洗衣機平衡環(huán)注塑模具設計-塑料注射模含NX三維及8張CAD圖.zip,洗衣機,平衡,注塑,模具設計,塑料,注射,NX,三維,CAD 洗衣機平衡環(huán)注塑模具設計 摘 要 根據此次設計的洗衣機平衡環(huán)，清楚它的用途，并通過對塑料件的工藝分析，合理的采用一模一，側澆口進澆，海天530XB型號的注射機型號等等，利用計算機畫模具總裝圖以及模具的零件圖，并且采用UG繪制3D模具圖。附上說明書，通過用簡略的文字說明，簡潔明了的圖紙以及計算等，根據這些信息做出合理的注塑模具設計。 通過使用UG進行建模，了解整套模具最核心部分的大體結構；然后對塑件的工藝性進行分析，在滿足經濟性的條件下，確定各項參數(shù)，包括材料、成型設備、一模幾腔等。再就是確定分型面的位置，型芯的尺寸、型腔的尺寸、導向機構的選用和推出機構的設計，確定定模板等各模板的厚度。通過對各項參數(shù)的計算和校核，保證模具可以制造出來和正常使用，確保洗衣機平衡環(huán)模具的可行性。 關鍵詞： 洗衣機平衡環(huán)；一模一；側澆口進澆；海天530XB；注射機；注塑模具 1 Abstract According to the design of the washing machine balance ring, clear its purpose, and through the analysis of the process of plastic parts, the first mock exam with a reasonable one, side gate gate, Haitian 530XB type injection machine models and so on, using the computer to draw the mold assembly diagram and mold parts diagram, and using UG 3D drawing die drawing. Enclosed with instructions, we can make reasonable injection mold design based on these information by simple text, concise and clear drawings and calculations. Modeling by using UG, understand the general structure of the core part of the whole mold; then the plastic parts of the process analysis, in meet the economic conditions, to determine the parameters, including materials, molding equipment, the first mock exam several cavity. It is to determine the position of the parting surface, the size of the core, the size of the cavity, the selection of the guiding mechanism and the design of the mechanism, so as to determine the thickness of the template and other templates. By calculating and checking various parameters, the mold can be manufactured and used normally, so as to ensure the feasibility of the balancing ring mold of the washing machine. Keywords: washing machine balancing ring; the first mock exam; side gate runner; Haitian 530XB; injection machine; injection mold III 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1 塑料簡介 1 1.2 注塑成型及注塑模 1 第二章 塑件材料基本特性分析 4 第三章 塑件的工藝分析 6 3．