通過發(fā)達(dá)國(guó)家的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)，能夠快速的彌補(bǔ)我國(guó)注塑行業(yè)的不足之處。
1.供給不均勻
我國(guó)的發(fā)展區(qū)域主要是珠三角和長(zhǎng)三角區(qū)域、這里的技術(shù)比較前沿一些，相關(guān)的技術(shù)和資源、工藝裝備方面，在這兩個(gè)區(qū)域供給就比較方便，如果是其他地域的注塑模具，就會(huì)存在供給困難，這樣就造成了沿海地帶可以制造大型的、精密的、高強(qiáng)度、高壽命的模具，而其余地域的模具只能做一些低端的、粗糙的模具。非沿海地帶的模具制造企業(yè)在技術(shù)和工藝生產(chǎn)裝備上的提高更多的是依靠沿海地帶和國(guó)外資源配給，這就造成了供給不均勻的現(xiàn)象。
2.人才資源以及科研能力弱
模具行業(yè)是技術(shù)性行業(yè)，對(duì)人才的需求非常高，一個(gè)好的模具設(shè)計(jì)工程師，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就能極大的節(jié)約制造成本，如何上加工制造更加簡(jiǎn)單，需要從設(shè)計(jì)的源頭上著手，隨著越來越多的高精密模具的誕生，對(duì)復(fù)合型人才的需求也就越大，不然需要高級(jí)的模具從業(yè)人員需要具備專業(yè)水平，還需要具備相關(guān)其余輔助知識(shí)與管理知識(shí)，而高級(jí)的模具鉗工技術(shù)人才，也是企業(yè)裝配調(diào)試環(huán)節(jié)重要的組成之一，人才資源的培養(yǎng)與技術(shù)攻關(guān)在我國(guó)都現(xiàn)在比較薄弱一些。
其次，在科研能力上，我國(guó)制造業(yè)雖然一直在穩(wěn)步的增長(zhǎng)，但是與我國(guó)在高鐵運(yùn)輸，工程基建上相比，明顯跟不上科研技術(shù)的投入，科研能力較弱，如果能投大力投入科研經(jīng)費(fèi)和科研人才的培養(yǎng)，那么必然可以提高模具制造行業(yè)的人才綜合水平。
3.標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化程度低
我國(guó)長(zhǎng)時(shí)間需要依靠國(guó)外的一些精密標(biāo)準(zhǔn)件，以及自動(dòng)生產(chǎn)線來實(shí)現(xiàn)模具的自動(dòng)化生產(chǎn)。模具企業(yè)之間各自經(jīng)營(yíng)，沒有形成一個(gè)整體的合作企業(yè)，每個(gè)企業(yè)都去開發(fā)適合自己企業(yè)的一些標(biāo)準(zhǔn)件，而沒有一個(gè)行業(yè)去合作統(tǒng)籌實(shí)現(xiàn)整個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，與國(guó)外的模具標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)化企業(yè)相比，差距非常大，比較難去完成大型精密模具的設(shè)計(jì)與制造任務(wù)，和國(guó)際ISO標(biāo)準(zhǔn)的模具制造企業(yè)有較大的差距，對(duì)整個(gè)模具制造周期與模具成本的控制也比較困難。能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)模具制造行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化進(jìn)程是非常重要的。
1.6注塑模具生產(chǎn)制造原理
注塑模具一般采用剛性材料來制備，注塑模具的制造環(huán)節(jié)，一般是采用剛性材料在對(duì)應(yīng)的機(jī)床上進(jìn)行加工的，機(jī)械工的機(jī)床包括有車床、銑床、數(shù)控CNC機(jī)床、EDM電火花機(jī)床、WEDM線切割機(jī)床、磨床、以及鉗工裝配、省模拋光環(huán)節(jié)。模具的制造精度根據(jù)產(chǎn)品的不同而采用不同的精度等級(jí)來制造，而隨著精度等級(jí)的提高，必然的需要對(duì)機(jī)械機(jī)床的精度要求更好，一般精度等級(jí)的機(jī)床精度在0.02mm左右，而高精度的機(jī)床精度可以達(dá)到0.005mm左右。注塑模具的制造基本可以采用常用的機(jī)械加工機(jī)床來實(shí)現(xiàn)。
注塑模具的生產(chǎn)一般采用的是注塑機(jī)來實(shí)現(xiàn)，注塑機(jī)一般有臥式注塑機(jī)、立式注塑機(jī)、雙色注塑機(jī)等，根據(jù)注塑機(jī)的噸位的不同，對(duì)應(yīng)的有小、中、大、超大型注塑機(jī)。通過把注塑模具安裝在注塑機(jī)上，然后注塑機(jī)的料斗進(jìn)料，經(jīng)過注塑機(jī)的蝸桿旋轉(zhuǎn)和加熱融化，把高分高壓下的融化原料注射進(jìn)模具的型腔里面，經(jīng)過充填、保壓、冷卻后固化成型，然后通過注塑機(jī)后面的頂棍把塑件頂出脫模，完成注塑生產(chǎn)。
注塑生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量生產(chǎn)。
