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畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 姓 名 專 業(yè) 材料成型及控制工程 設(shè)計 論文 題 目 圓蓋注塑模具設(shè)計 完成圓蓋的注塑工藝及模具設(shè)計 設(shè)計方案及參數(shù) 材料 PS 生產(chǎn)批量 大批量 設(shè)計內(nèi)容 1 繪制塑件三維圖 編制模塑工藝規(guī)程 2 繪制非標準模具零件圖 注塑?？傃b配圖 總繪圖量不少于折合圖幅為 A0 號的圖紙 3 張 3 利用 Pro e 軟件進行模具主要零件的三維設(shè)計 4 編寫設(shè)計說明書 應(yīng)闡述整個設(shè)計內(nèi)容 并要突出重點和特色 圖文并茂 文字通暢 正文不少于 2 萬字 約 40 頁以上 5 閱讀相關(guān)文獻 15 篇以上 翻譯與課題相關(guān)的 2 萬印刷字符的外文資料 濰坊學院本科畢業(yè)設(shè)計 摘要 本課題主要是針對圓蓋的注塑模具設(shè)計 該圓蓋材料為改性 PS 是工業(yè)生產(chǎn)中常見 的一種保護蓋產(chǎn)品 通過對塑件進行工藝的分析和比較 最終設(shè)計出一副注塑模 該課 題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性 具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā) 對模具的澆注系統(tǒng) 模具成型部分的結(jié)構(gòu) 側(cè)抽機構(gòu) 頂出系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 注塑機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核都有詳細的設(shè)計 同時并簡單的編制了模具的加工工藝 通過整個設(shè)計過程表明該模具能夠達到此塑件 所要求的加工工藝 根據(jù)題目設(shè)計的主要任務(wù)是圓蓋注塑模具的設(shè)計 也就是設(shè)計一 副注塑模具來生產(chǎn)塑件產(chǎn)品 以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量 針對塑件的具體結(jié)構(gòu) 該模具 是點澆口的雙分型面注射模具 在現(xiàn)代的模具設(shè)計生產(chǎn)中 通常運用 UG 軟件進行產(chǎn)品的 3D 圖形設(shè)計 UGMoldWizard 是 UG 系統(tǒng)的一個獨立的智能化設(shè)計注射模具的模塊 按照注射模具設(shè) 計過程的一般順序來實現(xiàn)模具設(shè)計的整個過程 利用 UG 分析中的塑模部件驗證對制件 分析 并設(shè)置脫模方向及型芯和型腔區(qū)域 依次利用 UG 注塑模向?qū)е械哪＞?CSYS 收 縮率 工件 型腔布局 分型 模架標準件 澆口流道和冷卻等功能設(shè)計三維模具 并運用 UGMoldWizard 檢驗制件構(gòu)的合理性 以及注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性 最后 由三維圖直接生成二維圖 關(guān)鍵詞 注塑模 圓蓋 側(cè)抽機構(gòu) 濰坊學院本科畢業(yè)設(shè)計 I ABSTRACT The main topic covered for a round of injection mold design the materials for Modified PS is commonly found in industrial production of a protective cover products Through the process of plastic parts for analysis and comparison the final design of an injection mold The product mix from technology issues and specific mold structure of the casting mold system mold forming part of the structure side pumped body top of the system cooling system the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design at the same time and developed a simple process dies Through the entire design process that the mold can be achieved by the plastic parts processing requirements Designed in accordance with the subject s main task is to build a round plastic injection mold design that is the design of an injection mold to produce plastic products in order to achieve automation to increase production Plastic parts for the specific structure of the mold is the runner double parting surface of injection mold