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四 川 理 工 學 院
畢 業(yè) 設 計（論 文）說 明 書
題 目 蝶形螺帽注射模設計
學 生 肖 順 波
系 別 機 電 工 程 系
專 業(yè) 班 級 材料成型及控制工程
學 號 030130219
指 導 教 師
四 川 理 工 學 院
畢業(yè)設計（論文）任務書
設計（論文）題目：蝶形螺帽注射模設計
系：機電工程 專業(yè)：材料成型與控制 班級：材控03 2 學號： 030130219
學生：肖 順 波 指導教師：
接 受 任 務 時 間 07年1月
教 研 室 主 任 （簽名）
系 主 任 （簽名）
1．畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求
內(nèi)容：蝶形螺帽注射模設計；產(chǎn)品規(guī)格：見附圖；生產(chǎn)批量：大批量 。
要求：要求有目錄、設計任務書及產(chǎn)品圖；
⑴工藝方案設計，提出至少兩種設計方案，進行比較和分析。
⑵單個塑件體積、重量計算；
⑶成型設備的選擇及參數(shù)校核；
⑷澆注系統(tǒng)設計；（澆注系統(tǒng)及工藝圖設計圖一張）
⑸成型零件系統(tǒng)設計；（成型零件結(jié)構(gòu)設計，成型零件尺寸計算，成型零件壁厚計算，繪制成型零件系統(tǒng)部件圖一份）
⑹脫模機構(gòu)設計（優(yōu)先考慮全自動脫模）
⑺模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設計；
⑻總體結(jié)構(gòu)設計及總裝圖的繪制。（要求：總裝圖一份，0#：1張，選取標準模架。）。
⑼重要零部件圖紙設計（圖紙總幅面約為零號圖一張）
⑽編寫畢業(yè)設計說明書一份（推薦用電腦打印，論文不少于2萬字）
2．指定查閱的主要參考文獻
⑴《塑料模具設計手冊》，《塑料模具設計手冊》編委會，機械工業(yè)出版社，2001。
⑵《塑料模具技術(shù)手冊》，《塑料模具技術(shù)手冊》編委會，機械工業(yè)出版社，2001。
⑶《實用塑料注射模具設計與制造》，陳萬林等編著，機械工業(yè)出版社，2001
⑷《沖壓與塑料成型設備》，范有成主編，高等教育出版社，2000
⑸《塑料模具設計》，高 濟主編，機械工業(yè)出版社
(6)《工業(yè)聚合物手冊》，[美]Edward S.Wilks,化學工業(yè)出版社，2006
3．進度安排
設計（論文）各階段名稱
起 止 日 期
1
確定論文題目，收集文獻，提出體系架構(gòu)需求和難點
2007/01/20-06/02/2206
2
確定設計方案，重點解決關鍵疑難問題，分析、計算
3
撰寫論文，繪圖
4
校對、修改、加工論文及圖紙
5
交論文圖紙，
2007/05/30-2007/06/5
注：本表一式三份，系、指導教師、學生各一份
畢業(yè)設計附圖
名稱：蝶形螺帽
材料：POM
技術(shù)要求:
1.收縮率 2.0%
2.sj1372-78.8級
3.大批量生產(chǎn)。
摘 要
注射模具在模具行業(yè)有著很重要的地位，而注射模具的發(fā)展離不開塑料工業(yè)的發(fā)展，注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一。通過這種方法可以制作出復雜的塑料制品，而且一副模具一個成型周期可以同時成型多個制件，生產(chǎn)效率高，因而廣為采用。此次設計的題目是“蝶形螺帽注射模設計”。首先，需要進行工藝分析：確定分型面，澆注系統(tǒng)等，選擇注射機，計算成型零部件的尺寸，確定是否采用冷卻系統(tǒng)。然后進行結(jié)構(gòu)設計：確定模架以及導向機構(gòu)、緊固件選取、脫模機構(gòu)設計等等。最后對模具結(jié)構(gòu)與注射機的匹配和重要尺寸進行校核。此次設計要保證滿足工藝要求和結(jié)構(gòu)要求。
關鍵詞：注塑模，塑料，注塑機，脫模機構(gòu)
ABSTRACT
Injection Mold has a very important position in die industry, and injection mold development is inseparable from the development of the plastics industry, Injection molding of the thermosplasticity plastic molding one of the principal ways. Through this method can produce complex plastic products, and a mold forming a molding cycle can form more products, high production efficiency and thus widely adopted. This design is entitled "butterfly nut injection mold design". At First, the need for process analysis: decide the type face, gating system, choose injection machine, the sizes’ calculation of the molding parts, to determine whether to adopt the cooling system. Then the structural design: identification module racks, as well as guidance, the selection of fasteners, the design of parting and so on. Finally, the injection mold structure and the matching machine size and importance check. This design process to ensure that the technology requirements and meet the requirements in terms of the structure.
Keywords: injection mold; plastic; injection molding machine; the ejection mechanism
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
第一章 概述..................................................................................................................1
1.1國際、國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況與對比 ...............................1
1.1.1國際塑料模具成型發(fā)展概況 ......................................1
1.1.2國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況 ..................................... 1
1.1.3我國模具與國際模具相比存在的主要問題............................ 1
1.2塑料模具設計方法主要發(fā)展方向 ..................................... 2
1.3畢業(yè)設計課題資料查詢.................................................. 5
1.3.1分析塑件結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求 ........................................ 5
1.3.2了解注塑機的技術(shù)規(guī)格 ..............................................5
1.3.3了解塑件的工藝性能和加工性能，塑料熔體流動行為，塑料在模具內(nèi)可能的結(jié)晶，取向及導致的內(nèi)應力 ............................................... 7
1.3.4塑料的適用范圍...................................................... 9
1.4畢業(yè)設計思想簡述................................................. 10
第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設計.........................11
2.1成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析.............................................11
2.1.1尺寸精度分析....................................................... 11
2.1.2塑料制件結(jié)構(gòu)設計................................................... 11
2.1.3粗糙度分析......................................................... 11
2.1.4斜度設計....................................................11
2.1.5壁厚設計....................................................12
2.1.6圓角設計....................................................13
2.2塑件三維CAD建模及CAE分析........................................13
2.2.1利用CAD建模，完成三維零件的設計...............................13
2.2.2 CAE分析及其不同方案結(jié)果比較：..................................14
2.3根據(jù)分析結(jié)論進行模具工藝設計........................................... 18