1.7本課題研究?jī)?nèi)容
1.根據(jù)塑件圖完成測(cè)繪和建模，繪制塑件的二維工程圖和三維模型。
2.分析塑件結(jié)構(gòu)，選擇合適的材料，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的確定
3.選擇分型面，確定出模數(shù)量，根據(jù)塑件確定澆口的類型，完成成型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確定模具整體方案。
4.確定模具整體方案之后，進(jìn)行注塑機(jī)的選擇與校核。確定注塑工藝。
5.完成模具結(jié)構(gòu)的各類計(jì)算與校核。
6.采用AutoCAD繪制注塑模具的二維總裝圖、非標(biāo)零件工程圖，采用三維軟件完成整套模具的三維建模。
7.設(shè)計(jì)完成的模具需要滿足實(shí)踐生產(chǎn)需求。
1.7 預(yù)計(jì)目標(biāo)
完成整套得到注塑模具設(shè)計(jì)，理論結(jié)合實(shí)踐。不但要三維模型結(jié)構(gòu)表達(dá)清晰可靠，還需要二維制圖按照機(jī)械制圖規(guī)范編程明細(xì)表、技術(shù)要求、標(biāo)注零件尺寸、公差、粗糙度等。最后說明書圖文并茂，內(nèi)容非常，計(jì)算校核準(zhǔn)確無誤。
第2章 注塑成型工藝分析
2.1 漱口杯零件圖
首先分析塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用三維建模完成塑件的模型繪制，該塑件的結(jié)構(gòu)屬于中等難度，該塑件尺寸不大，壁厚比較均勻，適合采用注塑模具生產(chǎn)和制造，塑件的生產(chǎn)批量為中等批量注塑成型生產(chǎn)，精度等級(jí)可以采用一般精度等級(jí)。如圖2.1所示。
圖2.1 漱口杯塑件圖
2.2 零件的工藝分析
結(jié)合塑件特點(diǎn)分析零件的工藝性，該零件的壁厚均勻，沒有尖角，適合采用熱塑性材料來成型，根據(jù)使用需求判定，塑件的表面需要光潔度較好，對(duì)應(yīng)的模具的型腔表面需要進(jìn)行拋光處理才能夠達(dá)到表面光潔度的要求。其次就是塑件的安裝和裝配位置，需要考慮配合公差的尺寸要求，整體的尺寸要求精度一般，注塑模具成型可以實(shí)現(xiàn)。
2.1.1 脫模斜度
分析塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料的性能參數(shù)，通過查表，本次設(shè)計(jì)適合采用0.5-2度的脫模斜度范圍取值。一定的脫模斜度，有利于塑件的順利脫模，減少塑件對(duì)型芯的包裹力。
2.1.2 塑件的壁厚
塑件的厚度直接影響著材料的成型質(zhì)量，如果厚度過大，那么塑件容易縮水行程凹坑，影響成型質(zhì)量缺陷，如果塑件的壁厚太薄，那就容易強(qiáng)度剛度不夠，不能滿足使用需求。
2.1.3 塑件的圓角
當(dāng)一個(gè)塑件有尖角的時(shí)候，在注塑的使用，容易造成應(yīng)力過于集中，從而充填困難，其次就是有尖角可能會(huì)對(duì)使用者造成一些尖刺傷害，產(chǎn)生不安全的因素是不允許的，綜合以上兩點(diǎn)，最好對(duì)塑件的尖角進(jìn)行圓弧或者圓角過度。
2.3 塑料材料的基本特性
分析塑件，該塑件適合采用高分子材料中的熱塑性材料來成型，通用其使用性質(zhì)確定其基本材料種類為ABS材料。ABS材料是一種三元共聚物，ABS材料的強(qiáng)度和剛度比較好，ABS材料具有良好的機(jī)械加工性能，并且無毒害，難容與酸堿鹽溶液內(nèi)，對(duì)水呈現(xiàn)一種非常低的吸水特性，并且能夠絕緣不導(dǎo)電。ABS材料的流動(dòng)性能也比較好，注塑充填的流程比也較大?，F(xiàn)在的市面上，除了常規(guī)的ABS材料以外，還能夠通過采用增加不同成分的添加劑來實(shí)現(xiàn)ABS材料的改性，通過增加不同的材料成本，能夠?qū)崿F(xiàn)材料的阻燃，耐磨，低溫抗沖擊，強(qiáng)度剛度提升等特點(diǎn)，改性材料能在基本特性的條件下大大的增加材料的不同物理化學(xué)特點(diǎn)的提高。
2.3.1 ABS的性能指標(biāo)
(1)注塑工藝生產(chǎn)的熔融溫度一般在210-230℃之間，溫度適中，在260℃往上升溫時(shí)發(fā)生材料分解。
(2)在塑件成型之后，可以對(duì)塑件的表面進(jìn)行電鍍、噴油、絲印、移印等表面處理，表面后處理效果好，不容易脫模。
(3)透明度好，抗彎折和翹曲變形。
(4)通過增加改性材料成分達(dá)到耐磨損，高強(qiáng)度，抵抗沖擊的特點(diǎn)。
2.3.2 塑件材料成型性能
如表2.1所示，ABS材料的注塑工藝參數(shù)表，該表可做為后期注塑生產(chǎn)時(shí)的基本注塑參數(shù)調(diào)節(jié)依據(jù)。
表2-1注射工藝表
注射機(jī)類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速
31 ~ 61r/min
噴嘴形式
直通式噴嘴
噴嘴溫度
170~200℃
模具模溫
60 ~ 80℃
注射壓力
60 ~110Mpa
模具保壓
8 ~ 12 Mpa
冷卻周期
10 ~ 20s
注塑成型周期
20 ~ 220s
原料烘干方式
采用電熱烘料機(jī)在80度左右烘干1-2小時(shí)