1 塑件的結構設計 6 3．2 塑件尺寸及精度 7 3．3 塑件表面粗糙度 8 3．4 塑件的重量 8 第四章 注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定 10 4．1注射成型工藝過程分析 10 4．2 澆口種類的確定 11 4．3 型腔數(shù)目的確定 11 4．4 注射機的選擇和校核 11 4.4.1 注射量的校核 12 4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 13 4．4．3 注射機安裝模具部分相關尺寸校核 13 第五章 注射模具結構設計 15 5．1 分型面的設計 15 5．2 型腔的布局 15 5．3 澆注系統(tǒng)的設計 16 5．3．1 澆注系統(tǒng)組成 16 5．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則 17 5．3．3 主流道的設計 17 5．3．4 分流道的設計 19 5．3．5 澆口的設計 19 5．3．6 冷料穴的設計 20 5．4 注射模的成型零部件設計 20 5．4．1 成型零部件結構設計 21 5.4.2 凹模的設計 21 5.4.3 凸模的設計 22 5．4．4 成型零部件的工作尺寸的計算 22 5．5 排氣結構設計 24 5．6 脫模機構的設計 25 5．6．1 脫模機構的選用原則 25 5．6．2 脫模機構類型的選擇 25 5．6．3 推板機構具體設計 25 5．7 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng) 26 5．7．1 溫度的調節(jié)對塑件質量的影響 27 5．7．2 冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則 27 5．8 排氣系統(tǒng)設計 28 5．9 模架及標準件的選用 28 第六章 模具材料的選用 30 6．1 成型零件材料選用 30 6．2 注射模用鋼種 30 總 結 31 致 謝 32 參 考 文 獻 33 V 第一章 緒論 近幾年來，塑料模具的設計與制造與日俱增，發(fā)展的十分迅速。我國的塑料模具的發(fā)展，也日益受到國人的關注。模具在日常生產中，也擔當了最基本的設備。在汽車、航天、機械、電子、日常用品、建筑、和通訊設施等產物中，大多數(shù)的零部件都是靠模具成型的。 塑料模具出產的制品具備精度等級高、通用性高、成型周短，可以達到互換性。塑料模具可以說是量產的基礎設施，量產的結果遠遠超出模具的本身價值，既可以達到高效性，也可以降低人工消耗。塑料模具無疑是工業(yè)領域中無法替代的產業(yè)，這是一種高效節(jié)能且具有高新技術的臺柱產業(yè)。 1.1 塑料簡介 塑料以樹脂為主要原料的高分子材料，它在一定區(qū)域內的溫度和壓力下具備流動性。能夠被模塑成型為一些的幾何形狀和尺寸，并在成型固化的過程后保持其既得到了形狀而又不發(fā)生變化。 塑料有許多優(yōu)良的性能，廣泛的應用在現(xiàn)代工業(yè)和日常生活的各個領域，它具備密度小，質量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能優(yōu)等等諸多優(yōu)點。此外，一些塑料還具備抗靜電、抗潮、抗輻射和阻燃等一些獨有的性能。 塑料可以代替一些生活中的木材、皮料和金屬的功效，慢慢的成為每個行業(yè)不可或缺的新新原材料。在現(xiàn)實生活和生產中，塑料已是每種行業(yè)難以缺少的產品。 1.2 注塑成型及注塑模 將塑料成品的出產方法有許多，最常見的有注射，擠出，壓縮，壓注，吹塑等等成型方法。其中，工業(yè)中塑料成型中最為經常應用的方法便是注塑成型。氟塑料除外，基本全部的熱塑性材料都能采取這種方法成型的。它具備生產周期短，能夠成型一些外觀形狀復雜的、精度高的零件，容易實現(xiàn)自動化生產等等一些長處。 所以注塑被廣泛用在成型制件的生產中，據統(tǒng)計，注塑產品成型的生產占了全部塑料成型生產接近百分之三十。由于注射成型的設備價格及模具制造成本過高，故不適合單件及批量較小的塑料制件的生產。 若需清楚的明白注塑成型，我們首要的任務是先清楚一些注射機的最基礎知識，注射成型的主要基礎設備是注射機，依靠此設備將膠粒狀或者粉狀塑料原材料通過加壓和加熱等工序進行注射。