2.3.1型腔數(shù)量的決定..................................................... 18
2.3.2型腔布置........................................................... 20
2.3.3 確定分型面.........................................................22
2.3.4確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)............................................. 23
第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核................................. 31
3.1注塑機的技術(shù)規(guī)范.......................................................31
3.2注塑壓力校核（可計算、可應用CAE分析結(jié)論）...............................31
3.3鎖模力的校核...........................................................31
3.4模具厚度的校核..................................................32
3.5 開模行程的校核................................................. 32
第四章 模具設計................................................... 33
4.1確定標準注塑模架................................................ 33
4.2模具成型零件設計...................................................34
4.2.1成型零件設計.................................................34
4.3型腔成型尺寸計算.................................................37
4.3.1成型零件設計....................................................... 37
4.4模具主要零件選擇…...................................................... 41
4.5脫模機構(gòu)的設計................................................. 49
4.5.2脫模機構(gòu)方案的確定................................ ........... 49
4.5.2齒輪傳動的設計...............................................50
4.6模具冷卻系統(tǒng)設計................................................ 55
4.6.1模具熱平衡計算.............................................. 55
第五章 繪制模具圖................................................. 58
5.1繪制總裝結(jié)構(gòu)圖.................................................. 58
5.2繪制重要零件圖.................................................. 58
5.3校對、審圖......................................................58
第六章 結(jié)論......................................................................................................... 60
參考文獻.........................................................................................................61
致謝.........................................................................................................62
附錄A：圓柱齒輪參數(shù)計算程序 63
附錄B：圓錐齒輪參數(shù)計算程序 65
I
四川理工學院畢業(yè)設計（論文）
第一章 概述
1.1 國際、國內(nèi)塑料成型模具發(fā)展概況
1.1.1國際塑料模具成型發(fā)展概況：
模具有著制造業(yè)中的帝王的美喻，在上個世紀有著巨大的發(fā)展，最典型的例子就是戰(zhàn)后日本經(jīng)濟的起飛，很大一部分因素就在于其模具業(yè)的發(fā)展與支持?，F(xiàn)在日本是世界第一大模具生產(chǎn)國，國內(nèi)有多家世界聞名的機床制造業(yè)廠家，加工模具的高速加工中心、電加工機床、龍門銑床、精密磨床、數(shù)控系統(tǒng)等全都具備世界級名牌。優(yōu)秀的機床制造業(yè)為模具制造奠定了堅實的基礎，如在電子超精密模具中，集成電路、微型電機模具精度已達±1μm，處于世界領先地位。IT產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品更新很快，如手機開發(fā)制造周期為2個月，產(chǎn)品試制期為7天，一般7套模具150兆NC數(shù)據(jù)，兩天就完成編程，計算機設計及制造技術(shù)都非常先進。
模具在美國、西歐等發(fā)達國家也占有相當高的地位?，F(xiàn)在國際模具生產(chǎn)的總的發(fā)展趨勢是，品種多樣化——變種變量生產(chǎn)；產(chǎn)品精密化——高速、高效率、高精度加工；加工精細化——微量切削、高速進給；開發(fā)短期化——高硬材料直接加工，減少后繼工序；綠色環(huán)境化——無切削液干式切削加工。
1.1.2國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況：
近年來，我國塑料模具水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達50t以上的注塑模，精密塑料模的精度已可達到3μm，制件精度為0.5μm的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)4m/min以上擠出速度的高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應用面已大為擴大，高速加工及RP/RT等先進技術(shù)的采用已越來越多。模具標準件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。三資企業(yè)蓬勃發(fā)展進一步促進了塑料模具設計制造水平及企業(yè)管理水平的提高。
1.1.3我國模具與國際模具相比存在的主要問題：
我國塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進水平相比，主要存在6個方面的問題。
1)原材料問題
受售價限制，國產(chǎn)模具多采用2Cr13和3Cr13作精密熱處理，而國外則采用專用模具材料DINI、2316，其綜合機械性能，耐磨、耐腐蝕性能及拋光亮度均明顯優(yōu)于國產(chǎn)材料。這從根本上影響了國產(chǎn)模具的外觀質(zhì)量和使用壽命。
2)制造工藝水平
國內(nèi)模具生產(chǎn)廠家，工藝條件參差不齊，差距很大。不少廠家由于設備不配套很多工作依賴手工完成，嚴重影響了精度和質(zhì)量。
3)設計體系
國內(nèi)一些生產(chǎn)廠家雖然也采用了計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造技術(shù)(CAM)，但依舊停留在引進、消化和吸收階段，難以形成具有成熟的理論指導和設計體系。因此，規(guī)范模具設計軟件系統(tǒng)的開發(fā)是當務之急。
4)調(diào)試水平
模具就其本質(zhì)而言屬于工裝，生產(chǎn)出合格制品才是最終目的。因此，模具的質(zhì)量、性能依賴試模結(jié)果檢驗。國內(nèi)模具廠因交貨期短，試模設備局限，往往把質(zhì)量檢驗工作放在用戶處試模，易給用戶造成大量的損失和浪費。而且由于修模受時間，場地限制，往往難以調(diào)試出最佳狀態(tài)。而國外一些發(fā)展較好的企業(yè)都擁有自己的試模場所和設備，可以模擬用戶的工作條件試模，所以能在最短的時限達到很好的效果。
5)價格因素
目前一些廠商只關心價格，而忽略了模具的技術(shù)質(zhì)量，對用戶而言合理的質(zhì)量價格比是最優(yōu)選擇，所以進口模具價格比國產(chǎn)模具高8-10倍，仍有其市場空間。國內(nèi)一些模具廠，迫于競爭需要，盲目壓價，甚至以次充好，粗制濫造，是一種不負責任的短期行為，將為國產(chǎn)模具的發(fā)展帶來重創(chuàng)。當然，在確保品質(zhì)的前提下，加強管理，擴大規(guī)模，降低成本無疑是努力的方向。
6)配套體系
我國模具生產(chǎn)企業(yè)習慣埋頭搞生產(chǎn)科研，而忽視了與其他設備供應商、原料供應商合作。無形中使用戶走了許多彎路。我們的模具廠必須和其他廠家及各大科研院所共同合作，為用戶創(chuàng)造最佳的制品，創(chuàng)造更大的利潤，才有希望為自己營造廣闊的發(fā)展空間。
1.2塑料模具設計方法主要發(fā)展方向：
經(jīng)過近幾年的發(fā)展，在塑料模具的開發(fā)、結(jié)構(gòu)和企業(yè)管理等方面已顯示出了一些新的趨向，現(xiàn)綜合如下：
（1）模具的質(zhì)量、周期、價格、服務四要素中，已有越來越多的用戶將周期放在首位，要求模具盡快交貨，這已成為一種趨勢。為滿足用戶的這一要求，各方面的工作必須跟上。