其他
注塑時(shí)根據(jù)生產(chǎn)情況在模具成型面噴涂脫模劑
2.4 注射機(jī)型號(hào)的初步確定
注塑機(jī)的的型號(hào)與參數(shù)關(guān)乎注塑模具生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益與成本，對(duì)于初步選擇注塑機(jī)，首先要考慮一套模具總的注塑體積或者是總的注塑量，結(jié)合完成后的三維模型，可以在三維軟件中直接測(cè)量塑件與澆注系統(tǒng)的總體積，澆注系統(tǒng)一般占的體積不大，初步確定時(shí)，先根據(jù)塑件的體積來計(jì)算。
首先測(cè)量單個(gè)塑件的體積V=68.77，查詢模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)，可以得到ABS材料的密度參數(shù)P=1.05g/，根據(jù)公式M=PV可以得到塑件的質(zhì)量
圖3.1 塑件體積測(cè)量
根據(jù)前面結(jié)構(gòu)分析可以確定該套模具中塑件的出模數(shù)量為一模一腔，該出模數(shù)量滿足經(jīng)濟(jì)性原則，所以總的注塑出來的總的體積為71.68cm3，那么結(jié)合注塑量，可以初步的選擇注塑機(jī)為HT160X2B，該注塑機(jī)的理論注塑容量體積為320cm3，能夠滿足本次注塑生產(chǎn)的需求，該注塑機(jī)的參數(shù)如下表所示+
表2-2 注射機(jī)參數(shù)表
型號(hào)
單位
160×2A
160×2B
160×2C
參數(shù)
螺桿直徑
mm
40
45
48
理論注射容量
cm3
253
320
364
注射重量PS
g
230
291
331
注射壓力
Mpa
202
159
140
注射行程
mm
201
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~230
料筒加熱功率
KW
9.3
鎖模力
KN
1600
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
455×455
允許最大模具厚度
mm
500
允許最小模具厚度
mm
180
移模行程
mm
420
移模開距(最大)
mm
920
液壓頂出行程
mm
140
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數(shù)量
PC
5
油泵電動(dòng)機(jī)功率
KW
18.5
油箱容積
l
240
機(jī)器尺寸(長(zhǎng)×寬×高)
m
5.4×1.45×2.05
機(jī)器重量
t
5
最小模具尺寸(長(zhǎng)×寬)
mm
320×320
2.5 塑件注射工藝參數(shù)的確定
1.注塑體積設(shè)定值：90-120cm3；
2.注塑壓力設(shè)定值：100-130Mpa；
3.注射行程設(shè)定值：100-110mm；
4.螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定值：80-120r/min；
5.模具溫度設(shè)定值：50-70℃
6.注塑周期控制范圍：30-60s
最終在模具實(shí)際的試模調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，需要結(jié)合實(shí)際機(jī)臺(tái)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)和變化。
第3章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 分型面的選擇
分型面的選擇是在模具結(jié)構(gòu)分析的時(shí)候就需要首先確定的，分型面考慮的因素較多，包括澆注系統(tǒng)的澆口，排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及頂出機(jī)構(gòu)，抽芯機(jī)構(gòu)等，塑件在型腔內(nèi)凝固成型后需要將塑件從型腔內(nèi)取出來，這樣就需要先將型腔打開，然后將模具一分為二，上為動(dòng)模，下為定模，定模與動(dòng)模接觸的面稱為分型面，分型面的選擇需要遵循下面的原則：
1.最好選擇在零件的最大的端面處。
2.保證塑件成型以后留在型芯部分。
3.不能夠影響塑件的外觀質(zhì)量。
4.澆口能夠合理的進(jìn)澆。
5.頂出脫模簡(jiǎn)單可靠，最好頂出能夠在塑件的背面或者內(nèi)部。
6.分型面要考慮排氣系統(tǒng)均勻的排出型腔內(nèi)的氣體。
該塑件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度中等，分析面設(shè)計(jì)在大端的底面，如下圖所示。
圖3.1漱口杯的分型面的選擇
3.2確定型腔局部結(jié)構(gòu)形式
型腔的結(jié)構(gòu)布局要保證均勻，使得澆注充填流程距離，充填時(shí)間要相等，最好呈現(xiàn)矩形、線形、環(huán)形分布，本次設(shè)計(jì)中，采用的是旋轉(zhuǎn)一百八十度的型腔布局方式，分型面的設(shè)計(jì)原則可以按照如下幾點(diǎn)綜合考慮：
1. 方便塑料產(chǎn)品的脫模：開模具打開時(shí)候，產(chǎn)品要盡可能的留在動(dòng)模上面。
