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濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘要
本課題主要是針對(duì)圓蓋的注塑模具設(shè)計(jì),該圓蓋材料為改性PS，是工業(yè)生產(chǎn)中常見的一種保護(hù)蓋產(chǎn)品。通過對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較,最終設(shè)計(jì)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(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、側(cè)抽機(jī)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是圓蓋注塑模具的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)塑件的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點(diǎn)澆口的雙分型面注射模具。
在現(xiàn)代的模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)中,通常運(yùn)用UG軟件進(jìn)行產(chǎn)品的3D圖形設(shè)計(jì)，UGMoldWizard 是 UG 系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立的智能化設(shè)計(jì)注射模具的模塊,按照注射模具設(shè)計(jì)過程的一般順序來實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。利用UG分析中的塑模部件驗(yàn)證對(duì)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＞逤SYS、收縮率、工件、型腔布局、分型、模架標(biāo)準(zhǔn)件、澆口流道和冷卻等功能設(shè)計(jì)三維模具。并運(yùn)用 UGMoldWizard 檢驗(yàn)制件構(gòu)的合理性，以及注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)
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
28
濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
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(jī) 4
2.1 成型前的準(zhǔn)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(jī)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(jì) 6
3.2定位圈 6
3.3 分流道設(shè)計(jì) 7
3.4 澆口設(shè)計(jì) 7
3.5 流動(dòng)比的校核 8
3.6 排溢系統(tǒng) 8
第4章 成型零件設(shè)計(jì) 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(jì)算 11
4.6 合模導(dǎo)向結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
4.7 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位 13
4.8 二級(jí)推出機(jī)構(gòu) 13
4.9 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
4.10 導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 14
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(jī)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(jì) 19
第6章 UG模具設(shè)計(jì) 21
6.1 制件分析 21
6.2 UG模具設(shè)計(jì) 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(xiàn) 27
致 謝 28
畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工科院校培養(yǎng)計(jì)劃中最重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是塑料蓋設(shè)計(jì)，可以對(duì)塑料工業(yè)有一個(gè)綜合的了解。
塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)也是當(dāng)今世界發(fā)展最快的工業(yè)之一。塑料工業(yè)始于20世紀(jì)30年代，由于其密度小、質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)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(jì)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(jìn)口，幾乎沒有出口模具，而發(fā)達(dá)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(shí)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(shí)注射成型機(jī)和注射成型方法對(duì)塑料模也有重要的影響。
經(jīng)過對(duì)當(dāng)前塑料模具的了解，我開始著手畢業(yè)設(shè)計(jì)。題目是圓蓋注塑模具設(shè)計(jì)，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(jī)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(duì)醇類有機(jī)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(jìn)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(gè)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(jì)要解決的問題是：
(1)對(duì)制件進(jìn)行工藝分析，制定設(shè)計(jì)方案：塑料蓋直徑較大，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意注射機(jī)選擇和型腔數(shù)的確定，以免鎖模力不夠。然后確定注射機(jī)型號(hào)及分型面，型腔排放位置、模具類型等。
(2)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)：根據(jù)計(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
(4)通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我掌握注射工藝及模具設(shè)計(jì)過程及CAE分析流程，并培養(yǎng)了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。