（2）大力提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確的用戶對象之前進行開發(fā)（這需要在有較大把握和敢冒一定風險的情況下進行），變被動為主動。目前，電視機和顯示器外殼、空調(diào)器外殼、摩托車塑件等已經(jīng)采用這種方法，手機和電話機模具開發(fā)也已開始嘗試。這種做法打破了長期以來模具廠只能等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進行模具設計的被動局面。事實證明，這種做法不但使模具廠變被動為主動，而且對開發(fā)業(yè)務和縮短模具生產(chǎn)周期也十分有利，受到用戶的歡迎。青島海爾模具公司等企業(yè)的“你給我一個概念，我還你一個產(chǎn)品”的一站式服務模式及太倉求精模塑公司和浙江陶氏模具集團有限公司等企業(yè)主動開發(fā)的辦法已被越來越多企業(yè)所接受，這可能也是今后發(fā)展的一種趨向。
（3）隨著模具企業(yè)設計和加工水平的提高，過去以鉗工為核心，大量依靠技藝的現(xiàn)象已有了很大變化。在某種意義上說：“模具是一種工藝品”的概念已逐漸被“模具是一種高新技術(shù)工業(yè)產(chǎn)品”所替代，模具“上下模單配成套”的概念正在被“只裝不配”的概念所替代。模具正從長期以來主要依靠技藝而變?yōu)榻窈笾饕揽考夹g(shù)。這不但是一種生產(chǎn)手段的改變，也是一種生產(chǎn)方式的改變，更是一種觀念的改變。這一趨向使得模具標準化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促使整個模具工業(yè)水平不斷提高，正在被社會所接受。我國模具行業(yè)，目前已有4個國家級高新技術(shù)企業(yè)，近百個省市級高新技術(shù)企業(yè)。與此趨向相適應，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸變?yōu)榧夹g(shù)型人才是十分必要的。當然，目前及相當長一段時間內(nèi)，技藝型人才仍是十分重要的，因為模具畢竟難以完全擺脫對技藝的依靠。
（4）模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化方面迅速發(fā)展，這也是一種趨向。21世紀，信息越來越多，信息技術(shù)越來越先進發(fā)達，信息已與人們的生產(chǎn)和生活休戚相關。在目前的信息社會中，高水平的模具，現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應用已遠遠不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用的CAE、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技術(shù)及其他許多先進制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡技術(shù)等都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨向已被行業(yè)所共認。
（5）隨著人類社會的不斷進步，模具必然會向著更廣泛的領域和更高水平發(fā)展?，F(xiàn)在，能把握機遇，開拓市場，不斷發(fā)現(xiàn)新的增長點的模具企業(yè)和能生產(chǎn)高技術(shù)含量模具的企業(yè)日子普遍好過，任務忙不過來，利潤水平和職工收入都很好，日子紅紅火火。因此，模具企業(yè)應把握這個趨向，使自己生產(chǎn)的模具向高水平發(fā)展，不斷提高自己的綜合素質(zhì)和整體實力及進入國際市場的競爭力。
（6）世界上工業(yè)發(fā)達國家的模具正加速向我國轉(zhuǎn)移，其表現(xiàn)形式：一是遷廠，二是投資，三是采購。這一趨向雖然并非近幾年才有，但近幾年更加明顯。我們應抓住機遇，加快發(fā)展步伐。
發(fā)展展望
在信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績，又要重視落后，要抓住機遇，采取措施，在經(jīng)濟全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，把自己帶入到國際市場中去，促進我國整個模具行業(yè)的快速發(fā)展。
隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也一定會越來越高。為了滿足市場的需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工技術(shù)都必將會有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時代發(fā)展步伐。展望未來，下列幾方面發(fā)展趨勢預計會在行業(yè)中得到較快應用和推廣。當然，這是需要開拓、創(chuàng)新和做出艱苦努力的。
以下為幾個發(fā)展方向：
1)超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。
2)多樣材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。
3)各種快速經(jīng)濟模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。
4)模具設計、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展，CAD/CAM/CAE/CAPP及PDM等將向智能化、集成化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展。
5)更加高速、更加高精度、更加智能化的各種模具加工設備將進一步得到發(fā)展和推廣應用。
6)更高性能及滿足特殊用途的各種模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之而來的也會產(chǎn)生一種特殊的和更為先進的加工方法。
7)各種模具型腔表面處理技術(shù)、涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。
8)逆向工程、并行工程、復合加工乃至虛擬技術(shù)將得到發(fā)展。
9)熱流道技術(shù)將會迅速發(fā)展，氣輔和其他注射成型工藝及模具也將會有所發(fā)展。
10)模具標準化程度將不斷提高?！笆晃濉逼陂g，在科學發(fā)展觀指導下，廣大模具企業(yè)將進一步深化改革，下功夫搞好科技進步與創(chuàng)新，堅持走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型的軌道上來。由于國際、國內(nèi)宏觀環(huán)境良好，國內(nèi)塑料模具各主要用戶行業(yè)仍將以較快速度發(fā)展，塑料模具也必將持續(xù)高速發(fā)展。目前存在的主要問題通過國內(nèi)外交流與合作。全行業(yè)的共同努力和各方面的支持，不久的將來，定會得到較好的解決。
1.3畢業(yè)設計課題資料查詢
1.3.1分析塑件結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求：
該塑件名為蝶形螺帽，機構(gòu)復雜，有比較多的孔和凹槽，采用的材料：POM（聚甲醛），其技術(shù)要求：
1.收縮率2.0%。
2.未注公差尺寸按sj1372-78.8級。
3.大批量生產(chǎn)。
在加工型腔時有一定的加工難度，因為型腔的內(nèi)凹是曲面，而且有圓角，增加了一定的難度，若是考慮組合式型芯的話，在裝配上有時個很大的問題，綜上所述采用整體式并在一定程度上增加型芯的精度和強度。此次設計型芯主要是螺紋部分，只有由于不是所有螺紋都是在分型面上面，所以要裝固螺紋嵌件。
1.3.2了解注塑機的技術(shù)規(guī)格：
圖1-3-1臥式注塑機外形圖
圖1-3-2臥式注塑機結(jié)構(gòu)圖
注塑成型機可分為合模裝置與注射裝置。其中合模裝置主要作用是實現(xiàn)模具開閉以及頂出制品，注射裝置作用是將樹脂材料受熱融化后射入模具內(nèi)。
注射成型過程大致可分為以下6個階段：1、合模 2、注射 3、保壓4、冷卻5、開模6、取出制品。
從模具設計角度考慮，需了解注塑機技術(shù)規(guī)范的主要項目有：最大注射量、最大注射壓力、最大鎖（合）模力，模具安裝尺寸以及開模行程等。常用國產(chǎn)注塑機的主要規(guī)范見《塑料模具設計手冊》表3-48。具體選用SZ-160/1000型注塑機，其規(guī)格如下：
結(jié)構(gòu)形式：臥式
理論注射量：130cm
螺桿注射直徑：44mm
注射壓力：126MPa
注射行程：115mm
注射時間：4.3s
螺桿轉(zhuǎn)速：10～150r/min
注射方式：螺桿式
鎖模力：1000kN
最大成型面積：320cm
最大開合模行程：350mm
拉桿內(nèi)間距：360260mm
最大模具厚度：360mm
最小模具厚度：170mm
動定模固定板尺寸：230250mm
噴嘴球直徑：15mm
噴嘴口直徑：4mm
移模行程：280mm
模具定位孔直徑：120mm
合模形式：液壓—機械
1.3.3了解塑件的工藝性能和加工性能，塑料熔體流動行為，塑料在模具內(nèi)可能的結(jié)晶，取向及導致的內(nèi)應力：
聚甲醛：聚甲醛是乳白色不透明的，是一種有側(cè)鏈、高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。機械強度較高，它的抗張強度達700公斤/厘米^2，可在104℃下長期使用，脆化溫度為-40℃，吸水性亦較小。缺點是熱穩(wěn)定性差，所以必須嚴格控制成形加壓溫度。聚甲醛遇火易燃燒，長期在大氣中曝曬會老化。目前聚甲醛可以分為共聚和均聚兩種。POM規(guī)整的分子結(jié)構(gòu)導致的結(jié)晶性使其物理機械性能十分優(yōu)異，有金屬塑料之稱。聚甲醛聚甲醛(POM)有均聚物與共聚物，均為流動性不太好的樹脂。此類樹脂易發(fā)生熱分解，必須注意控制成型時的溫度。共聚甲醛比均聚甲醛的熱穩(wěn)定性好，它可以在稍高的溫度條件下成型加工，但此材料在料筒內(nèi)停留的時間不宜過長，否則，會發(fā)生熱分解使制品色澤發(fā)黃。POM為乳白色不透明結(jié)晶性線性熱塑性樹脂，具有良好的綜合性能和著色性，具有較高的彈性模量，很高的剛性和硬度，比強度和比剛性接近于金屬；拉伸強度，彎曲強度，耐蠕變性和耐疲勞性優(yōu)異，耐反復沖擊，去載回復性優(yōu)；摩擦系數(shù)小，耐磨耗，尺寸穩(wěn)定性好，表面光澤好，有較高的粘彈性，電絕緣性優(yōu)，且不受溫度影響；耐絕緣性好且不受濕度影響；耐化學藥品性優(yōu)：除了強酸、酚類和有機鹵化物外，對其他化學品穩(wěn)定，耐油；機械性能受溫度影響小，具有較高的熱變形溫度。缺點是阻燃性較差，遇火徐徐燃燒，氧指數(shù)小，即使添加阻燃劑也得不到滿意的要求，另外耐候性不理想，室外應用要添加穩(wěn)定劑。??