In the modern mold design and production usually by using UG software products 3D graphic design UGMoldWizard is an independent mode of UG system to design injection mold intelligently which uses the basic knowledge embedded theory to realize thewholemold designing process in a normal order of injectionmold designing process First mold components in the UG validation analysis on the parts and set the parting direction and the core and cavity region Then followed by the use of the Wizard of UG injection mold mold CSYS the contraction rate of the workpiece cavity layout typing mold standard parts gate runner and cooling functions to design three dimensional mold and use the UGMoldWizard to check the production the accuracy is with high characteristics of efficiency Finally three dimensional mold directly generate two dimensional diagram Key words Injection mold round cap side pumped body 濰坊學院本科畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 前 言 1 第 1 章 塑料成型制件的工藝性 2 1 1 制件原料的工藝性 2 1 2 制件的結(jié)構(gòu)工藝性 2 第 2 章 初步選擇注射機 4 2 1 成型前的準備 4 2 2 制品 PS 的注塑成型參數(shù) 4 2 3 塑件的形狀估算其體積和質(zhì)量 4 2 4 確定型腔數(shù)量 4 2 5 注射機有關(guān)參數(shù) 5 2 6 分型面選擇 5 第 3 章 澆注系統(tǒng) 6 3 1 主流道的設(shè)計 6 3 2 定位圈 6 3 3 分流道設(shè)計 7 3 4 澆口設(shè)計 7 3 5 流動比的校核 8 3 6 排溢系統(tǒng) 8 第 4 章 成型零件設(shè)計 9 4 1 凹模 9 4 2 凸模和滑塊 9 4 3 型腔 型芯徑向尺寸 10 4 4 型腔深度和型芯高度尺寸 10 4 5 凹模側(cè)壁厚度和底板厚度的計算 11 4 6 合模導向結(jié)構(gòu)機構(gòu)設(shè)計 12 4 7 推出機構(gòu)的復位 13 4 8 二級推出機構(gòu) 13 4 9 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 13 4 10 導滑槽設(shè)計 14 濰坊學院本科畢業(yè)設(shè)計 i 4 11 模架專用零件選取 14 4 12 推出行程的校核 16 4 13 注射機有關(guān)參數(shù)校核和最終選擇 16 第 5 章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 19 第 6 章 UG 模具設(shè)計 21 6 1 制件分析 21 6 2 UG 模具設(shè)計 21 第 7 章 模具主要零件圖及加工工藝規(guī)程 22 第 8 章 模具安裝與調(diào)試 24 8 1 模具的安裝 24 8 2 模具的調(diào)試 24 第 9 章 模具工作過程 25 結(jié) 論 26 參考文獻 27 致 謝 28 畢業(yè)設(shè)計 0 前 言 畢業(yè)設(shè)計是高等工科院校培養(yǎng)計劃中最重要的實踐環(huán)節(jié)之一 能夠綜合運用所學 知識 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是塑料蓋設(shè)計 可以對塑料工業(yè)有一個綜合的了解 塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)也是當今世界發(fā)展最快的工業(yè)之一 塑料工業(yè)始于 20 世 紀 30 年代 由于其密度小 質(zhì)量輕 性能穩(wěn)定等優(yōu)點 逐漸發(fā)展起來 應(yīng)用越來越廣 泛 塑料成為各行各業(yè)不可缺少的原料 塑料作為一種新的工程材料 由于其被不斷 的開發(fā)與應(yīng)用 加上成型工藝不斷成熟與完善 極大的促進了成型模具的開發(fā)與制造 我國模具工業(yè)起步于 20 世紀 50 年代初期 不過發(fā)展迅速 特別是近 20 年來 產(chǎn)品和 品種都大大增加 許多新穎的工程塑料已投入批量生產(chǎn) 模具產(chǎn)量和質(zhì)量有了很大提 高 但和國外市場仍有很大差距 一些大型和精密型模具仍依賴進口 幾乎沒有出口 模具 而發(fā)達國家模具生產(chǎn)的 1 3 用來出口 我國的模具工業(yè)急需發(fā)展 塑料模近幾 年來發(fā)展迅速 模具日趨大型化 同時隨著生產(chǎn)率提高的要求而發(fā)展為一模多腔 精 