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(jìn)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(duì)精度要求比較低，為自由尺寸，采用8級(jí)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(jí)。塑料制件的表面粗糙度Ra為0.8～0.2μm，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(shí)給以拋光復(fù)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(shí)拉傷塑件，在設(shè)計(jì)時(shí)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(qiáng)筋、支承面
塑件內(nèi)有凸起,所以可不設(shè)加強(qiáng)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(qiáng)度，而且還使塑件變得美觀有利于充模時(shí)的流動(dòng)。
第2章 初步選擇注射機(jī)
2.1 成型前的準(zhǔn)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(shí)（視料層的厚度而定），以達(dá)到樹脂加工規(guī)定的含水率。
(2)塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)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(gè)階段。
2.2 制品PS的注塑成型參數(shù)
注射機(jī)：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(shí)間注射時(shí)間(s)：35；高壓時(shí)間：15～30；冷卻時(shí)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）×sin5°=77.43mm3
錐形部分體積：V1=3.14×29.88×（83+77.43）×2 /2=15052.4mm3
(2)平底部分: V2=3.14×（77.43-2×8×cos5°）×2/2=5939.1mm3
L=3.14×8×5°/180=0.749mm
V3=3.14×2×（77.435×0.749+2×8×7.25）=1092.69mm3
V= V1 +V2+ V3= 22084.2 mm3
PS的密度:1.02～1.05g/cm3 (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
由于制件要采用內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu),比較復(fù)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(tái)，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(diǎn)。
塑件重為22.75g,初選注射機(jī)為臥式XS-Z-60注射機(jī)。
2.5 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)
表2.1 XS-Z-60型注射機(jī)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：200mm
最大開模行程：180mm
最大成型面積：130 cm2
注射時(shí)間：2.9s
鎖模力：500 KN
噴嘴球頭直徑：12
動(dòng)定模固定板尺寸：330×440mm
注塑機(jī)定位孔直徑：Φ50mm
模具最小厚度：70mm
2.6 分型面選擇
結(jié)合分型面原則：分型面應(yīng)該設(shè)計(jì)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。
第3章 澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)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(jì)
主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)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(dòng)和開模時(shí)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(jī)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(jī)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+2Ltanα=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(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬于易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)格，因而模具主流道部分設(shè)計(jì)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(jìn)行單獨(dú)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(jì)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
為使?jié)部谔缀妥⑸錂C(jī)噴嘴對(duì)正定位，可設(shè)定位圈。定位圈尺寸由注射機(jī)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f100。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(jì)
由于塑件在分型面上的投影是連續(xù)的，可以不設(shè)計(jì)分流道.
3.4 澆口設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)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(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。
塑料杯蓋對(duì)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(diǎn)澆口，點(diǎn)澆口的顯著特點(diǎn)：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(bǔ)料造成的應(yīng)力小，但對(duì)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
=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(dòng)比的校核
Φ=∑=
=15.4
PS允許的流動(dòng)比為240～260，所以流動(dòng)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(dòng)抽芯與模板的配合間隙進(jìn)行排氣,其間隙為0.03～0.05mm.
第4章 成型零件設(shè)計(jì)
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。
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(dǎo)滑槽，以放置滑塊，凸模采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，放在動(dòng)模墊板上，型芯與固定孔的配合為。
圖4.2 凸模
4.3 型腔、型芯徑向尺寸
PS的平均收縮率==％
由SJ1372-78[6]表2-37公差數(shù)值表得
4.3.1型腔徑向尺寸
=
----型腔的最小基本尺寸
----塑件的最大基本尺寸
------塑件的平均收縮率
Δ-------塑件的公差；由SJ1372-78公差數(shù)值表，Δ=1.8
-------模具制造公差
4.3.2 型芯徑向尺寸
-----型腔的最大基本尺寸
-----塑件孔深最小基本尺寸
------塑件的平均收縮率
Δ------塑件的公差 由SJ1372-78公差數(shù)值表， Δ=1.8
------模具制造公差