均聚甲醛結(jié)晶度高，機械強度、剛性、熱變形溫度等比共聚甲醛好，共聚甲醛熔點低，熱穩(wěn)定性，耐化學腐蝕性，流動特性，加工性均優(yōu)于均聚甲醛，新開發(fā)的產(chǎn)品為超高流動（快速成型），耐沖擊和降低模具沉積牌號，也有無機填充，增強牌號。
POM吸水率大于0.2%，成型前應預干燥，POM熔融溫度與分解溫度相近，成型性較差，可進行注塑、擠出、吹塑、滾塑、焊接、粘接、涂膜、印刷、電鍍、機加工、注塑是最重要的加工方法，成型收縮率大，模具溫度宜高些，或進行退火處理，或加入增強材料（如無堿玻璃纖維）。?
POM屬結(jié)晶性塑料，熔點明顯，一旦達到熔點，熔體粘度迅速下降。當溫度超過一定限度或熔體受熱時間過長，會引起分解。銅是POM降解催化劑，與POM熔體接觸的部位應避免使用銅或銅材料。
pom材料性質(zhì)：
英文名字：Acetal resin、polyoxymethylene或polyacetal(homopolymer
copolymer), poly(methylene oxide)（簡稱POM）
日文名字：ポリオキシメチレン
聚甲醛的分子式：HO(CH2O)nH。
結(jié)構(gòu)式：nCH2—(CH2O)n，n為聚合度，一般為8～100。
無定型態(tài)密度(25oC): 1.25 g/cm3。
晶體密度(25oC): 1.54 g/cm3。
最小壁厚：1.4mm。
成型收縮率: 1～1.5%
計算收縮率：1.2%～3.0%
公差等級：一般精度 MT4，未注公差尺寸 MT6
玻璃化溫度:：-30℃。
預熱溫度：80℃～100℃。
預熱時間：3～5小時。
料筒溫度：a）料筒后段：160℃～170℃；
b）料筒中段：170℃～180℃；
c）料筒前段：180℃～190℃。
噴嘴溫度：170℃～180℃。
模具溫度：80℃～105℃；塑料模具加熱為宜。
熔化溫度：均聚物材料為190～230℃；共聚物材料為190～210℃。
干燥條件：80～90℃ (3～4小時)
注射壓力：120～140MPa
注射速度：薄壁中等或偏高的注射速度，厚壁宜慢速。
模具溫度：標準值為60~80℃，要求鏡面品質(zhì)時，可用約120℃的模具溫度成型。
成形時間：a）注射時間：20～90秒；
b）高壓時間：0～5秒；
c）冷卻時間：20～60秒；
d）總周期：50～160秒。
比熱容： 1500J/(kg.k)
導熱率: 0.37W/m·k
溢邊值：0.04mm
螺桿轉(zhuǎn)速：28轉(zhuǎn)/分
后處理：a）處理方法：紅外線燈照射，鼓風烘箱烘；
b）溫度：140℃～145℃；
c）時間：4小時。
流道和澆口:可以使用任何類型的澆口。如果使用隧道形澆口，則最好使
用較短的類型。 對于均聚物材料建議使用熱注嘴流道。對于共聚物材料既可使用內(nèi)部的熱流道也可使用外部熱流道。
1.3.4塑料的適用范圍：
POM強度高，質(zhì)輕，常用來代替銅、鋅、錫、鉛等有色金屬， 廣泛用于工業(yè)機械、汽車、電子電器、日用品、管道及配件、精密儀器和建材等部門。??
POM 被廣泛用于制造各種滑動、轉(zhuǎn)動機械零件，做各種齒輪、杠桿、滑輪、鏈輪，特別適宜做軸承，熱水閥門、精密計量閥、輸送機的鏈環(huán)和輥子、流量計、汽車內(nèi)外部把手、曲柄等車窗轉(zhuǎn)動機械，油泵軸承座和葉輪燃氣開關閥、電子開關零件、緊固體、接線柱鏡面罩、電風扇零件、加熱板、儀表鈕 ；錄音錄像帶的軸承 ；各種管道和農(nóng)業(yè)噴灌系統(tǒng)以及閥門、噴頭、水龍頭、洗浴盆零件；開關鍵盤、按鈕、音像帶卷軸；溫控定時器；動力工具，庭園整理工具零件；另外可作為沖浪板、帆船及各種雪撬零件，手表微型齒輪、體育用設備的框架輔件和背包用各種環(huán)扣、緊固件、打火機、拉鏈、扣環(huán)；醫(yī)療器械中的心臟起博器；人造心臟瓣膜、頂椎、假肢等。
1.4畢業(yè)設計思想簡述
本次畢業(yè)設計主要目的檢測畢業(yè)生大學四年所學的基礎科學和專業(yè)知識的掌握情況，培養(yǎng)學生進行自主設計能力，避免畢業(yè)生在畢業(yè)后不能很好的把所學到的知識融入生產(chǎn)實踐中。為社會培養(yǎng)合格的人才。
本次設計將大量借助CAD/CAE技術(shù)進行設計分析，比如AtuoCad、Pro/e等設計分析軟件。以及運用一些專業(yè)軟件進行設計計算。比如《模具設計手冊》、《機械設計手冊》等軟件來查詢資料和工藝計算。這些工作都是為了適應現(xiàn)代運用計算機技術(shù)突飛猛進的大氣候做準備。
71
第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設計
2.1成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析
圖2-1-1塑件圖
2.1.1尺寸精度分析
在選擇塑料制件尺寸精度時，是以最高的尺寸進行分析。該產(chǎn)品的尺寸均為
公差,參考《塑料模具設計手冊》其精度一律按SJ1372-78，7級處理?？紤]到
配合問題，該產(chǎn)品精度要求最高的尺寸應為五個側(cè)凹處。一般模具的精度要比
塑件的精度高2~3級,所以取模具精度為MT4.