2. 方便抽芯機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，一般還要考慮模具上時(shí)候需要設(shè)計(jì)滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。
3. 保證塑料的外觀和表面質(zhì)量不受影響，特別是外觀需要光滑或者是鏡面的產(chǎn)品。
4. 保證塑料產(chǎn)品的尺寸和精度的等級(jí)在合理的公差范圍值之內(nèi)。
5. 盡可能的使得模具型腔內(nèi)的空氣通過分型面排出去。
6. 考慮實(shí)際機(jī)械機(jī)床加工的便利性，讓加工更簡(jiǎn)單
如圖3.2所示為型腔局部結(jié)構(gòu)形式。
圖3.2型腔的排列方式
3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是原料從注塑機(jī)噴嘴出來以后一直到達(dá)模具型腔的這一段距離內(nèi)產(chǎn)品的凝料，合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是非常重要的，澆注系統(tǒng)一般分為普通流道和無流道兩種，普通流道就是常見的冷流道，包括了主流道、分流道、澆口、冷料穴，這幾個(gè)重要特點(diǎn)。如果是無流道系統(tǒng)，一般指的是采用了專門的熱流道澆注系統(tǒng)，這類一般造價(jià)昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在大型精密模具中才會(huì)應(yīng)用。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則如下：
1.確定一個(gè)合適的流道截面類型，一般有圓形，梯形，半圓形等形狀。
2.根據(jù)材料自身的成型性能、以及塑件的結(jié)構(gòu)形式，出模數(shù)量，來確定流道的尺寸大小，長(zhǎng)度。
3.主流道、分流道的尺寸長(zhǎng)度應(yīng)該盡可能的短，這樣才能減少原材料的損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。
4.澆注系統(tǒng)周邊盡可能的不要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，避免澆注系統(tǒng)在進(jìn)入型腔之前就過快的冷卻。
5.澆注系統(tǒng)要盡可能的設(shè)計(jì)冷料穴，讓充填前端的冷卻凝料不要進(jìn)入模具型腔里面影響塑件的成型。
6.澆口的設(shè)計(jì)要盡可能的保證充填的均勻，飽滿，同時(shí)又要兼顧塑件的表面外觀質(zhì)量。
7.澆口盡可能的設(shè)計(jì)在塑件的隱秘區(qū)域，而且要有利于區(qū)域澆口襯套，不能影響外觀。
8.流道的廢料要盡可能的少。
主流道一般是從注塑機(jī)連接澆口襯套一直到分流道連接處截止的流道，也可以說是澆口襯套內(nèi)的流道，一把從注塑機(jī)出
來的凝料首先就要經(jīng)過他，一般情況下主流道和模具的正中心呈現(xiàn)一個(gè)中心重合狀態(tài)。
澆口襯套與注塑機(jī)噴嘴需要滿足如下圖所示的關(guān)系式：
D = d + (0.5 ~ 1) mm
R1= R2+ (1~ 2) mm
本次設(shè)計(jì)中，采用了點(diǎn)澆口的結(jié)構(gòu)形式，具體的澆注系統(tǒng)的主流道、分流道、澆口的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示。
圖3.3澆口的分布
3.4抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
抽芯機(jī)構(gòu)一般有三種:
1.機(jī)械式脫模抽芯，常見的就是斜導(dǎo)柱滑塊和斜頂抽芯機(jī)構(gòu)，利用模具的自身開合模工作的時(shí)候，使得模具產(chǎn)生抽芯運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)方便，不需要外力的作用就可以實(shí)現(xiàn)，依靠壓鑄機(jī)打開模具作用動(dòng)力來源。
2.手動(dòng)抽芯，利用人工或者機(jī)械手去取出抽芯機(jī)構(gòu)，然后取出鑄件或者抽芯的鑲件，這種辦法現(xiàn)在基本沒有人去設(shè)計(jì)和使用，原因就是效率低。
3.液壓抽芯。采用液壓油缸結(jié)構(gòu)，液壓油做驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)抽芯工作，在長(zhǎng)行程的抽芯動(dòng)作中，比較常見。
經(jīng)分析過此塑件的側(cè)向結(jié)構(gòu)抽芯距離較長(zhǎng)，普通的滑塊抽芯等不能滿足實(shí)際需要，得出結(jié)論需要液壓油缸機(jī)構(gòu)進(jìn)行側(cè)抽芯，在此，進(jìn)行滑塊結(jié)構(gòu)配合設(shè)計(jì)。滑塊結(jié)構(gòu)如下圖所示。
圖3.4液壓油缸抽芯機(jī)構(gòu)
3.5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