塑料的注射成型使用的最基礎也是最重要的設備是注射機，根據注塑機的外形，可分為立式注塑機、臥式注塑機、直角式注塑機三種，都是由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等等組成。 注射成型的原理是根據塑料的可塑性和可擠壓性。第一步先將疏松的顆粒狀或粉末狀的原材料從注射機上的料斗倒送至注射機筒中熔融然后塑化，使其成為粘流狀態(tài)的時候，接著通過加壓推動柱塞或者螺桿，以規(guī)定的流速注射到較低溫度的閉合模具中，然后冷卻、保壓、定型之后，打開模具即可從模腔中脫出生產規(guī)定要求的塑料成品件。 注射成型生產中所使用的模具稱為注射模，其是實現(xiàn)注射成型大、小批量生產的工藝設備。注射模的品種有很多，其中包括和塑料品種、塑件的結構復雜程度、注射機的品種等許多的因素有關聯(lián)。定模、動模構成它的基本結構。在注射機固定板的一端是定模部分，在注射機移動模板的一端是動模部分，隨后它隨注射機的合模系統(tǒng)一起運動。 注射模、塑料物料和注射機經過注射成型工藝關聯(lián)在一起。注射成型工藝中的核心問題是采取一切措施得到優(yōu)良的熔融體，讓它注射到模具的型腔中，冷卻成型，讓塑料件有好的質量。注射機和塑料模的結構確定后，選擇和控制一些注射成型工藝，決定了成型質量。注射成型具有三大工藝條件壓力、溫度、時間是注射成型的三大工藝條件。在成型當中，特別是精密制件的成型，建立一組最佳的成型工藝條件是不容易的，因為有太多的成型條件的影響，有制件成品的外形、塑料模具的結構、注射設備、原材料、生產條件波動及環(huán)境的溫度等等。 塑料模具的設計不單單要采用計算機輔助設計的技術，而且還要采用計算機的模擬分析軟件CAE技術，這是在實際生產中不可缺少的環(huán)節(jié)。在正式投產前，設計人員根據一定的專業(yè)知識和經驗開發(fā)設計模具，并在模具制造后將模具裝配完畢后，平常是需要對新開發(fā)出的模具進行商討涉及改動后，在通過幾次試模，收集并發(fā)現(xiàn)記錄相關問題后，不僅僅要對塑模本身設置新的工藝參數(shù)，甚至還要在修改塑料產品和塑模的設計中的工藝參數(shù)，這必將加多了生產的成本，延長了產品與模具設計開發(fā)的周期。 據調查當前國際市場上流行的，使用范圍最廣泛的注射模流動模擬分析軟件包括澳大利亞的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學的H-FLOW等等。這當中的MOLDFLOW軟件包括三個部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產品優(yōu)化顧問，縮稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，縮稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型進程控制專家，縮稱MPX）。 采取CAE的模擬分析技術，可以簡化試模的工作量，甚至是取代了試模的工作，而且CAE的計算機輔助工程技術從產品設計到實際投產給了一個比較完善的方案。在模具生產制造加工前，通過計算機對注射的成型過程模流分析等分析，可以正確的表達出熔體的保壓情況，分子情況、冷卻情況等，以及十分明了了產品中的分子取向，應力分布以及纖維的取向分布、產品的翹曲變形，收縮變形等情況，為設計師設計模具是提前找出錯誤點，幫助他們對產品和塑模進行修改，不然等到了試模才來修改模具，這不僅是對傳統(tǒng)的塑模設計方法的一次突破，而且對縮小甚至防止模具的返修率降低，也對產品塑料件的質量以及成本進行了降本增效等等，都有著深遠的意義。 第二章 塑件材料基本特性分析 PP是指聚丙烯，全稱是Polypropylene，縮稱為PP。 聚丙烯的比重為0.9-0.95、成型收縮率為:1.2-2.0% 成型溫度：230-320℃ 干燥條件：110-120℃ 等。 PP可在 -60~120℃下長期使用，它是一類分子鏈中，含有碳酸酯結構的高分子化合物的總稱。聚丙烯實際上可以分為脂肪族，脂環(huán)族，芳香族等幾種類型。根據物料的成本、加工的性能和成型加工條件等方面綜合考慮，現(xiàn)有芳香族聚丙烯才具備工業(yè)價值，尤其是以雙酚A型聚丙烯最為重要。一般情況下，人們說的聚丙烯是指雙酚 A 型聚丙烯。 