2.1.2粗糙度分析
模具的粗糙度比塑料制件的粗糙度小一級，模具型腔的粗糙度對塑料制品的表面狀態(tài)起決定性的作用。 目前注射成型塑件的表面粗糙度通常是Ra0.02~1.25um,模具的表面粗糙度值為塑件的1/2,即Ra0.01~0.63um.考慮到該塑件的外形加工的難度以及成型工藝,綜合考慮型芯部分取Ra為0.2um,相應型腔的Ra為0.1um.其它塑料制品考慮到表面光亮程度其Ra為0.8um,相應型腔的Ra為0.4um.
2.1.3塑料制件結(jié)構(gòu)設計
此次設計的塑料制件是帶螺紋的制品，所以在設計塑件外形時要考慮到方便脫模，比如在開模方向開設花鍵槽，但由于此次設計的是在塑件外部做兩個把手，設計把手的高度要大于螺紋高度。這樣方便脫模，具體方式見第四章。
2.1.4斜度設計：便于拔模和留模，在塑料件的內(nèi)外表面沿脫模方向應設計足夠的脫模斜度，以防發(fā)生脫模困難。由于塑件本身很小，加上POM質(zhì)軟，其脫模斜度可設計小點,以分型面為基準，拔模斜度設為2°。
2.1.5壁厚設計:壁厚設計主要依據(jù)在Pro/e環(huán)境下分析所得的結(jié)論，塑料制品的壁厚要盡可能的均勻,如果壁厚過小則難以充型,反之則易浪費材料增加冷卻時間.POM 的最小壁厚為1.4mm.在一些情況下，為使塑料充型后能快速冷卻,在壁厚較厚的部位設置冷卻水道，防止塑件產(chǎn)生缺陷，由于此次設計的塑件本身就不大，不會出現(xiàn)壁厚過大的現(xiàn)象。下面是壁厚的分析。
圖2-1-2三維壁厚分析（a）
表2-1-1 壁厚分析
圖2-1-2剖面呈黃色的部分尺寸大于最小尺寸，藍色部分小于了最小尺寸的部分。最大壁厚為272mm2，最小壁厚為11mm2。
圖2-1-3三維壁厚分析（b）
表2-1-2壁厚分析
圖2-1-3剖面呈黃色的部分尺寸大于最小尺寸，藍色部分小于了最小尺寸的部分。最大壁厚為302mm2，最小壁厚為15mm2。
通過上面分析可以看出，塑件大部分壁厚都是滿足要求的，只有螺紋部分小于最小壁厚，這是不可避免的，所以壁厚還是滿足要求的。
2.1.6圓角設計：塑料制件除了有特殊要求采用尖角外,其余所有轉(zhuǎn)角處應盡可能的采用圓弧過渡,因尖角處易產(chǎn)生應力集中,在受力或沖擊振動時會發(fā)生破裂,甚至在脫模的過程中即由于模塑內(nèi)應力集中而開裂,特別是制件的內(nèi)轉(zhuǎn)角處。
2.2．塑件三維CAD建模及CAE分析
2.2.1利用CAD建模，完成三維零件的設計
圖2-1-4三維塑件
由于在軟件分析中沒有查到國內(nèi)生產(chǎn)POM的廠家,所以本次設計分析選用的材料是日本Ployplastics公司生產(chǎn)的聚甲醛,品名為：Duracon GB-52。模具溫度：90℃。塑料熔化溫度：200℃。推薦注射壓力：125Mpa 。
2.2.2 CAE分析及其不同方案結(jié)果比較：
2.2.2.1最佳澆口位置分布分析
澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部位，澆口位置的選擇將對整個澆注件的成型好壞起至關重要的作用。所以我們這次設計的第一步分析就是對澆口位置的選擇。而澆口位置的選擇與分型面的選擇有著緊密的關系，因為分型面的選擇必然對澆注系統(tǒng)的位置選擇起到?jīng)Q定性的作用。所以我根據(jù)分型面的不同擺放位置確定了兩套分析方案，通過比較加以取舍。
表2-1-3澆口位置分析
方案一：
方案二：
通過Pro/e里面注射分析模塊Plastic adviser分析所得到不同視角，根據(jù)分型面選取不同適合擺放澆口區(qū)域分布示意圖：
下圖是考慮到正立擺放時分型面位置和上圖所示適合擺放澆口的區(qū)域綜合考慮，將澆口放在黃色箭頭所示的側(cè)面位置上。
下圖是考慮將螺紋橫放時分型面位置和上圖所示適合擺放澆口的區(qū)域綜合考慮，將澆口放在黃色箭頭所示底面位置上。
下圖是將澆口位置放在側(cè)面時的充型效果，由圖中可知，制件的綠色區(qū)域較多，黃色區(qū)域較少，紅色區(qū)域幾乎沒有。充型效果較好。
下圖是將澆口位置放在底面時的充型效果，由圖中可知，制件的綠色區(qū)域較多，黃色區(qū)域較少，紅色區(qū)域幾乎沒有。充型效果較好。
下面兩個圖顯示的是選擇不同澆口位置充型質(zhì)量預測比較，綠色區(qū)域顯示的是充型質(zhì)量高的區(qū)域，黃色是中等充型質(zhì)量區(qū)域，由下圖可知，選擇兩種澆口位置的充型質(zhì)量都比較好，但澆口放在側(cè)面的黃色區(qū)域更少，情況更好，而充型質(zhì)量是我們選擇澆口位置的主要依據(jù)之一，倘若澆口位置放在底面在后面幾項沒有上佳的表現(xiàn)，我就會因此選擇澆口放在側(cè)面的方案。
下面兩圖是不同澆口位置注射時間分布圖。由圖中可知，總的注射時間為5.48秒左右，離澆口近的地方時間很短，遠端較之更長。
注射壓力的比較：通過比較可以發(fā)現(xiàn)，兩種方案差別不大，注射壓力比較小，估計是塑件體積小所致。
壓力降：通過比較發(fā)現(xiàn)，兩種方案差別不大。壓力降都比較小。