度要求也越來越高 同時注射成型機和注射成型方法對塑料模也有重要的影響 經(jīng)過對當前塑料模具的了解 我開始著手畢業(yè)設(shè)計 題目是圓蓋注塑模具設(shè)計 材料為聚苯乙烯 簡稱 PS PS 是無色 透明并有光澤的非結(jié)晶型的線型結(jié)構(gòu)的高聚 物 無毒 無味 無嗅 著色性好 透濕性大于聚乙烯 吸濕性很低 尺寸穩(wěn)定 具 有良好光澤 加工性能好 成本低機械性能隨分子量的加大而提高 耐熱性低 不能 在沸水中使用 耐低溫 可承受 30 的低溫 有良好的室內(nèi)耐老化性 對醇類有機 溶劑 礦物油有較好的耐受性 耐酸 堿性能也很好 其原料來源廣泛 石油工業(yè)的 發(fā)展促進了聚苯乙烯大規(guī)模的生產(chǎn) 塑料圓蓋是典型的塑料注射制品 其內(nèi)側(cè)分布三 個鎖緊卡環(huán) 需要側(cè)向抽芯才能將塑件脫模 根據(jù) PS 的特性及制品的結(jié)構(gòu) 這次設(shè)計要解決的問題是 1 對制件進行工藝分析 制定設(shè)計方案 塑料蓋直徑較大 在設(shè)計中應(yīng)注意注射 機選擇和型腔數(shù)的確定 以免鎖模力不夠 然后確定注射機型號及分型面 型腔排放 位置 模具類型等 2 進行模具設(shè)計 根據(jù)計算確定模具各部分尺寸 選擇模架和零件 繪制模具裝 配圖 零件圖 3 盡量優(yōu)化設(shè)計方案 避免出現(xiàn)飛邊 溢料等質(zhì)量問題 探討一下塑料模 CAD CAM CAE 了解計算機在模具設(shè)計中的應(yīng)用 4 通過本次畢業(yè)設(shè)計 我掌握注射工藝及模具設(shè)計過程及 CAE 分析流程 并培養(yǎng) 了綜合運用所學知識 獨立分析問題 解決問題的能力 畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 塑料成型制件的工藝性 1 1 制件原料的工藝性 PS 具有的成型性能 1 PS 成型性能優(yōu)良 其吸水性小 成型前可不進行干燥 2 收縮小 塑件尺寸穩(wěn)定 1 2 制件的結(jié)構(gòu)工藝性 塑件結(jié)構(gòu)如圖 1 1 所示 圖 1 1 塑件結(jié)構(gòu) 1 2 1 尺寸及精度 塑料杯蓋是放在杯子上不承受壓力 且已有 5 斜度 有圓角 所以 對精度要求 比較低 為自由尺寸 采用 8 級精度 1 2 2 表面粗糙度 杯蓋的外表要求高 表面粗糙度應(yīng)越低 一般來說 模具表面粗糙度要比塑料件 的要求低 1 2 級 塑料制件的表面粗糙度 Ra 為 0 8 0 2 m 模具在使用過程中 由 于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大 所以應(yīng)隨時給以拋光復原 1 2 3 拔模斜度 為了便于從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件 防止脫模時拉傷塑件 在設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 2 時必須使塑件內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的斜度 稱為脫模斜度 塑件本身有 5 斜 度 易于脫模 所以不必再設(shè)脫模斜度 1 2 4 加強筋 支承面 塑件內(nèi)有凸起 所以可不設(shè)加強筋 塑件不承受壓力 所以可不設(shè)支承面 1 2 5 圓角 杯蓋上轉(zhuǎn)角處采用 R8 的圓角過渡 不僅避免了應(yīng)力集中 提高強度 而且還使塑件變 得美觀有利于充模時的流動 畢業(yè)設(shè)計 3 第 2 章 初步選擇注射機 2 1 成型前的準備 1 由于 PS 吸濕性大 為保證產(chǎn)品質(zhì)量 將制備好的物料放入烘箱 在 80 5 下 干燥 2 3 小時 視料層的厚度而定 以達到樹脂加工規(guī)定的含水率 2 塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱 塑化達到流動狀態(tài)后 由模具的澆注系統(tǒng)進入 模具形腔成型 其過程可以分為充模 壓模 保壓和冷卻 4 個階段 2 2 制品 PS 的注塑成型參數(shù) 注射機 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 30 60 料筒溫度 前 200 210 中 210 230 后 180 200 模具溫度 60 80 注射壓力 MPa 70 90 成型時間注射時間 s 35 高壓時間 15 30 冷卻時間 40 70 總周期 90 135 2 3 塑件的形狀估算其體積和質(zhì)量 塑件的體積 1 錐體上圓體積 其中 r 83 2 37 22 5 sin 5 77 43mm3 錐形部分體積 V 1 3 14 29 88 83 77 43 2 2 15052 4mm 3 2 平底部分 V 2 3 14 77 43 2 8 cos5 2 2 5939 1mm 3 L 3 14 8 5 180 0 749mm V3 3 14 2 77 435 0 749 2 8 7 25 1092 69mm 3 V V1 V2 V3 22084 2 mm3 PS 的密度 1 02 1 05g cm 3 取 1 03 g cm3 所需原料質(zhì)量 22084 2 10 3 1 03g 22 75g 2 4 確定型腔數(shù)量 畢業(yè)設(shè)計 4 由于制件要采用內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu) 比較復雜 且制件表面積較大 不宜采用多型腔 以免 鎖模力不夠 并且隨著型腔增多 而且杯蓋的表面質(zhì)量 