脫模頂出是模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，一般脫模頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要遵循以下幾個(gè)要點(diǎn)：
（1）、頂出結(jié)構(gòu)的設(shè)置要平衡，使得塑件能夠均勻受力。防止塑料產(chǎn)品在頂出脫模時(shí)產(chǎn)生變形。
（2）、要考慮塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用性能，保證塑件的外觀優(yōu)良，特別是高光和透明性產(chǎn)品，頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須要在隱秘位置，其次不能影響塑件的使用結(jié)構(gòu)。
（3）、頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)置應(yīng)該在塑件的受力位置，這樣材料實(shí)現(xiàn)最大脫模力的產(chǎn)生。這樣頂出的時(shí)候，塑件的強(qiáng)度好，承受能力大，不至于產(chǎn)生產(chǎn)品的不良現(xiàn)象。
（4）、如果塑件又較深的骨位，支撐柱結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征，為了防止脫模困難，也需要設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)。
（5）、頂桿的布置應(yīng)該盡可能在塑件的圓角或者斜角位置。
（6）、頂桿最好能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)稱分布。使得頂出力均勻。
（7）、在有滑塊抽芯機(jī)構(gòu)的模具中，頂桿在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候不能和滑塊抽芯機(jī)構(gòu)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。
（8）、需要考慮成型零件的鑲件位置，不能考得太近，要保證成型零件的剛度和強(qiáng)度。
（9）、頂出系統(tǒng)不能和成型零件的冷卻水道。固定螺絲等零件產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。
（10）、頂桿的邊緣距離成型鋼料的邊緣需要保證有1-2mm的距離，以保證成型零件的強(qiáng)度和剛度。
本次設(shè)計(jì)中，采用了推板推出機(jī)構(gòu)，均勻的分布在塑件內(nèi)表面上，頂出受力均勻。其布置形式見圖3.4。
圖3.5 推板推出機(jī)構(gòu)
3.5.1 頂出脫模機(jī)構(gòu)概述
在塑件完成注塑成型之后，熔融裝在下的凝料完成固化，根據(jù)塑料材料的特性，塑料材料會(huì)產(chǎn)生一定的收縮性，隨著塑件的收縮，而塑件又在型芯部分，所以必然會(huì)產(chǎn)生一定的包裹力，需要克服脫模時(shí)的瞬時(shí)大氣真空力以及持續(xù)脫模時(shí)的摩擦力。
脫模系統(tǒng)在頂出塑件的時(shí)候，不能損壞塑件，需要保證塑件的完整形態(tài)，不能有沾模，頂白，頂穿等不良現(xiàn)象，頂出的位置不能夠影響塑件的表面外面質(zhì)量。
脫模方向與模具的開模方向相同，且在注塑機(jī)頂棍中心線上受力頂出。
3.5.2頂出機(jī)構(gòu)零件
頂出系統(tǒng)的零件包括常見的頂桿、頂板、頂針面板、頂針底板、復(fù)位桿、復(fù)位彈簧等零件。如果涉及其他的頂出脫模類型，還有氣動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)，液壓脫模機(jī)構(gòu)，齒齒輪齒條旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)，液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)等等。頂出系統(tǒng)的頂出力要均勻穩(wěn)定，不能傾斜。
3.5.3 頂出脫模機(jī)構(gòu)的分類
根據(jù)動(dòng)力來源劃分，脫模機(jī)構(gòu)一般可以分三大類別：
（1）、手動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)，這類脫模機(jī)構(gòu)現(xiàn)在非常少見，方法是模具在打開之后，采用人工操作的方法去取出塑件，非常浪費(fèi)時(shí)間，效率低下。
（2）、機(jī)械推出脫模，這類是最常用的脫模方式，也是應(yīng)用最廣泛的方式，這類脫模依靠注塑機(jī)上面的頂棍，通過模具底板的頂棍孔頂出頂桿或者推板，完成塑件的脫模，這類機(jī)械脫模脫模方式工作可靠，頂出行程，頂出速度，頂出時(shí)間，均可以通過注塑機(jī)伺服機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)用廣泛。
（3）、其余脫模機(jī)構(gòu)，一般用在特殊模具結(jié)構(gòu)中，包括的液壓動(dòng)力推出機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)推出脫模機(jī)構(gòu)，內(nèi)螺紋旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)，前模頂出脫模機(jī)構(gòu)等。