下面兩圖是對流動溫度分析，在澆口處、螺帽上部及一些邊緣地帶溫度較高，需要設置冷卻系統(tǒng)。前一種方案其溫度差ΔΤ=200–154.53=45.47℃；后一種方案的溫度差ΔΤ=200–145.76=54.24℃。所以前一種方案比后一種溫度差異更短。更易于充型。
下面兩圖是對熔接痕分布進行分析，從圖中不難看出，熔接痕的數(shù)量比較少，主要分布在把手和型芯，熔接痕位置處對塑件壁厚進行適當處理，同時通過適當?shù)墓に囌{(diào)整，盡量減少熔接痕的產(chǎn)生。第一種方案比第二種方案的熔接痕更少。
下面兩圖顯示的是氣泡分布情況，可以看出氣泡主要分布在螺紋附近，所以在后面的設計過程中，可以設計螺紋型心的排氣系統(tǒng)。
2.3．根據(jù)CAE分析結(jié)論進行模具工藝設計
2.3.1型腔數(shù)量的決定（型腔數(shù)必需同時滿足：交貨期、注塑機最大注塑質(zhì)量、注塑機的塑化能力、鎖模力和模板尺寸）
2.3.1.1 通過在Pro/e軟件分析塑件和澆注系統(tǒng)的參數(shù)：
⑴單個塑料件的體積，密度，質(zhì)量如下：
圖2-3-1（a）單個塑件參數(shù)
由上圖可知，密度為1.54 g/cm3，質(zhì)量為7.3g，體積為4741.8mm3。
⑵澆注系統(tǒng)和四個塑料件總的體積，密度，質(zhì)量如下：
圖2-3-1（b）一模4型參數(shù)
即密度為1.54 g/cm^3，質(zhì)量為30.06g，體積為19864.8mm3。
⑶單個塑件最大投影面積 ：
= 78.5398+242.855+8.48735+18.6347x2+(0.252093+2.04104+6.26403+2.94643)x4
=405 mm2
⑷澆注系統(tǒng)和四個塑料件在分型面上的投影面積如下：
即投影面積為1845.51
而注射機選取的是SZ-160/1000型（臥式）注射機。
2.3.1.2由交貨期計算型腔數(shù)
4 (2-1)
式中 1.05——故障系數(shù)（以5％計）
N——一副模具定貨量（4×10^5件）
tc——成型周期（55s）
to——從定貨到交貨時間（5月）
tm——模具制造時間（2月）
th ——所在廠的每月工作時間計600／月
2.3.1.3根據(jù)注塑機最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù)：
POM塑料最大注塑量計算： (2-2)
實際注塑量： (2-3)
型腔數(shù)量計算： (2-4)
式——注塑機的最大注塑量（按國際慣例指注塑在常溫下密度為ρs=1.54g/㎝3 的POM塑料對空注塑量）g(140)
q —— 一個塑件的質(zhì)量和它均分到的澆注系統(tǒng)質(zhì)量和g(11.8)
ρ——常溫下聚苯乙烯的密度g/cm^3(0.960)
ρs——常溫下POM的密度g/㎝3 (1.54)
2.3.1.4根據(jù)塑化能力來校核型腔數(shù)
模具的注塑容量還必須小于注塑機的塑化能力。
最大型腔數(shù)： (2-5)
式中 G—塑化能力，26kg/h
--- 每分鐘的注塑次數(shù)，
tc——成型周期（55s）
q——單個塑件質(zhì)量和均分到它上的澆注系統(tǒng)質(zhì)量之和。（10g）
根據(jù)注射機的塑化能力所允許的最大型腔數(shù)遠大于根據(jù)交貨期計算所須要的型腔數(shù)目，不會延誤交貨期，所以選擇一模四腔是滿足要求的。
2.3.2型腔布置
2.3.2.1采用一模四腔，型腔位置的排布如下圖：
圖2-3-2型腔布置
2.3.2.2澆注系統(tǒng)設計三維圖
圖2-3-3三維型腔布置
2.3.3 確定分型面
2.3.3.2型腔分型面位置的設計：
外表質(zhì)量：分型面優(yōu)選在：對表面質(zhì)量要求不高的地方，盡量不要選在選在制品光亮平滑的外表面或圓角的拐角處，因為分型面不可避地會在塑件上留下溢料痕跡，或拼合不準確的痕跡。
考慮側(cè)向抽芯距離和模具結(jié)構(gòu)復雜性：分型面的選擇首先考慮將抽芯或分型距離長的一邊放在動、定模開模的方向上，因為一般的側(cè)向抽芯機構(gòu)的能達到的距離都比較短，或者專門配液壓機，這樣勢必增加成本。從結(jié)構(gòu)上來講，盡量避免或減少側(cè)向分型抽芯。
排氣：當分型面作為主要排氣面時，料流的末端應在分型面上以利排氣。
2.3.3.2分型面形狀的決定
⑴閉模狀態(tài)下的主分型面位置：（圖中粉紅色部分為主分型面）
圖2-3-4是通過交貨期所確定的型腔數(shù)量和上述條件綜合考慮，確定出的本次設計分型面的擺放情況：
圖2-3-4分型面設計
⑵帶主分型面的型腔開模圖（圖2-3-5中可以看見主分型面立體形狀）：
圖2-3-5 三維分型面
整個澆注系統(tǒng)和型腔充型時間：
圖2-3-6充型時間分析
總的充型時間為4.33秒，有圖中不難看出從澆口開始的圖示顏色為橙紅色，所以大概估算從澆口到整個型腔澆注完畢所需時間為4.33－0.43=3.9秒。
2.3.4確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)（以氣泡分析圖為基礎）
圖2-3-7 排氣分析
產(chǎn)生氣泡的原因：
1）塑料干燥不夠，含有水分?