形狀尺寸要求較高 且內(nèi)含有 凸臺 為了保證工藝參數(shù)易于控制 形狀 尺寸一致 采取單型型腔模具 另外單型 型腔還具有制造成本低 制造周期短的優(yōu)點 塑件重為 22 75g 初選注射機為臥式 XS Z 60 注射機 2 5 注射機有關(guān)參數(shù) 表 2 1 XS Z 60 型注射機的主要參數(shù) 額定注射量 60 cm3 柱塞直徑 38mm 注塑壓力 122MPa 模具最大厚度 200 mm 最大開模行程 180 mm 最大成型面積 130 cm2 注射時間 2 9s 鎖模力 500 KN 噴嘴球頭直徑 12 動定模固定板尺寸 330 440 mm 注塑機定位孔直徑 50mm 模具最小厚度 70 mm 2 6 分型面選擇 結(jié)合分型面原則 分型面應(yīng)該設(shè)計在杯蓋最大輪廓處 以及滿足杯蓋的外觀質(zhì)量 要求 需要考慮分型面出產(chǎn)生的飛邊是否容易清除 所以分型面選在最底處 畢業(yè)設(shè)計 5 第 3 章 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道 具有傳質(zhì) 傳壓 和傳熱的功能 對塑件質(zhì)量影響很大 它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng) 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng) 包括主流道 分流道 澆口 3 1 主流道的設(shè)計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處 它將注射機噴嘴射出的熔體導入分 流道或型腔中 主要的形狀為圓錐形 以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利 拔出 3 1 1 主流道尺寸 主流道小端直徑 D 注射機噴嘴直徑 0 5 1 4 0 5 1 取 D 5 主流道球面半徑 SR 注射機噴嘴球頭半徑 1 2 11 1 2 取 SR 12 球面配合高度 h 3 5mm 取 h 4mm 主流道長度 L 26mm 主流道大端直徑 D D 2Ltan 5 2 26 tan2 6 8 取 D 6 8mm 澆口套總長 LO L h 30mm 3 1 2 主流道襯套的形式 主流道小端入口處于注塑機噴嘴反復接觸 屬于易損件 對材料要求較嚴格 因 而模具主流道部分設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套 以便有效的選用幼 稚鋼材進行單獨加工和熱處理 常采用碳素工具鋼 如 T8A T10A 等 熱處理硬度為 HRC 54 58 主流道襯套與定模座板采用 H7 m6 過渡配合 與定位圈的配合 H9 h9 采用間隙配合 由于該模具流道較長 定位圈和襯套設(shè)計成分體式較合適 3 1 3 主流道襯套的固定 主流道襯套采用壓入式固定 3 2 定位圈 畢業(yè)設(shè)計 6 為使?jié)部谔缀妥⑸錂C噴嘴對正定位 可設(shè)定位圈 定位圈尺寸由注射機的定位孔 直徑確定 一般比定位孔直徑小 0 1 0 3mm 以便于裝模 定位圈直徑為 100 如圖 3 1 所示 圖 3 1 澆口套和定位圈 定位圈一般用 45 鋼或 A5 鋼制造 3 3 分流道設(shè)計 由于塑件在分型面上的投影是連續(xù)的 可以不設(shè)計分流道 3 4 澆口設(shè)計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道 它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 澆口 的形狀 位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大 塑料杯蓋對外觀質(zhì)量要求特別高 如果采用側(cè)澆口 那么容易產(chǎn)生熔接痕 縮孔 凹陷等缺陷 此外注射壓力損失較大 所以采用點澆口 點澆口的顯著特點 澆口位 置限制小 去除澆口后殘留痕跡小 不影響外觀 開模后易于拉斷 澆口附近補料造 成的應(yīng)力小 但對于薄壁塑件因剪切速率高 由于分子高度定向而造成局部應(yīng)力 甚 至開裂 為了改善這一情況 可局部增加澆口處塑件壁厚 以圓弧過渡 具體尺寸如 圖 3 2 所示 圖 3 2 澆口套和澆口尺寸 畢業(yè)設(shè)計 7 37 214 2714 33267 01426514 3 3 VJ 1043 5mm3 GJ 902 9 10 3 1 03g 1 75g 式中 VJ 主流道 澆口的體積 GJ 主流道 澆口的質(zhì)量 3 5 流動比的校核 liti 217 526 15 4 PS 允許的流動比為 240 260 所以流動比滿足要求 3 6 排溢系統(tǒng) 杯蓋的模具為中小型模具可之際利用推桿 活動抽芯與模板的配合間隙進行排氣 其間隙為 0 03 0 05mm 畢業(yè)設(shè)計 8 第 4 章 成型零件設(shè)計 4 1 凹模 用整體嵌入式凹模 加工效率高 裝拆方便 可以保證精度 用螺釘定位 且拼 合處有間隙 利于排氣 便于模具維修 節(jié)省貴重的模具鋼 與凹模固定孔的配合為 6 7mH 圖 4 1 凹模 4 2 凸模和滑塊 由于采用內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu) 所以應(yīng)在凸模上設(shè)導滑槽 以放置滑塊 凸模采用整體嵌 入式結(jié)構(gòu) 放在動模墊板上 型芯與固定孔的配合為 6 7mH 圖 4 2 凸模 畢業(yè)設(shè)計 9 4 3 型腔 型芯徑向尺寸 65ITZ 或為 制 造 公 差 公 差 等 級 PS 的平均收縮率 CPS2Minax 5 