4.4 型腔深度和型芯高度尺寸
SJ1372-78公差數(shù)值表得
4.4.1 型腔深度尺寸
-------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
Δ-------塑件的公差 ,Δ=1
-------模具制造公差 ,
4.4.2 型芯高度尺寸
----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
Δ----塑件的公差 Δ=1
-------模具制造公差
4.5 凹模側(cè)壁厚度和底板厚度的計(jì)算
本模具采用整體嵌入式圓形凹模型腔，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(zhǔn)。一副模具要能正常生產(chǎn)，既不能允許型腔強(qiáng)度不足，也不允許其剛度不足，因此型腔壁厚應(yīng)該同時(shí)考慮其強(qiáng)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(jì)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(qiáng)度不足是主要矛盾，應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算，本設(shè)計(jì)的塑料杯蓋是小尺寸，應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算。
4.5.1 型腔壁厚計(jì)算
S=r[]
=41.5×[]
=22mm
4.5.2 型腔深度計(jì)算
H=
=0.87×r
=18mm
Δ----型腔壁厚（mm）；
H----型腔深度（mm）；
----模具強(qiáng)度計(jì)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(dǎo)向結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
采用導(dǎo)柱和導(dǎo)套構(gòu)成導(dǎo)向機(jī)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(zhǔn)確；導(dǎo)向作用，合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)上下模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)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(dǎo)柱承受一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。
導(dǎo)柱應(yīng)合理地均勻分布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具邊緣有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度（導(dǎo)柱中心至模具邊緣通常為直徑的1～1.5倍，所選用導(dǎo)柱直徑為25mm，距模具邊緣距離為長30mm,寬40mm,符合要求）；導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)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、T10經(jīng)淬火處理，硬度為HRC 50～55。導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度為0.8。導(dǎo)向部分表面粗糙度為0.8～0.4。導(dǎo)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(dǎo)向部分采用H7/f7或者H7/f8間隙配合。具體尺寸如圖4.3所示：
圖4.3 導(dǎo)柱
導(dǎo)套應(yīng)配合導(dǎo)柱進(jìn)行選擇，導(dǎo)套用于導(dǎo)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(dǎo)柱硬度，減輕磨損，防止導(dǎo)柱、導(dǎo)套拉毛。導(dǎo)柱固定部分與導(dǎo)向部分采用Ra=0.8m,導(dǎo)套采用H7/m6或者H7/k6配合入模板。
4.7 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位
圖4.4 復(fù)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(shí)裝有復(fù)位桿，常見的復(fù)位桿均用圓形截面，一般每副模具設(shè)置四根復(fù)位桿，位置應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在固定板的四周，以便推出機(jī)構(gòu)合模時(shí)復(fù)位平穩(wěn)，復(fù)位桿端面與所在分型面對(duì)齊，具體尺寸如圖4.4：
4.8 二級(jí)推出機(jī)構(gòu)
利用彈簧力的作用實(shí)現(xiàn)第一次推出，然后再由復(fù)位桿實(shí)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=
— 塑料在熱狀態(tài)時(shí)對(duì)鋼的摩擦系數(shù)一般為0.15～0.2
所以： F==0.2 7.85250250639.8=90.87N
查手冊(cè)選擇彈簧具體尺寸：
驗(yàn)證彈簧選取是否正確：
=16.8
符合要求。
4.9 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
=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(duì)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2.4～3.9
— 塑料在熱狀態(tài)時(shí)對(duì)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(jì)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(dòng)時(shí)的摩擦阻力，設(shè)計(jì)時(shí)可以忽略不計(jì)。
圖4.5 側(cè)型芯
4.10 導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)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(dǎo)滑槽與滑塊還要保持一定的配合精度，滑塊完成抽拔動(dòng)作后，其滑動(dòng)部分應(yīng)全部或有部分留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，滑塊的滑動(dòng)配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于導(dǎo)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(fù)位時(shí)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(dǎo)滑座上的轉(zhuǎn)銷聯(lián)接（轉(zhuǎn)銷可以在滑槽內(nèi)左右移動(dòng)），并能繞轉(zhuǎn)銷轉(zhuǎn)動(dòng)，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(qiáng)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(qiáng)度（HRC40-44）。
圖4.7 定模板
4.11.3 動(dòng)模板
B×L=300×270mm,H=40mm。
圖4.8 動(dòng)模板
4.11.4墊板
B×L=300×270mm,H=40mm。
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(jī)允許的最大開模行程為180mm，開模行程滿足要求.