2）塑料有分解
3）注射速度太快
4）注射壓力太小
5）麻煩溫太底，充模不完全
6）模具排氣不良
7）從加料端帶入空氣
解決的對策有以下幾個方面：
1）在制品壁厚較大時，其外表面冷卻速度比中心部的快，因此，隨著冷卻的進行，中心部的樹脂邊收縮邊向表面擴張，使中心部產(chǎn)生充填不足。這種情況被稱為真空氣泡。解決方法主要有：
a）根據(jù)壁厚，確定合理的澆口，澆道尺寸。一般澆口高度應為制品壁厚的50％~60％。
b）至澆口封合為止，留有一定的補充注射料。
c）注射時間應較澆口封合時間略長。
d）降低注射速度，提高注射壓力，
e）采用熔融粘度等級高的材料。
2）由于揮發(fā)性氣體的產(chǎn)生而造成的氣泡，解決的方法主要有：
a）充分進行預干燥。
b）降低樹脂溫度，避免產(chǎn)生分解氣體。
3）流動性差造成的氣泡，可通過提高樹脂及模具的溫度、提高注射速度予以解決。
由上圖可以看出氣泡在型芯分布較多，所以要在型芯處開設排氣系統(tǒng)。
在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素：
⑴塑料成型特性：設計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。
⑵模具成型塑件的型腔數(shù)：設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計。
⑶塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。
⑷塑件外觀：設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。
⑸注射機安裝模板的大?。涸谒芗队懊娣e比較大時，設置澆注系統(tǒng)時應考慮到注射機模板大小是否允許，并應防止模具偏單邊開設進料口，造成注射時受力不勻。
成型效率：在大量生產(chǎn)時設置澆注系統(tǒng)還應考慮到在保證成型質(zhì)量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時間，縮短成型周期，同時減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。
⑺冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故
設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施。
2.3.4.1 主流道和主流道襯套結(jié)構(gòu)
主流道固化時間要求：為了有效地傳遞保壓壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應該最后固化。
⑴臥式或立式注塑機主流道結(jié)構(gòu)設計要點：
錐角、粗糙度加工劃痕方向要求：圓錐形主流道，錐角=～；內(nèi)壁粗糙度值Ra＝0.4m以下；機械加工劃痕不得垂直于脫出方向；加工腐蝕性材料還應將流道的內(nèi)孔鍍鉻。
主流道與噴嘴結(jié)構(gòu)：接觸處多作成半球形的凹坑，凹坑球半徑R2應比噴嘴球頭半徑R1大l～2mm。
主流道小端直徑：應比注塑機噴出孔直徑約大0.5～lmm 常取，d=4.5mm。
主流道大端直徑：應比分流道深度大15mm以上，錐角一般取2O一6O。
由經(jīng)驗公式：D==8
式中：D——主澆道大端直徑（mm）；
d----主澆道小端直徑（4.5）；
a——主澆道錐角℃（2°）；
L——主澆道長度（56mm）；
澆注系統(tǒng)的基本尺寸為：
主流道
d=4.5mm，D=8.5mm，L=56mm，H=4mm，=2°，
R=9.5mm
圖2-3-9澆口套結(jié)構(gòu)
（1）所選澆口套的結(jié)構(gòu)如圖2-3-9：
1－定模板 2－澆口套
圖2-3-10澆口套的固定
（2）定位圈和澆口套的固定方式，如圖2-3-10：
（3）、主流道剪切速率校核
因為該副模具是一模四，采用側(cè)澆口要進行主流道和分流道的剪切速率校核。經(jīng)驗：主流道 分流道 點澆口，其它澆口
表2-3-1：主流道剪切速率校核
計算公式
符號
物理意義
出處
結(jié)果
①q=
②
主流道半徑7.5mm
①查《塑料成型模具》中國輕工業(yè)出版社P50
②查塑料設計手冊軟件版
主流道的剪切速率接近，符合設計要求
主流道的體積流率
剪切速率
（4）、冷料井類型和結(jié)構(gòu)
冷料井功用：使冷料不進人分流道和型腔。
冷料井結(jié)構(gòu)：冷料井的底部或四周常作成曲折的鉤形或側(cè)向凹槽 使冷料井在分模時能將主流道凝料從主流道中拉出留在動模上。因采用直澆口故不用冷料井。
（5）、流道總壓力損失計算：
=22.5 (2-6)
式中： ——各段流道長度（60mm）
——各段流道半徑（8mm）
——各段流道體積流量（5012.5 mm3）
——各段流道中熔體表觀粘度，=3.2×10Pa.s查《塑料成型模具》中國輕工業(yè)出版社圖3-3-6
t值確定： 流道總體積為： 2.3.4.2分流道系統(tǒng)設計
⑴分流道斷面尺寸：
按經(jīng)驗計算 =4mm (2-7)
d: 分流道的直徑(㎜) , m:流經(jīng)的塑料熔體重量（12g）, L: 分流道的長度(27mm)
適用：壁厚小于3㎜，塑件重量小于200g;一般分流道直徑在3～10㎜之間，
⑵校核: 分流道剪切速率 = ～103s-1
⑶流道總損失計算：
=11.3Mpa (2-8)
式中 — 各段流道長度（20）；——各段流道半徑（4）；——各段流道體積流量（）；---各段流道中熔體表觀粘度（）
剪切速率確定： 經(jīng)驗：主流道 分流道 點澆道，其它澆口
表觀粘度確定：各段流道中熔體表觀粘度，=7.5×10Pa.s查《塑料成型模具》中國輕工業(yè)出版社圖3-3-6
表2-3-2剪切速率校核
計算公式
符號
物理意義
出處
結(jié)果
①
②
當量半徑
①查《塑料模具技術(shù)手冊》機械工業(yè)出版社1997.6表3—10
②查塑料設計手冊軟件版
=
分流道的剪切速率在的范圍內(nèi)，符合設計要求
流道斷面積
流道長度
流道的體積流率
剪切速率
2.3.4.3分流道截面形狀設計
在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。
根據(jù)塑料成型特性，可以初步確定分流道為圓形，其相應的形式參照圖2-3-3所示。
2.3.4.4澆口 設 計
澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。根據(jù)塑料成型特性，可以初步選擇澆口形式如圖2-3-8所示。
圖2-3-11澆口 設 計
⑴澆口斷面積：其斷面積約為分流道斷面積的3％－9%；澆口長度約0.5～2.5mm；
剪切速率校核：圓形 矩形
表2-3-3澆口剪切速率校核
計算公式
符號
物理意義
出處
結(jié)果
①
②
當量半徑
①查《塑料模具技術(shù)手冊》機械工業(yè)出版社1997.6表3—10
②查塑料設計手冊軟件版
=1.7
澆口的剪切速率在=的范圍內(nèi)，符合設計要求
流道斷面積
流道長度
流道的體積流率
剪切速率
根據(jù)計算結(jié)果所設計的澆口的剪切速率符合要求，那么可以確定澆口的尺寸長為直徑Ф為1mm，長度為1.5mm。
⑵澆口斷面尺寸：按各類型澆口的經(jīng)驗計算
澆口位置設計說明（根據(jù)CAE分析結(jié)論）第二章第2節(jié)圖2-2-2。澆口的設計需要滿足一下條件：
1.有利于減小制品翹曲變形
2.有利于改善注塑制品的力學性質(zhì)
3.有利于避免注塑成型時的噴射現(xiàn)象
4.有利于充模流動、排氣和補料
5.有利于減少熔接痕，增加熔接牢度：
6.澆口位置應防止料流將型芯或嵌件擠歪變形
四川理工學院畢業(yè)設計（論文）
第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核
3.1大注射量的校核：
最大注射容量的計算：（3-1）
V——注射機的公稱注射容量
——理論注射量
——螺桿直徑
S——螺桿的最大注射行程
——注射系數(shù)，結(jié)晶型塑料取值0.85