04 由 SJ1372 78 6 表 2 37 公差數(shù)值表得 6 038 1 Z 4 3 1 型腔徑向尺寸 6 000 812 05 1 2 1 ZZSCPMLL 6 0528 型腔的最小基本尺寸M 塑件的最大基本尺寸 SL 塑件的平均收縮率cp 塑件的公差 由 SJ1372 78 公差數(shù)值表 1 8 模具制造公差 Z 6 03 Z 4 3 2 型芯徑向尺寸 06 00 81 2 1 ZZSCPMLl 型腔的最大基本尺寸l 塑件孔深最小基本尺寸 SL 塑件的平均收縮率cp 塑件的公差 由 SJ1372 78 公差數(shù)值表 1 8 模具制造公差 Z 6 03 Z 4 4 型腔深度和型芯高度尺寸 SJ1372 78 公差數(shù)值表得 1 畢業(yè)設(shè)計 10 4 4 1 型腔深度尺寸 3 000 15 370 1 1 ZZ XHSHsCPM 3 069 型腔深度的最小基本尺寸 Hs 塑件的最大基本尺寸 塑件的平均收縮率CPS 塑件的公差 1 模具制造公差 Z 3 0 Z 4 4 2 型芯高度尺寸 03 00 15 30 1 1 h ZZ XhSSCPM 03 68 型腔的最大基本尺寸 hs 塑件孔深最小基本尺寸 塑件的平均收縮率CPS 塑件的公差 1 模具制造公差 Z 3 0 Z 4 5 凹模側(cè)壁厚度和底板厚度的計算 本模具采用整體嵌入式圓形凹模型腔 根據(jù)經(jīng)驗值 圓形型腔壁直徑 2r 83mm 整 體式型腔壁厚 S 45mm 型腔壁厚應(yīng)以最大型腔壓力為準 一副模具要能正常生產(chǎn) 既不能允許型腔強度不足 也不允許其剛度不足 因此型腔壁厚應(yīng)該同時考慮其強度 條件和剛度條件 據(jù)分析大尺寸型腔 剛度不足是主要矛盾 應(yīng)按剛度計算 小尺寸 型腔 在發(fā)生大的彈性變形錢 其內(nèi)應(yīng)力已超過許用應(yīng)力 因此強度不足是主要矛盾 應(yīng)按強度計算 本設(shè)計的塑料杯蓋是小尺寸 應(yīng)按強度計算 4 5 1 型腔壁厚計算 S r 1 2 p 畢業(yè)設(shè)計 11 41 5 1 452160 2 22mm 4 5 2 型腔深度計算 H 2 1 43 pr 0 87 r 2 1 18mm 型腔壁厚 mm H 型腔深度 mm 模具強度計算的許用應(yīng)力 MPa 一般中碳鋼為 160 MPa r 型腔內(nèi)半徑 mm p 模腔內(nèi)最大熔體壓力 MPa 一般為 30 50 MPa 底板厚度應(yīng)至少為 18mm 根據(jù)型腔深度及澆注系統(tǒng)的分布 中間板厚度可選為 63mm 4 6 合模導向結(jié)構(gòu)機構(gòu)設(shè)計 采用導柱和導套構(gòu)成導向機構(gòu) 主要作用 定位作用 模具閉合后保證上下模位 置正確 保證型腔的形狀和尺寸準確 導向作用 合模時 首先是導向零件接觸 引 導上下模準確閉合 避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞 承受一定的側(cè)壓力 塑 料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力 使導柱承受一定的側(cè)向壓力 以保證模具 的正常工作 導柱應(yīng)合理地均勻分布在模具分型面的四周 導柱中心至模具邊緣有足夠的距離 以保證模具強度 導柱中心至模具邊緣通常為直徑的 1 1 5 倍 所選用導柱直徑為 25mm 距模具邊緣距離為長 30mm 寬 40mm 符合要求 導柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面 堅韌而不易折斷的內(nèi)芯 因此多采用 20 鋼經(jīng)滲碳淬火處理或 T8 T1 0 經(jīng)淬火處理 硬 度為 HRC 50 55 導柱固定部分表面粗糙度為 0 8 導向部分表面粗糙度為 0 8 0 4 導柱固定端與模板之間一般采用 H7 m6 或者 H7 k6 的過渡配合 導向部分采 畢業(yè)設(shè)計 12 用 H7 f7 或者 H7 f8 間隙配合 具體尺寸如圖 4 3 所示 圖 4 3 導柱 導套應(yīng)配合導柱進行選擇 導套用于導柱相同的材料或者銅合金得耐磨材料 其 硬度一般應(yīng)低于導柱硬度 減輕磨損 防止導柱 導套拉毛 導柱固定部分與導向部 分采用 Ra 0 8m 導套采用 H7 m6 或者 H7 k6 配合入模板 4 7 推出機構(gòu)的復位 圖 4 4 復位桿 為了使推出元件合模后能回到原來的位置 固定板上同時裝有復位桿 常見的復 位桿均用圓形截面 一般每副模具設(shè)置四根復位桿 位置應(yīng)盡量設(shè)計在固定板的四周 以便推出機構(gòu)合模時復位平穩(wěn) 復位桿端面與所在分型面對齊 具體尺寸如圖 4 4 4 8 二級推出機構(gòu) 利用彈簧力的作用實現(xiàn)第一次推出 然后再由復位桿實現(xiàn)第二次推出 彈簧應(yīng)采 用四根 分布在限位螺釘上 彈簧的選擇如下 M G F V gMG 塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)一般為 0 15 0 2 所以 F 0 2 7 85 250 250 63 9 8 90 87Ng NF234 彈 查手冊選擇彈簧具體尺寸 畢業(yè)設(shè)計 13 198 7 25h1 6 2 9t 14 d232 LFDNF jj 預 驗證彈簧選取是否正確 m8 15 1 7 26j FhhjJ 預預 16 8329 j預 符合要求 4 9 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 09 2 1382 sinco hpFc 52 8N 式中 c 