3.6 模具冷卻系統(tǒng)
注塑機(jī)通過把顆粒狀的塑料原材料加熱加壓融化后注射到注塑模具的型腔里面，然后熔料在模具的型腔里面一直冷卻凝固后成型，這段時(shí)間是由熔融裝在下的樹脂原料和模具的溫差共同實(shí)現(xiàn)的，一般情況下注射的原材料溫度在200-300℃之間，而模具的溫度一般情況下是人手可以輕微觸摸的，在40-80℃之間，根據(jù)不同樹膠材料的成型溫度不同，需要對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)模具的溫度，來加速冷卻效應(yīng)，縮短成型周期，并且需要保證這個(gè)冷卻過程是均勻的逐步冷卻過程的，不然過快或者過慢的冷卻，都會(huì)導(dǎo)致塑件質(zhì)量的不穩(wěn)定或者瑕疵產(chǎn)品的產(chǎn)生。
在做模架溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)候，首先需要材料的自身物理性能，可以通過查詢材料物性表來獲取材料的注射溫度和模具溫度，根據(jù)材料參數(shù)來進(jìn)行一下調(diào)節(jié)：
（1）、如果注塑成型的時(shí)候材料溫度不夠的情況下，需要增加模具的加熱裝置。
（2）、如果成型塑件的壁厚過大的時(shí)候，為了防止收縮，好考慮增加加熱裝置。
（3）、如果成型溫度超過材料要求的溫度，就必須要增加模具冷卻裝置。
（4）、一般情況下，在做熱塑性材料成型時(shí)，都需要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，來縮短其生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，快速降低模溫。
3.6.1水路的布置形式
如圖3.5所示為模具上定模和動(dòng)模的水路布置示意圖，上下采用兩根環(huán)繞水管分布。
圖3.5水路布置
3.6.2 冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單計(jì)算
一般情況下，采用估算法可以節(jié)約大量時(shí)間，對(duì)于一般塑件，估算是的管道直徑都能夠滿足冷卻要求。
冷卻系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中是沒有計(jì)算校核的，一般按照經(jīng)驗(yàn)，冷卻水道大的直徑取值為6-16mm的正常取值，本設(shè)計(jì)塑件質(zhì)量不大，每分鐘進(jìn)入型腔內(nèi)的熱量也就不算大，故采用8mm的冷卻管道布置在型芯和型腔上，無疑是能夠達(dá)到冷卻效果的！
第4章 模具成型尺寸
模具的成型零件一般包含了型芯、型腔、各種與塑件想接觸的成型區(qū)域零件的鑲件等零件。而在本文中，特指的是型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮塑料的材料性能，以及對(duì)應(yīng)的尺寸需求，塑件精度等級(jí)、表面粗糙度等技術(shù)指標(biāo)，還需要考慮成型零件的加工便利性。
4.1 型腔工作尺寸計(jì)算
圖4.1 定模型腔
1）凹模徑向長(zhǎng)寬尺寸的計(jì)算：
式中
；
；
；
制造公差，=；
，。
凹模深度尺寸的計(jì)算：
式中
；
。
4.2 型芯工作尺寸計(jì)算
圖4.2 動(dòng)模型芯
塑料的收縮率為0.5%，
型芯高度的計(jì)算
式中：
；
；
Δs 、k含義如（1）式中。凸模的高度為：
第5章 模架的選擇
5.1 模具選擇
隨著機(jī)械工業(yè)與模具制造業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在逐漸的實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，在模具中，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào)的GB國(guó)標(biāo)規(guī)范，國(guó)內(nèi)企業(yè)中，比較出名的標(biāo)準(zhǔn)模架企業(yè)有龍記模架，明利模架、環(huán)勝模架，標(biāo)準(zhǔn)模架的分類包含了大水口模架系統(tǒng)，細(xì)水口模架系統(tǒng)，簡(jiǎn)化細(xì)水口模架系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)模架的選用可以大大的縮短設(shè)計(jì)與制造的周期，并且可以提高制造精度
本次設(shè)計(jì)中，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式與澆注系統(tǒng)類型，選用DDI型號(hào)的模架，具體型號(hào)規(guī)格為：DDI-3535-A120-B90-C120如下]圖5.1所示：
圖5.1 標(biāo)準(zhǔn)模架
5.2 模架的安裝
首先把模具在鉗工車間裝配好，然后通過車間的天車運(yùn)輸，通過模具的定位環(huán)把模具對(duì)轉(zhuǎn)注塑機(jī)的定位環(huán)孔，實(shí)現(xiàn)定位。然后采用壓板與螺絲分別固定模具的頂板和底板的“工”字的邊緣位置來實(shí)現(xiàn)固定?！?