聚丙烯的性能優(yōu)秀，特別在具備了突出的抗沖擊性，透明性，不錯的強度和絕緣性，較寬的使用范圍（-60~120℃）等，是其它通用型工程樹脂不能比擬的。當前全球的聚丙烯產能可以達到150萬~180萬噸/年，年均需求量為110萬~142萬噸，在全國經濟中，包括電子、電氣、汽車、食品等等部門內得到了覆蓋性的應用，呈現(xiàn)出持續(xù)增長的勢頭。目前，聚丙烯的應用正快速地應用到航空、航天、計算機、光盤等等很多高新的技術領域中。在汽車玻璃取材方面，也將變得多元化。 同時，聚丙烯還能和其他樹脂混合在一起形成的共混物，既能改善其耐磨性等缺點，也能在性能上會更加完善，(聚丙烯)PP 原材料性能抗沖擊能力強、尺寸穩(wěn)定性好、無色透明、抗腐蝕性、抗磨性好，但是PP的自潤滑性能差，而且有一定應力開裂的可能，在溫度高的情況下容易被水解，相溶性能比較差。 聚丙烯經常用在一些細小零件、透明絕緣的零件以及抗沖擊的零件。 (聚丙烯)PP的成型性能： 1.熱穩(wěn)定性好,成型溫度的范圍較寬，本身的吸濕性小、粘性大，容易發(fā)生開裂的情況，成型的收縮率小，塑件在生產時需對成型的條件進行細致的把關，至于退火處理可以根據情況來定。 2.融化后的流體溫度比較高，流動性較小，在較大的制件，必須用加熱式的延伸噴嘴。 3.澆口須去大直徑的，流道均要根據粗短原則來設計，最好設置冷料穴，因為其冷卻的速度比較快。 4.容易粘模、變形，當原料溫度太低時會形成少料的情況，反之，則容易產生溢出邊等情況。而當模具溫過低的時候其伸長率、收縮率、耐沖擊的強度高，則耐壓能力低。如果當模具溫度超過120度時塑料件的冷卻速度則會慢下來。 5.具有較好的加工性能和耐沖擊性，適用于電器和電氣元件。適用于薄膜，管子等產品，各種瓶類的直接吹塑產品等。流動性要求較高的電氣元件、機械零件、燈具及燈罩，可采取吹塑成型的方式。 第 35 頁 共 40 頁 第三章 塑件的工藝分析 在塑模設計之前，需根據對塑件的工藝性如尺寸、結構、形狀、表觀質量以及精度等級等進行仔細分析和研究，只有通過這樣的方式才能準確的確定塑件制件所需的模具結構和模具精度等等。 洗衣機平衡環(huán)塑料件如圖所示，具體的結構和尺寸詳見圖紙，可見該塑件外觀結構對稱，復雜程度一般，生產量大，要求中、低的模具成本，易成型，精度要求一般，可通過注塑的方式一次即可成型。 圖3-1 塑料件3D視圖 3．1 塑件的結構設計 （1）、脫模斜度 由于塑料產品會在冷卻過程中發(fā)生收縮的情況，因此它在脫模前會對模具的型芯有包緊力的作用。為了避免脫模的時候，過大的脫模力會造成制件表面的拉傷，與塑件脫模的平行方向上，在制件內部表面和外部表面設置一個特定的角度，這稱為脫模斜度。 脫模斜度的大小和塑件的壁厚以及收縮率相關聯(lián)。如果脫模斜度太小時，不僅會讓制件尺寸成型困難，而且容易讓制件的表面受到破損或者損壞的危險，脫模斜度太大時，雖然脫模非常容易，但是會對制件精度造成一定的影響，并且浪費物料。 通常來說塑料件脫模斜度大約是0.5～1.5，根據“注1”中所知，塑件材料PP的型腔脫模斜度為35～130/，型芯脫模斜度為30/～1 （2）塑件的壁厚 注射成型的生產中，塑料產品的壁厚有著不能磨滅的作用，因為塑料產品的壁厚跟塑模充模的時候熔體流動、冷卻凝固時的定型時間、成型的質量、生產成本都是密切相關的。 在滿足使用要求的前提下，盡量使塑料件的壁厚小。因為過大的壁厚不僅會增加原材料消耗量以及提高生產的成本，更加重要的是這會延長熔融液體在模腔內的冷凝時間，從而使加長塑件的成型周期，而且會產生縮孔、氣泡、凹陷等等缺陷問題。如果塑料的壁厚太小話，則會使塑件的強度變差，可能在生產或者日常使用中，由于剛度不夠造成的開裂或者變形，這會影響塑模的生產設計中的裝配以及使用，甚至是塑料件整體報廢。并非全部的塑料產品中的壁厚越大越好，當然也不能設計出薄厚不一致的情況，這樣會加速產品的變形甚至報廢。 塑件的壁厚一般取1～5，最常用的數(shù)值取2～3。該塑件壁厚均勻，在保證強度和表觀質量的前提下，周邊和底部壁厚均為1左右。 （3） 、塑件的圓角 為了避免塑件的應力集中，應對塑模的充模特性進行改善，適當?shù)脑龃笠恍┻^渡的角度，在塑件有角度的地方采取過渡圓角的方法。 在一般情況下，塑件的各個連接角度處均設有半徑大于等于0.5～1的圓角。外圓弧的半徑應大于塑件壁厚的0.5倍，內圓角的半徑則是是壁厚的0.5倍。根據觀察，此塑料件表面圓角半徑和內部轉彎處圓角較大，滿足塑件圓角取值要求。 （4）、孔 塑料制件上常常會有各種各樣的貫通孔和盲孔等等，根據理論上講，這些孔均可以通過一定的型芯來成型。但是當孔的結構性很復雜的時候，這會使一些粘度較大的熔體流動困難，從而使得模具加工難度層層加大，生產成本提高，因此在塑件上設計孔時，應該盡量采取簡單的孔型。 有一定程度上，孔的周圍會產生熔接痕是因為熔體的分流作用，這會降低了空的強度，故對孔的設計時，必須考慮孔與孔之間的距離和孔與制件邊緣的距離大于孔徑，而且在孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。 3．2 塑件尺寸及精度 在一些適宜的設備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型一些大尺寸的制件，反之成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)省材料的角度出發(fā)，一般會把制件的結構設計的盡量緊湊一些，以便讓制件的外形和尺寸玲瓏些。根據3D圖紙分析，該塑件的材料為PP，流動性能較好，可以適用在不同尺寸的制件上。 不能按照金屬的公差等級確定精度等級。塑件制件的尺寸和塑料制品的公差數(shù)值標準來確定。根據任務書和圖紙要求，因本次塑料制件的產品尺寸達不到MT1的制造精密塑件登記，所以均采用常用的MT3級精度，未標注的均采用低精度公差MT5。 3．3 塑件表面粗糙度 塑料制件的外觀表面要求越高，表面粗糙度越低，從而使得模具表面粗糙度要比塑料制件的表面粗糙度低1-2級。表面粗糙度除了在成型中從工藝角度上考慮盡量防止云紋等缺點來保證外，更重要的是模具型腔的表面粗糙度。 根據塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表面內壁的表面粗糙度應為塑料制件表面粗糙度的1/2，即是Ra 0.01～0.63。所以模具在使用的過程中因為型腔的磨損而使表面粗糙度持續(xù)的增加，所以應該根據加工情況給以拋光復原的一個循環(huán)使用周期，提高塑件的表面粗糙度。 據圖紙要求可看出，此次設計的塑料產品的外表面的粗糙度明顯比起內表面的粗糙度要高，故為Ra0.2，內部為0.4。 3．4 塑件的重量 根據圖紙和設計的要求，在本次設計中，由于產品中的形狀比較復雜故，采用建模軟件估算的方法，在有關3D軟件中，利用UG分析質量的分析，可以得測量得到塑件的模型體積，輸入原材料的密度和材質，PP的密度為0.9，即可以得出該塑件制品的質量為525.51克。 圖3-2 塑件體積測量 第四章 注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定 4．1注射成型工藝過程分析 根據塑料件的材料、結構和質量，確定塑料件的成型工藝過程為： 為了讓注射模充模的過程和產品質量的保證，應該對使用的設備和原料件作好下面幾項準備工作。 （1）、成型前對原材料的預處理 檢測原料的水量的多少，表觀質量是否完好，并且通過CAE分析測試原材料的流動性，熱穩(wěn)定性和收縮率等等指標，對原物料進行適當?shù)念A熱干燥，由于PP（聚丙烯）的材料吸水率極低，所以成型前一般不必進行干燥處理。如有必要，可在70 ～ 80 ℃的范圍內下進行干燥處理2～4 h。 （2）、料筒的清洗 在準備用某些塑料之前，在實際生產中發(fā)現(xiàn)塑料中如果有分解現(xiàn)象時，都必須對注射機進行清洗。 清洗柱塞式的注射機料筒常常很困難，主要是因為柱塞式料筒內的存儲原料量較大而不容易對其轉動，所以必須拆卸清洗或者采用專用料筒的方式來清洗。對于螺桿式注射機一般都是直接換料清洗，也可采取對空注射法來清洗。 （3）、脫模劑的選用 脫模劑是為了塑料制件容易從注塑模具中脫出，而噴涂在模具模腔內表面上的一種噴劑。所以注射制品的脫模，主要根據合理的工藝條件和正確的注塑模具設計。在實際生產上中，為了順利脫模，經常使用的脫模劑包括：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油等等。對于PP（聚丙烯）材料，可選用硬脂酸鋅。 第二步: 注射成型過程 完整的注射成型過程包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模等幾個步驟。 第三步：制件的后處理 注射制品經過脫?；蛑鴻C加工后，會對塑料制件進行下一階段的處理，目的是為了消除制件內的殘余內應力，從而提高制件的性能和改善尺寸的差異。 