側(cè)型芯成型部分的截面平面周長 h 側(cè)型芯成型部分的高度 p 塑料件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力 其中 模內(nèi)冷卻為 0 8 1 2 模外冷卻為 2 4 3 9Pa710 Pa710 塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)一般為 0 15 0 2 側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角 計算所得的抽芯力非常小 原因是側(cè)向凸起較少 僅僅是克服塑件與側(cè)型腔的粘 附力和側(cè)型腔滑塊移動時的摩擦阻力 設(shè)計時可以忽略不計 畢業(yè)設(shè)計 14 圖 4 5 側(cè)型芯 4 10 導滑槽設(shè)計 導滑槽與滑塊導滑部分采用間隙配合 一般采用 H8 f8 配合部分的表面要求較高 表面粗糙度為 Ra 0 8 導滑槽與滑塊還要保持一定的配合精度 滑塊完成抽拔動作后 其滑動部分應(yīng)全部或有部分留在導滑槽內(nèi) 滑塊的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度 的 1 5 倍 而保留在導滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于導滑配合部分的 2 3 3 所以滑塊的行程 為 10mm 否則滑塊開始復位時容易傾斜 甚至破壞模具 斜滑塊的上端為側(cè)向抽芯 它安裝在凸模的斜孔中 一般采用 H8 f7 或者 H8 f8 的 配合 其下端與導滑座上的轉(zhuǎn)銷聯(lián)接 轉(zhuǎn)銷可以在滑槽內(nèi)左右移動 并能繞轉(zhuǎn)銷轉(zhuǎn)動 滑座用螺釘固定在固定板內(nèi) 4 11 模架專用零件選取 4 11 1 定模座板 B L 320 300 mm H 35mm 用于固定澆口套和彈簧 所以必須具有足夠的強度 HRC40 44 圖 4 6 定模座板 4 11 2 定模板 B L 300 270 H 60mm 用于固定澆注系統(tǒng)和彈簧 所以得具有足夠的強度 HRC40 44 畢業(yè)設(shè)計 15 圖 4 7 定模板 4 11 3 動模板 B L 300 270mm H 40mm 圖 4 8 動模板 4 11 4 墊板 B L 300 270mm H 40mm 畢業(yè)設(shè)計 16 圖 4 9 墊板 4 11 5 推板 B L 160 290mm H 15mm 4 12 推出行程的校核 推出澆注系統(tǒng)所必須的長度 25mm 所以 H 10 60 40 10 120mm 注射機允許的最大開模行程為 180mm 開模行程滿足要求 4 13 注射機有關(guān)參數(shù)校核和最終選擇 4 13 1 確定型腔數(shù)量 1 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)量 0 8 60 1 3 0 93 22 75 2 712mKN 2 按注射機的額定鎖模力大小確定型腔數(shù)量 500 103 0 25 0 5 122 0 25 3 14 13 2 0 25 0 5 澆單 澆單注 APp 122 0 25 3 14 832 1 52 K 注射機最大注射量的利用系數(shù) 一般取 0 8 M 注射機的額定塑化量 t 成型周期 s 畢業(yè)設(shè)計 17 澆注系統(tǒng)所需要的塑料質(zhì)量或體積2m 單個塑件的質(zhì)量或體積1 綜上所述 型腔 N 1 是符合計算結(jié)果的 4 13 2 最大注射量校核 由第 3 章中計算得塑件重量為 22 75g 澆注系統(tǒng)所需材料重量為 0 93g 則每次注 射所需塑料為 22 75 0 93 23 65g 注射機最大注射量 60 0 8 48g 23 65g 所以注塑機符合要求 4 13 3 鎖模力的校核 PS 的注射壓力為 100 130MPa 取 115 MPa 鎖模力的大小必須滿足下式 jSAnPF 塑件型腔在模具分型面上的投影面積s 塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積j F 鎖模力 P 模腔壓力 取 120MPa F 115 0 25 0 5 268 16 KN413 814 3 22 由于 F 500 KN 故滿足 F Pm nAS Aj 4 13 4 注射壓力校核 塑料成型所需要的注射壓力是由塑料的品種 注射成型 噴嘴形式 塑件形狀以 及澆注系統(tǒng)的壓力因素綜合決定的 對于精度要求打的塑料以及形狀細薄 流程長的 塑件注射壓力的校核是核定注射機的額定注射壓力是否大于成型時的注射壓力 PS 塑料注射所需的注射壓力為 70 90MPa 由于 XS Z 60 為柱塞機 注射壓力傳 遞不好 所以應(yīng)選大一些 122 MPa 比較符合 PS 塑料成型的注射壓力要求 4 13 5 塑件在分型面上投影面積 的校核 畢業(yè)設(shè)計 18 nA1 A2 A 即 68 89 130 A1 制件投影面積 mm A2 澆注系統(tǒng)投影面積 mm A 注塑機允許使用的最大成型面積 4 13 6 模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核 需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸 定位圈尺寸 模具的最大與最小厚度 1 噴嘴尺寸 注射機噴嘴頭一般為球面 其球面半徑應(yīng)與相接觸的模具主流道始端凹下的球面 半徑相適應(yīng) 噴嘴直徑 4mm 噴嘴球面半徑 12mm 2 定位圈尺寸 模具的定位部分設(shè)計一個與主流道同心的凸臺 此為定位圈 