為了確保塑料件質(zhì)量，注射模一次成形的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）應在公稱注射量的35%~75%范圍內(nèi)，最大可達80%，最小不應低于10% 。在第二章中通過在Pro/e里面計算的一次澆注所需的注射量為20cm。即使保留兩三倍的預塑量，也能滿足以上要求，所以注射機的選擇適宜。
3. 2注射壓力的校核：
在前面進行CAE分析的時候，選取的是日本Ployplastics公司生產(chǎn)的聚甲醛,品名為:Duracon GB-52。其中推薦注射壓力：125Mpa ，而在《塑料模具手冊》上面介紹的聚甲醛黏度一般，塑件形狀一般，有一定的精度要求，注射壓力取120～140Mpa。
注射機的注射壓力為126Mpa，所以滿足要求。
3. 3鎖模力的校核：
MPa (3-2)
——型（模）腔注射壓力（MPa）
——注射壓力（125MPa）
——壓力損耗系數(shù)（取0.3）
根據(jù) (3-3)
——塑件在分型面上的投影面積（18.4）
——注射機額定鎖模力，SZ-160/1000型注射機額定鎖模力為1000kN
——安全系數(shù)，取1.1
所需的鎖模力為，所以所選注射機的鎖模力符合要求。
3.4模具厚度的校核：
模具厚度（閉合高度）必須滿足下式：
(mm) (3-4)
——注射機允許的最小模具厚度（170mm）
——所設計的模具閉合高度（337mm）
——注射機允許餓最大模具厚度（360mm）
所以 (mm)
所以模具厚度滿足要求。
3.5 開模行程的校核
本次設計的模具與開模行程無關，由于液壓—機械式鎖模機構(gòu)的注射機，其最大開模行程由曲肘機構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關。
此次設計的螺帽螺紋必須在開模行程允許的范圍內(nèi)脫出，否則就不能滿足要求。螺紋是隨著帶齒輪的導柱運動而脫出。而因節(jié)距P=1.5mm,螺紋總長為9mm, 所以需要和導柱嚙合的齒輪至少轉(zhuǎn)動6周才能順利脫出螺紋。而與之嚙合的齒輪分度圓直徑d為27mm，倘若在傳動比為1:1的情況下，所需的開模行程H=3.14×6×d=3.14×6×27=408mm,而所選注射機允許的最大開模行程S=320mm,因此傳動系統(tǒng)必須增速，所以我設計了傳動比為4:1的齒輪傳動系統(tǒng)。所需的最小開模行程H=408÷4=102mm，由于考慮到考慮到會產(chǎn)生少許的滑動摩擦現(xiàn)象，最后把開模行程定為110mm。
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第四章. 模具設計
4.1確定標準注塑模架
由于本次設計需要附屬的脫螺紋機構(gòu)，需要額外的齒條、齒輪所組成的傳動機構(gòu)，所以嚴格的選取標準模架是不顯示標準模架許選用標準模架是不現(xiàn)實的，但為了方便設計選取各零部件，所以選取標準模架A3型模架作為參考，再在A3模板的基礎上增加需要的內(nèi)容，得到所需的非標準模架。各模板尺寸根據(jù)所選的A3型模板來確定，由于本是用脫螺紋機構(gòu)進行脫模，所以就不需要推桿、推件板、復位桿等推出、復位機構(gòu)。又因為此次選取的脫螺紋機構(gòu)需要額外的齒條，所以必須加長所選A3動、定模板的長度，來放置脫螺紋的部件，又考 慮到縮短主流道長度，這樣就得縮短定模板厚度，但這勢必影響頂模板強度，而本次設計對強度要求較高，所以為了即能保證主流道長度又能夠不減小定模板厚度，保證強度，決定不用定模墊板。
最終確定參照模架為A3-180355-28-F2 GB/T 12556－90
解釋：基本型為A3型，模板B×L為180×250，規(guī)格編號28，即模板A為50mm，模板B為50mm，導柱反裝F3。
閉和高度:H=50＋15＋32＋50＋140＋50=337mm
補充：墊板厚度為32mm，動模厚度為15mm；由于要留放置齒輪的空間，所以墊塊的高度尺寸得足夠長，初步定為200mm，待齒輪系統(tǒng)設計完成后若需變動，再行修改。
１）定模板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×50
材料：45鋼 GB699－88
注：當用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，
公差等級模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余
圖4-1-1塑架圖 為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
附：上述并非定模板的最終尺寸。
2）動模板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×15
材料：45鋼 GB699－88
注：當用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，公差等級模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
3）墊板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×32
材料：45鋼 GB699－88
注：當用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，公差等級模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
4）動模板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×50
材料：45鋼 GB699－88
注：當用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，公差等級模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
5）墊塊尺寸選擇：GB 4169.6—84
B×L×H ：50×180×140
材料：Q235A鋼 GB700－88
技術(shù)條件：P482
4.2模具成型零件設計
4.2.1成型零件設計
4.2.1.1凹模（陰模）的結(jié)構(gòu)設計
凹模用以成型塑件的外表面，按結(jié)構(gòu)不同，可分為六種。根據(jù)分型面的選擇和塑件的外型特征，以及模具是多型腔模具，所以采用整體嵌入式凹模，把凹模加工成帶臺階的鑲塊，從凹模固定板下模嵌入，用支撐板固定。在開模過程中，凹模是固定不動的。凹模的外形是矩形的，所以螺紋轉(zhuǎn)動脫塑件對其影響很小，凹模滑塊見下圖：
圖4-2-1凹模結(jié)構(gòu)
4.2.1.2型芯的結(jié)構(gòu)設計
型芯用來成型塑件的內(nèi)表面，此次設計的型芯分兩部分，上型芯成型塑件不帶螺紋的內(nèi)凹，下型芯成型帶螺紋的內(nèi)凹，上型芯結(jié)構(gòu)簡單，如下圖，下型芯由于還擔負著傳動軸的作用，所以結(jié)構(gòu)相對復雜。
圖4-2-2上型芯結(jié)構(gòu)
圖4-2-3下型芯結(jié)構(gòu)
4.2.1.3選擇凹，凸模模具材料、進行強度剛度計算或者按經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外形尺寸：
根據(jù)塑件尺寸精度的要求和型芯、型腔的制造難度與加工中的特性,以及耐腐蝕性，所以選擇1Cr18Ni9鋼。在強度計算時，取較大的安全系數(shù)，主要原因是由于在注射壓力的作用下，凹模型腔會產(chǎn)生一個向外脹出的變形。當變形量大于塑件在壁厚方向的成型收縮量時，會造成脫模困難，嚴重時還不能開模。同時，由于成型過程中多種工藝因素的影響，型腔內(nèi)的實際受力情況有時很復雜，不能夠從單一的角度概括。
在注射模的標準件中，凹模的外形為矩形，所以當凹模為圓形時，一般也采用矩形模板。因此，凹模強度的計算也以矩形為主。
中小型模具（模板的長度和寬度在500mm以下的模具）的強度，只要模板的有效使用面積不大于其長度和寬度的60％，深度不超過其長度的10％，可以不必通過計算。大型模具（長度或?qū)挾仍?30mm以上）的凹模強度必須通過計算。
在該設計中，因為凹模壁厚的取值較大，所以可以不進行強度和剛度的效核。
4.2.1.4排氣方式及排氣槽的設計
根據(jù)前面在Pro/e環(huán)境下進行的CAE分析可知，塑件在成型中產(chǎn)生的氣泡較少，而且較分散，不利于集中在某一部分開設專門的排氣系統(tǒng)，如排氣