主要包括退火和調濕等處理方式。本次設計產品制件材料為PP（聚丙烯），故退火處理1～3小時。 4．2 澆口種類的確定 注塑模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道便是澆注系統(tǒng)。 澆口作用是將塑料熔體充滿模具型腔并使注射壓力傳遞到模具各個部分。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中包括澆口的設計與選擇恰當與否直接關系制件能否完好的成型。由于本設計中塑料件外表面質量要求較高，不能出現(xiàn)澆口痕跡，故選用側澆口進澆。側澆口位于兩端的平面處進澆，澆口被遮擋起來，并不影響表觀質量。 側澆口的側傾角可以選擇在比較大的范圍內根據塑件的具體形狀。側澆口的直徑與潛伏式澆口相同。引入的圓錐角α約取2°左右。司筒頂出結構相對簡單（采用兩板式模具結構）且利于塑料流動平衡， 能有效加強生產效率，并縮短成型周期，減少成型材料和塑件去澆口清理等工作，特別是對外形尺寸較小的產品。 4．3 型腔數(shù)目的確定 因為在本設計中采取側澆口，而且塑件的尺寸大，為了提高塑件成功概率，從生產效益來說，并從經濟型的生產角度開始，節(jié)約生產成本以及提高生產效率，復雜程度一般，故采用一模一腔，進行加工生產。 4．4 注射機的選擇和校核 由于采用一模一腔，需要至少注射量為525.51x1=525.51g，流道水口廢料38g，總注塑量達到563.5g，再根據工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天530XB。注射方式為螺桿式，其有關性能參數(shù)為： 表4-1 海天HTF530XB 型號 單位 530×A 530×B 530×C 參數(shù) 螺桿直徑 mm 75 80 90 理論注射容量 cm3 1749 1991 2519 注射重量PS g 1592 1812 2292 注射壓力 Mpa 205 180 142 注射行程 mm 397 螺桿轉速 r/min 0~120 料筒加熱功率 KW 41.85 鎖模力 KN 5300 拉桿內間距(水平×垂直) mm 820×820 允許最大模具厚度 mm 820 允許最小模具厚度 mm 350 移模行程 mm 820 移模開距(最大) mm 1640 液壓頂出行程 mm 200 液壓頂出力 KN 158 液壓頂出桿數(shù)量 PC 17 油泵電動機功率 KW 55 油箱容積 l 1250 機器尺寸(長×寬×高) m 8.7×2.3×2.7 機器重量 t 30 最小模具尺寸(長×寬) mm 570×570 4.4.1 注射量的校核 模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質量在注射機額定注射量的80%以內。校核公式為： 式中 --型腔數(shù)量 --單個塑件的質量（g） --澆注系統(tǒng)需塑料的體積（g） 本設計中：n=1 525.51g =38g M=1x525.51+38=536.51g 注塑機額定注塑量為1991g 1991x0.8=1592.8g>536.51g 注射量符合要求 4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 在注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是主要影響鎖模力的因素。如果這一個數(shù)值超出了注射機所允許的最大成型面積，則在成型過程中會出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，所以必須滿足以下的關系。 式中 n --型腔數(shù)目 --單個塑料件在模具分型面上的投影面積 --澆注系統(tǒng)在模具分型面中的投影面積 n=1 =63714 =6111 =2x63714+6111=69825 注射成型時必須有一個可靠的鎖模，故塑料熔體對型腔中的成型壓力與塑料件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即是： （）P < F 式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa） F—注射機額定鎖模力（N） 其它意義同上 型腔內通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP （）P=69825X1.1X30X0.001=2304.22KN<（5300x0.8=4240KN） 鎖模力符合要求 4．