并需求與注射機模 板上的定位孔采用一定的配合 尺寸如 4 2 節(jié) 3 模具厚度校核 模具厚度必須滿足 H minax 注射機允許的最小模具厚度minH 注射機允許的最大模具厚度ax 模具厚度為 196 即 70 196 200 因此符合條件 4 13 7 頂出裝置校核 采用的是 XS Z 60 注射機 采用中心頂出桿機械頂出 畢業(yè)設(shè)計 19 第 5 章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 塑料在成型過程中 模具溫度會直接影響到塑料的充模 定型 成型周期和塑件 質(zhì)量 所以 我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達理想的溫度要求 一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為 200 左右 而塑件從模具型腔中取出時其溫度在 60 以下 所以熱塑性塑料在注射成型后 必須對模具進行有效的冷卻 以便使塑件 可靠冷卻定型并迅速脫模 提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率 對于熔融黏度低 流動性 比較好的塑料 如聚丙烯 有機玻璃等等 當塑件是小型薄壁時 如我們的塑件 則 模具可簡單進行冷卻或者可利用自然冷卻不設(shè)冷卻系統(tǒng) 當塑件是大型的制品時 則 需要對模具進行人工冷卻 以保證制件的充分固化定型 查表得 PS 的 i 3 4 10 5J Kg 取 i 4 10 5J Kg G 12Kg h 所用介質(zhì)為水 常溫是 20 出口溫度為 27 模具平均溫度為 40 1 Q G i 12 4 10 3 4 8 106J h 2 冷卻水的體積流量 V 2 73 10 3 m3 min 207 41860 603 621 tciG 冷卻水道直徑 根據(jù)體積流量查表 取冷卻水道直徑為 d 8mm 3 冷卻水道的流速 v sdV 91 06 8 0 14 372 2 32 4 冷卻水孔壁冷卻水之間傳遞系數(shù) 查表得 30 時水的 8 4 KmWdv 232 0 8 2 08 105 9 5 冷卻水孔總傳熱面積 A A 237 07 240 1 53608 360 TiGw 6 冷卻水道總長度 L L mTvdiW6 14 3608 0 畢業(yè)設(shè)計 20 7 冷卻水道應(yīng)開的孔數(shù) n 207 126 08 1437 dLA 8 冷卻水道流動狀態(tài)校核 當平均水溫 23 5 查表得水的運動粘度為 9 26sm 08109 Re6 vd 9 冷卻水道進出口溫度校核 714 390221 vcdiGt 與原定值一樣 綜上計算可知 采用 2 個水孔 水速為 0 91m s 水孔長度 0 26m 鑒于澆口處溫度 比較高 把冷卻系統(tǒng)設(shè)計在端蓋處 當塑件壁厚均勻時 冷卻水道到型腔表面距離最 好相等 但是當塑件不均勻時 厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些 間距 也適當小一些 一般水孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于 10mm 常用 12 15mm 選用 15mm 具體尺寸如圖 5 1 所示 圖 5 1 冷卻系統(tǒng)尺寸及位置 畢業(yè)設(shè)計 21 第 6 章 UG 模具設(shè)計 6 1 制件分析 利用 UG 分析中的塑模部件驗證對制件分析 并設(shè)置脫模方向及型芯和型腔區(qū)域 6 2 UG 模具設(shè)計 利用 UG 注塑模向?qū)нM行模具設(shè)計 依次利用 UG 注塑模向?qū)нM行初始化項目設(shè)置模具 CSYS 收縮率工件型腔布局分型模架標準件澆口流道冷卻等功能設(shè)計模具 得到模具如 圖 6 1 再利用 UG 注塑模向?qū)е械难b配圖紙和組件圖紙功能得到二維圖 圖 6 1 UG 模具設(shè)計的模具 畢業(yè)設(shè)計 22 第 7 章 模具主要零件圖及加工工藝規(guī)程 下面以模具動模板 型芯固定板 為例介紹其加工工藝規(guī)程 動模板機械加工工 藝卡片如表 7 1 所示 表 7 1 動模板機械加工工藝卡片 機械 加工 工藝 卡片 零 件 號 4 零 件 名 稱 動 模 板 材 料 牌 號 45 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 機 床 設(shè) 備 名 稱 及 編 號 夾 具 名 稱 及 編 號 切 削 工 具 名 稱 及 編 號 量 具 名 稱 及 編 號 1 備料 矩形板料 310 280 65mm 2 銑削 銑六面至尺寸 300 5 270 5 60 5mm 立 式 銑 床 機 用 平 口 鉗 立 銑 刀 對 角 尺 3 磨 磨六面至尺寸 300 270 60mm 平 面 磨 床 矩 形 電 磁 平 行 砂 輪 對 角 尺 畢業(yè)設(shè)計 23 吸 盤 4 鉗工 以底面為基面 找正 4 20 復位桿孔 4 35 導柱孔 4 M12 螺紋孔 4 32 定距拉桿 孔 并標出中間圓形孔孔心 5 鉆 鉆 4 20 的復位桿 留 0 5mm 的加工余量 定 模板 墊板配作 4 35 導柱孔至 32 4 M12 至 10 深 40 并攻螺紋深 35 4 M4 的階梯孔 至 7 5 深 1 4 M4 至 3 深 15 并攻螺紋深 12 與動模板配作 4 32 定距拉桿孔 留 0 5mm 余量 立 式 鉆 床 通 用 平 口 鉗 直 柄 麻 花 鉆 6 鏜 與動模板 墊板配作鏜出 4 35 孔 并鏜出 階梯孔 40 深 8 鏜出 4 110 4 孔 鏜出 4 M4 的階梯孔至 8 深 1 并鏜出階梯孔 130 