第6章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
6.1 主要導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)
在本套模具設(shè)計(jì)中，主要的定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿。定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)一般采用圓柱或者圓形套形狀的回轉(zhuǎn)體零件，導(dǎo)柱導(dǎo)套一般強(qiáng)度和剛度要求較好，表面需要拋光，定位要準(zhǔn)確。
6.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式
本次設(shè)計(jì)中，由于采用了標(biāo)準(zhǔn)模架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)模架在選用的時(shí)候已經(jīng)包含了導(dǎo)柱，導(dǎo)套這類結(jié)構(gòu)。其中導(dǎo)套選在了有托導(dǎo)套，采用SKD61材料，硬度要求HRC58-68度，內(nèi)表面表面粗糙度需要拋光至Ra0.8um，
導(dǎo)柱采用了凸臺(tái)結(jié)構(gòu)形式，在導(dǎo)柱頂端圓柱面上開了R形狀的儲(chǔ)油槽，用于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，同時(shí)用于導(dǎo)柱導(dǎo)套配合內(nèi)了氣體排出。
導(dǎo)柱導(dǎo)套的采用H7/m6配合公差，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置度公差控制在±0.02mm至±0.05mm的對(duì)稱位置度公差范圍內(nèi)。導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示。
圖6.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式
第7章 注射機(jī)的校核
7.1 最大注射量的校核
通過三維建模完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，可以得到塑件和澆注系統(tǒng)的三維體積，就知道整套模具的在注塑生產(chǎn)的時(shí)候需要多大的注塑量了，通過前面確定的注塑機(jī)查表，可以得到注塑機(jī)的額定注塑量，按照一般機(jī)械設(shè)計(jì)校核安全規(guī)范，額定注塑的80%需要大于整套模具的需求注塑量。按照下面公式校核；
，
查前面的注塑機(jī)參數(shù)表，可以提到注塑機(jī)的額定注塑量為320，所以滿足最大注塑量的要求。
7.2 注射壓力的校核
注塑壓力通過查詢材料物性表可以得到，需要滿足注塑機(jī)額定注塑壓力的要求：
查詢前面的注塑機(jī)參數(shù)表，可以得到注塑機(jī)的額定注塑壓力為，查詢材料的物性表，材料的注塑壓力要求值為，所以該注塑機(jī)的注塑壓力滿足注塑生產(chǎn)要求。
7.3 鎖模力的校核
當(dāng)注塑機(jī)進(jìn)行注射的時(shí)候，模具型腔需要承受來自注塑機(jī)注射時(shí)產(chǎn)生的壓力，瞬間充填時(shí)氣體壓縮時(shí)產(chǎn)生的張力，這股力量如果使得模具前模和后模張開，那么就會(huì)產(chǎn)生注塑溢料、毛邊、披鋒的產(chǎn)生，所以需要讓注塑機(jī)的額定鎖模力在注塑的時(shí)候鎖緊模具。鎖模力和塑件的投影面積有關(guān)系，以及塑件的平均成型壓力，校核方式如下；
本次設(shè)計(jì)中，模具的出模數(shù)量，
單個(gè)塑件在分型面上的投影面積取值，
澆注系統(tǒng)的主流道、分流道、澆口的投影面積取值。
根據(jù)塑件特點(diǎn)的材料特性，平均的型腔成型壓力取值。
所以有：
注塑機(jī)額定鎖模力為1600KN，安全系數(shù)取值0.8，
。
所以，注塑機(jī)的鎖模力能夠滿足要求。
7.4 模具外形尺寸校核
模具的最大外形尺寸在本次設(shè)計(jì)中為350x400x501mm，為了保證這套模具能夠放進(jìn)注塑機(jī)里面生產(chǎn)，需要校核幾模具的長(zhǎng)寬高尺寸能否放進(jìn)注塑機(jī)中。
校核模具的長(zhǎng)寬高尺寸，查注塑機(jī)參數(shù)表；
注塑機(jī)的拉桿內(nèi)間距為：455x455mm，所以長(zhǎng)寬尺寸滿足要求。
注塑機(jī)的容模厚度max=500mm，min=180mm，該模具的高度在容模厚度范圍值之內(nèi)，滿足要求。
7.5 開模行程的校核