4．3 注射機安裝模具部分相關尺寸校核 （1）、模具厚度（閉合高度） 模具閉合高度必須滿足以下公式 注射機 式中 --允許的最大模厚 --注射機允許的最小模厚 本設計中模具厚度為470mm 350 < H < 850 符合要求 （2）開模行程（S）的校核 模具開模后是為了方便取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是指模具開合過程中動模固定板的移動距離。 由于注塑機的開模行程是有限的，所以關于設計模具時需校核所選注射機的開模行程，便于和模具的開模距離相適應。對臥式注射機，其開模行程與模具總厚度有關，對于多分型面注射模應有： 式中 --推出距離 --包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度 =（水口料的長度+20~30） 本設計中 =820 = 35 mm =130+30=160mm 總的開模距離需要H=195mm 經計算，符合要要求。 （3）、頂出裝置的校核 在設計模具推出機構時，需校核注射機頂出的頂出形式，要注意在兩側頂出時模具司筒的面積應能覆蓋注射機的雙頂桿，注射機的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出。 海天HTF530XB型注射機為兩側推出機構可以滿足將模具脫出的要求。 第五章 注射模具結構設計 5．1 分型面的設計 將模具通過合適的方法分成兩個或多個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開的時候可以取出塑件以及澆注系統(tǒng)凝料，當塑件成型時又必須接觸封閉，這樣接觸的表面稱為分型面，它是確定模具結構的一個重要因素，分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。塑件完好的成型的決定因素是合理選擇分型面。 在分型面選擇時，要考慮以下幾個方面： 1）分型面在塑料件的外形最大輪廓處； 2）使塑件在開模后留在動模上； 3）分型面的痕跡不會造成塑件的外觀缺陷； 4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排； 5）推桿不會在塑件表面留下痕跡上； 6）使塑件易于脫模。 綜合考慮各方面因素，并根據本模具制品的外觀特征，在平面分型面，并選擇在塑件的最大的平面處，開模后塑料制品留在動模一側。 圖5-1 分型面的選擇 5．2 型腔的布局 型腔的布局應讓每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總的壓力中平均地分配到各個充模的區(qū)域,保證塑料熔融流體均勻的充滿到每個型腔中。這就盡量要求主流道和各個型腔的距離可能短一些，可以采取平衡流道的方法。 該型腔布局由圖所示。由于在本設計中塑料件是上下兩部分配合裝配使用，需要相同的注射工藝參數(shù)，以達到高的成功率，模具采用一模一腔.并采用側澆口的進澆方式，以此求達到更好的澆注質量。 圖5-2 型腔布局方式 5．3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道與無流道凝料兩種，本設計中采用的是普通側澆口澆注系統(tǒng)。 5．3．1 澆注系統(tǒng)組成 普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分。 1.主澆道 2.第一分澆道 3.第二分澆道 4.第三分澆道 5.澆口 6.型腔 7.冷料穴 5．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則 設計澆注系統(tǒng)時應該對下列有關因素考慮： a)、塑料的成型特性：在設計澆注系統(tǒng)時應該適用于塑料的成型特性的要求，以求保證塑件質量。 b)、塑模成型塑件的型腔數(shù)：在設置澆注系統(tǒng)時，應注意塑模是一模一腔還是一模多腔，而澆注系統(tǒng)需根據型腔布局設計。 c)、塑件大小和形狀：據塑料件的大小，形狀和壁厚等等情況，考慮分型面的選擇的同時還需考慮對澆注系統(tǒng)的方式、進澆口的個數(shù)和位置，還應該注意避免流料直接沖擊嵌件等區(qū)域和應該充分地估計可能會造成的質量弊端和部位等問題，從而選擇一些相應的措施或留下修整的空間。 