4 深 10 坐 標 鏜 床 鏜刀 7 熱處理 淬火回火至 43 48HRc 8 磨 磨板的上下面至尺寸至要求尺寸精度 平 面 磨 床 矩 形 電 磁 吸 盤 平 行 砂 輪 9 磨 各銷釘孔 導柱孔 圓形孔到尺寸精度 內(nèi) 圓 磨 床 精 密 平 口 鉗 圓 柱 磨 頭 畢業(yè)設(shè)計 24 第 8 章 模具安裝與調(diào)試 8 1 模具的安裝 安裝時盡量采用整體吊裝 將模具吊入注射機拉桿 模板之間后 調(diào)整方位 使定模 上的方位環(huán)進入固定板上的定位孔 并且放正 慢速閉合動模板 然后用壓板或螺釘壓緊 定模板 并初步固定動模 再慢速微量開啟動模 3 5 次 檢查模具在啟閉過程中是否平 衡靈活 有無卡住現(xiàn)象 最后固定動模板 8 2 模具的調(diào)試 模具安裝好后 首先進行空轉(zhuǎn)檢查與調(diào)試 要按下述事項對注射機各模具進行調(diào) 整或者檢驗 8 2 1 調(diào)節(jié)鎖模系統(tǒng) 鎖模的松緊程度可以根據(jù)鎖模力大小和經(jīng)驗進行判斷 對鎖模力的控制有兩個原 則 一方面鎖模力應(yīng)足夠大 保證模具在塑料熔體的注射壓力作用下不開縫 因此鎖 模力應(yīng)該大于模腔和塑件在分型面上的投影面積的乘積 另一方面過緊的鎖模力 導 致模板變形 目前主要靠目測和經(jīng)驗來調(diào)整合模的松緊程度 即在分模時在使用液壓 雙時鎖模機構(gòu)的的注射機時 使用時節(jié)先快后慢 在即不很自然 也不太勉強地伸直 時 合模的松緊程度正好合適 8 2 2 開模距離調(diào)整 調(diào)整至塑件 澆道凝料 能夠自動脫模的狀態(tài) 有拉桿限位的模具 要注意開模 距離與開模速度不要過大過快 避免拉桿被拉到極限狀態(tài)而在開模過程中對模具造成 沖擊 8 2 3 安全檢查 1 檢查小路是否通暢 走向是否正確 有無泄漏現(xiàn)象 2 有電加熱器的模具在通電前要做絕緣檢查 3 有液壓 氣動裝置的模具 進行通液或通氣試驗 檢查看有無漏液或漏氣現(xiàn)象 4 空轉(zhuǎn)檢查 畢業(yè)設(shè)計 25 上述事項完成后 正式試模前需進行空轉(zhuǎn)檢查以檢驗?zāi)＞吒鞑糠值墓ぷ髑闆r是否 正常通過 第 9 章 模具工作過程 開模時 中間板在彈簧的作用下 彈出一定距離 使?jié)驳滥蠌亩Ｃ摮?同時 由于動模移動 塑件被帶到動模上 因為是點澆口 使塑件和凝料很容易分離 然后 推桿推動滑塊 由于內(nèi)抽芯 使塑件脫出 畢業(yè)設(shè)計 26 結(jié) 論 注射模具設(shè)計從塑料杯蓋的工藝性開始 了解 PS 和杯蓋的一些特性比如塑料的流 動性和收縮性 形狀 斜度等 根據(jù)杯蓋的體積選擇注射機 利用注射機里的一些參 數(shù)確定澆注系統(tǒng)的主要零件如定位圈 主流道和澆口等 用 UGNX 對方案進行設(shè)計 分 析和優(yōu)化 成型零件的設(shè)計包括型腔 型芯 導柱 導套等 其中滑塊的設(shè)計是模具 設(shè)計的關(guān)鍵部位 精度 公差 尺寸得按計算和工藝性進行 最后設(shè)計冷卻系統(tǒng) 主 要包括孔數(shù)和冷卻水道長度 畢業(yè)設(shè)計 27 參考文獻 1 張榮清 模具設(shè)計與制造 M 北京 高等教育出版社 2003 2 翟震 毋彩虹 塑料成型工藝與模具設(shè)計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2011 3 劉 彥 國 塑料成型工藝與模具設(shè)計 M 北京 人民郵電出版社 2009 4 孫玲 塑料成型工藝與模具設(shè)計 M 北京 清華大學出版社 2008 5 屈華昌 塑料成型工藝與模具設(shè)計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2010 6 齊曉杰 塑料成型工藝與模具設(shè)計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2011 7 孫鳳勤 模具制造工藝與設(shè)備 M 北京 機械工業(yè)出版社 2002 8 田寶善 劉永 塑料注射模具設(shè)計技巧與實例 M 北京 化學工業(yè)出版社 2009 9 胡石玉 模具制造技術(shù) M 南京 東南大學出版社 1997 10 李秦蕊 塑料模具設(shè)計 西安 西北工業(yè)大學出版社 1995 11 左逢興 塑料技術(shù)手冊 北京 化學工業(yè)出版社 1996 12 屈華昌 塑料成型工與模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2005 13 謝昱北 藍曼 劉昌麗 UGNX4 0 中文版模具設(shè)計典型范例教程 M 北京 電子工業(yè)出版社 2006 14 王文廣 注射模具設(shè)計技巧與實例 北京 化學工業(yè)出版社 2004 15 唐志玉 塑料設(shè)計師指南 北京 國防工業(yè)大學出版社 1999 畢業(yè)設(shè)計 28 致 謝 畢業(yè)設(shè)計之所以能夠圓滿地完成 首先得感謝老師的教導 他在百忙當中抽出時 間并耐心地指導我 使我在畢業(yè)設(shè)計的過程中少走了許多彎路 也使自己及時地改正 自己犯的錯誤 從他們身上感受到知識淵博的重要性 自己以后得以他們?yōu)榘駱?為 模具行業(yè)貢獻自己的一份力 和同學們一起探討專業(yè)上的疑問 使自己在知識上理解得更深透和更全面 還有 彼此的相互照顧 讓自己更有信心 在這里感謝同學們 最后是自己的努力完成了畢業(yè)設(shè)計 我告誡自己做事要有恒心 要學會多思 多 問 多看的學習過程 鼓勵自己不管有多大的困難都要平常心對待 自己努力終會有 回報