4.13注射機(jī)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(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)量
=(0.8×60×1.3-0.93)/22.75=2.7
（2）按注射機(jī)的額定鎖模力大小確定型腔數(shù)量
=（500×103-（0.25～0.5）×122×0.25×3.14×132）/（0.25～0.5）
×122×0.25×3.14×832=1.52
K----注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8
M----注射機(jī)的額定塑化量
t----成型周期（s）
----澆注系統(tǒng)所需要的塑料質(zhì)量或體積
----單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積
綜上所述，型腔N=1是符合計(jì)算結(jié)果的。
4.13.2 最大注射量校核
由第3章中計(jì)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(jī)最大注射量60×0.8=48g﹥23.65g
所以注塑機(jī)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：
—塑件型腔在模具分型面上的投影面積
—塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
F—鎖模力
P—模腔壓力， 取120MPa
F≥115×(0.25～0.5) × [] ≥268.16 KN
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(duì)于精度要求打的塑料以及形狀細(xì)薄、流程長的塑件注射壓力的校核是核定注射機(jī)的額定注射壓力是否大于成型時(shí)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(jī)，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
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(jī)允許使用的最大成型面積
4.13.6 模具與注射機(jī)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(jī)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(jì)一個(gè)與主流道同心的凸臺(tái)，此為定位圈，并需求與注射機(jī)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＜
-----注射機(jī)允許的最小模具厚度
------注射機(jī)允許的最大模具厚度
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(jī),采用中心頂出桿機(jī)械頂出。
第5章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
塑料在成型過程中，模具溫度會(huì)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?cè)谀＞呱闲枰O(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)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(shí)其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)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(duì)于熔融黏度低、流動(dòng)性比較好的塑料，如聚丙烯、有機(jī)玻璃等等，當(dāng)塑件是小型薄壁時(shí)，如我們的塑件，則模具可簡單進(jìn)行冷卻或者可利用自然冷卻不設(shè)冷卻系統(tǒng)；當(dāng)塑件是大型的制品時(shí)，則需要對(duì)模具進(jìn)行人工冷卻，以保證制件的充分固化定型。
查表得PS的△i=3～4×105J/Kg，取△i=4×105J/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=12×4×103=4.8×106J/h
(2)冷卻水的體積流量
V= =2.73×10-3 m3/min
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=
(4)冷卻水孔壁冷卻水之間傳遞系數(shù)，查表得30℃時(shí)水的=8.4
=
(5)冷卻水孔總傳熱面積A
A=
(6)冷卻水道總長度L
L=
(7)冷卻水道應(yīng)開的孔數(shù)
n=≈2
(8)冷卻水道流動(dòng)狀態(tài)校核
當(dāng)平均水溫23.5℃查表得水的運(yùn)動(dòng)粘度為
(9)冷卻水道進(jìn)出口溫度校核
℃
與原定值一樣。
綜上計(jì)算可知，采用2個(gè)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(jì)在端蓋處，當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水道到型腔表面距離最好相等，但是當(dāng)塑件不均勻時(shí)，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(dāng)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
第6章 UG模具設(shè)計(jì)
6.1 制件分析
利用UG分析中的塑模部件驗(yàn)證對(duì)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(jì)
利用UG注塑模向?qū)нM(jìn)行模具設(shè)計(jì)，依次利用UG注塑模向?qū)нM(jìn)行初始化項(xiàng)目設(shè)置模具CSYS收縮率工件型腔布局分型模架標(biāo)準(zhǔn)件澆口流道冷卻等功能設(shè)計(jì)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(jì)的模具
第7章 模具主要零件圖及加工工藝規(guī)程
下面以模具動(dòng)模板（型芯固定板）為例介紹其加工工藝規(guī)程，動(dòng)模板機(jī)械加工工藝卡片如表7.1所示。
表7.1 動(dòng)模板機(jī)械加工工藝卡片
機(jī)械加工工藝卡片
零件號(hào)
4
零件名稱
動(dòng)模板
材料牌號(hào)
45
工序號(hào)
工序名稱
?
工序內(nèi)容
機(jī)床設(shè)備名稱及編號(hào)
夾具名稱及編號(hào)
切削工具名稱及編號(hào)
量具名稱及編號(hào)
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(jī)用平口鉗
立銑刀
對(duì)角尺
3
磨
磨六面至尺寸300×270×60mm
平面磨床
矩形電磁吸盤
平行砂輪
對(duì)角尺
4
鉗工
以底面為基面,找正4-Ф20復(fù)位桿孔、4-Ф35導(dǎo)柱孔、4-M12螺紋孔,4-Ф32定距拉桿孔;并標(biāo)出中間圓形孔孔心
?