按公式計(jì)校核：
式中：
；
；
；
通過計(jì)算和校核，模具需求的開模行程為320mm，而注塑機(jī)的最大行程為420mm，所以滿足要求。
設(shè)計(jì)總結(jié)
本次設(shè)計(jì)中，又一次重新復(fù)習(xí)了大學(xué)幾年所學(xué)習(xí)的課程和自學(xué)了一些其他課程，包括機(jī)械制造基礎(chǔ)，材料工藝學(xué)，機(jī)械加工工藝，注塑成型工藝，模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，機(jī)械制圖等，更加鞏固和加深了專業(yè)知識(shí)的水平。
1.完成了本套模具設(shè)計(jì)的塑件三維建模，模具三維裝配圖的建模，三維圖采用了GB國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)模架系統(tǒng)，以及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件的調(diào)取。二維總裝圖的繪制，二維非標(biāo)零件圖的繪制，采用第一視角和國(guó)標(biāo)規(guī)范進(jìn)行標(biāo)注和制圖。
2.針對(duì)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，查閱了大量的書籍，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)專業(yè)論壇學(xué)習(xí)相關(guān)的視頻教程，才發(fā)現(xiàn)有許多的專業(yè)設(shè)計(jì)技巧是書本中所不具備的，特別是在論壇上搜索了許多巧妙的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參考圖檔。
3.在最后進(jìn)行說明書的計(jì)算校核的時(shí)候，更加鞏固了專業(yè)理論知識(shí)的儲(chǔ)備，通過理論數(shù)據(jù)的計(jì)算和校核，對(duì)實(shí)際的設(shè)計(jì)出來的模具進(jìn)行再次的驗(yàn)證。
經(jīng)過長(zhǎng)久的努力與堅(jiān)持，終于完成本套注塑模具設(shè)計(jì)，是在大學(xué)最后幾年的一次大演練，為進(jìn)入相關(guān)崗位從事對(duì)口專業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
附圖
圖1 二維裝配圖
致謝
感謝我的母校，經(jīng)過大學(xué)幾年的學(xué)習(xí)和生活，是我收獲良多，馬上就要正式進(jìn)入社會(huì)了，希望母校越來越好。
本文是在指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)下完成的，老師事無巨細(xì)的講解，使我在設(shè)計(jì)困難的時(shí)候茅塞頓開。感謝我大學(xué)的同學(xué)，在我遇到設(shè)計(jì)困難的時(shí)候總是第一時(shí)間幫我解答，我自身仍然有很多缺陷，但我相信我自己一定可以彌補(bǔ)不足之處。
同時(shí)非常感謝指導(dǎo)老師給予我鼓勵(lì)和肯定。相信我自己通過自己的努力能獨(dú)立保證質(zhì)量完成設(shè)計(jì)，正是因?yàn)橹笇?dǎo)老師的信任，才使我更堅(jiān)定自己努力去完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中遇到各種問題和困到想盡辦法去解決來完成設(shè)計(jì)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不但使我將大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)再次回顧學(xué)習(xí)，才知道當(dāng)初在課程中老師講解的知識(shí)是多么重要，感謝老師言傳身教使我受益匪淺，終生難忘。而且也使我學(xué)到了許許多在課本上學(xué)不到的知識(shí)，自己獨(dú)立查閱非常多得相關(guān)文獻(xiàn)，看了很多資料。最后感謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，非常貼近我們的生活，從簡(jiǎn)單的生活用具出發(fā)，去了解其中復(fù)雜的問題，然后運(yùn)用自己的知識(shí)去解決問題，這對(duì)我自己是一次豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累過程，實(shí)實(shí)在在提高了自己的設(shè)計(jì)水平。
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