?
?
?
5
鉆
鉆4-Ф20的復(fù)位桿,留0.5mm的加工余量;定模板、墊板配作4-Ф35導(dǎo)柱孔至Ф32;4-M12至Ф10深40,并攻螺紋深35;4-M4的階梯孔至Ф7.5深1;4-M4至Ф3深15,并攻螺紋深12;與動(dòng)模板配作4-Ф32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(dòng)模板、墊板配作鏜出4-Ф35孔,并鏜出階梯孔Ф40深8，鏜出4-Ф110.4孔,鏜出4-M4的階梯孔至Ф8深1,并鏜出階梯孔Ф130.4深10
坐標(biāo)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(dǎo)柱孔、圓形孔到尺寸精度
內(nèi)圓磨床
精密平口鉗
圓柱磨頭
第8章 模具安裝與調(diào)試
8.1 模具的安裝
安裝時(shí)盡量采用整體吊裝,將模具吊入注射機(jī)拉桿\模板之間后,調(diào)整方位,使定模上的方位環(huán)進(jìn)入固定板上的定位孔,并且放正,慢速閉合動(dòng)模板,然后用壓板或螺釘壓緊定模板,并初步固定動(dòng)模,再慢速微量開啟動(dòng)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(dòng)模板。
8.2 模具的調(diào)試
模具安裝好后，首先進(jìn)行空轉(zhuǎn)檢查與調(diào)試，要按下述事項(xiàng)對(duì)注射機(jī)各模具進(jìn)行調(diào)整或者檢驗(yàn)。
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(yàn)進(jìn)行判斷，對(duì)鎖模力的控制有兩個(gè)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(dǎo)致模板變形，目前主要靠目測和經(jīng)驗(yàn)來調(diào)整合模的松緊程度，即在分模時(shí)在使用液壓雙時(shí)鎖模機(jī)構(gòu)的的注射機(jī)時(shí)，使用時(shí)節(jié)先快后慢，在即不很自然，也不太勉強(qiáng)地伸直時(shí)，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(dòng)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(duì)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(dòng)裝置的模具，進(jìn)行通液或通氣試驗(yàn)，檢查看有無漏液或漏氣現(xiàn)象。
(4)空轉(zhuǎn)檢查
上述事項(xiàng)完成后，正式試模前需進(jìn)行空轉(zhuǎn)檢查以檢驗(yàn)?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(shí)，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(shí)由于動(dòng)模移動(dòng)，塑件被帶到動(dòng)模上，因?yàn)槭屈c(diǎn)澆口，使塑件和凝料很容易分離，然后推桿推動(dòng)滑塊，由于內(nèi)抽芯，使塑件脫出。
結(jié) 論
注射模具設(shè)計(jì)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(dòng)性和收縮性、形狀、斜度等，根據(jù)杯蓋的體積選擇注射機(jī)，利用注射機(jī)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(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化。成型零件的設(shè)計(jì)包括型腔、型芯、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等，其中滑塊的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位，精度、公差、尺寸得按計(jì)算和工藝性進(jìn)行，最后設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，主要包括孔數(shù)和冷卻水道長度。
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致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)之所以能夠圓滿地完成，首先得感謝老師的教導(dǎo)，他在百忙當(dāng)中抽出時(shí)間并耐心地指導(dǎo)我，使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中少走了許多彎路，也使自己及時(shí)地改正自己犯的錯(cuò)誤，從他們身上感受到知識(shí)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(xiàn)自己的一份力。
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最后是自己的努力完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，我告誡自己做事要有恒心，要學(xué)會(huì)多思、多問、多看的學(xué)習(xí)過程，鼓勵(lì)自己不管有多大的困難都要平常心對(duì)待，自己努力終會(huì)有回報(bào)。