d)、塑料件的外觀：在安排設計澆注系統(tǒng)的時候必須做到去除、修整進澆口是否容易，且不會影響塑料件的外觀質量。 e)、冷料：注射機間歇的過程中，要考慮消除噴嘴端部的冷料，避免其注入到型腔中，從而影響塑料件的質量，所以在設置澆注系統(tǒng)時應該前鋒冷料的存儲等改進辦法。 5．3．3 主流道的設計 流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機到接觸模具的部位起，到分流道為止的塑料熔體的通道。 （1） 主流道的尺寸 設計中選用的注射機為海天HTF530XB其噴嘴直徑為4，噴嘴球面半徑為16，根據圖所示，主流道各具體尺寸如下： 圖5-3 澆注系統(tǒng)與定位環(huán)、澆口套 （2） 主流道襯套的形式 選用如圖所示的這種類型的襯套，此類型可防止襯套在塑料熔體的反作用下被退出定模。設計中，襯套和定位圈設置成能裝配的不同零件，然后裝配固定在模板上，襯套與定模板的配合采用。 圖5-4 主流道襯套及其固定形式 （3） 主流道襯套的固定 主流道的澆口套的固定，采用M6X20L螺絲共2個，直接栓緊固定。 5．3．4 分流道的設計 主流道的末端和澆口間的塑料熔體的流動通道就是分流道，分流道應該可以保持較好的壓力傳遞以及填充的理想狀態(tài)。此次設計中因為塑件排布比較緊湊,故采用側澆口。如圖所示。 圖5-5 主流道和側澆口的位置 5．3．5 澆口的設計 澆口又叫進料口，是連接型腔和分流道的通道。它有兩個功用：一是起著控制塑料熔體流入型腔的作用；另外一個是當注射壓力撤銷后封鎖型腔，讓型腔中尚未固化的塑料不會倒流。工廠中，常常向的澆口形式有直接澆口，側澆口，點式澆口，扇形澆口，環(huán)形澆口等等。 澆口的位置選擇原則： 澆口位置設置的時候，必須考慮下面兩點： 1. 熔融的流體在模具的型腔內時，其流動的動能損失是最小的。 1)流程(包括分支流程)為最短； 2)每股分流都可以大概的同一時間充模到最遠端； 3)應先從壁厚較厚的部位進料； 4)考慮各股分流的轉向越小越好。 2. 有效地排出型腔內的氣體。 為了使制件表面的質量沒有明顯的痕跡，故本次設計采取側澆口的形式。 5．3．6 冷料穴的設計 主流道的末端，儲存塑料制件中所出現(xiàn)的固化冷料便是冷料穴。因為最早流入的塑料因接觸了溫度低的模具后致使料溫下降，如果這部分溫度下降的塑料流到型腔內，肯定會影響塑料產品的質量，為避免這種問題的發(fā)生，故必須在主流道末端處設置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。 一般情況下，冷料穴開設在動模板上，它的直徑和主流道直徑相同或者略大一些，這里取為，保證冷料穴體積大于冷料體積。冷料穴的形式有許多，本次設計采取倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，在開模時候將冷料穴通過內部的冷料先把主流道凝料拉出定模，隨后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動模。 5．4 注射模的成型零部件設計 在模具閉合時用于填充塑料的成型制件空間稱為型腔。構成模具型腔的零部件被稱為成型零部件。一般包括凹模、凸模、鑲塊等等。成型的零部件是直接與塑料相接觸的，承受著塑料熔體的部分壓力，這決定著塑件形狀和精度，所以成型零部件的設計是注射模具設計的重要部分。 在注射成型過程中成型件需經常承受溫度的壓力和塑料熔體對它的沖擊力和摩擦力的作用下，長期工作后會產生磨損、變形和破裂等問題，因此必須合理的設計其結構的形式，準確地計算出這些成型零部件尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度、剛度和良好的質量因素。 5．4．1 成型零部件結構設計 成型零部件結構設計要在滿足塑料制件的質量要求，然后再從加工、使用等等方向考慮。 5.4.2 凹模的設計 凹模也叫型腔，用于成型塑料件的外形輪廓的模具零部件，其結構和制件的形狀、尺寸、使用要求等等有關，最常見的結構形式有整體式、鑲嵌式、鑲拼組合式以及瓣合式四種類型。 本次設計中采取整體式凹模，因其特點是結構簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面沒有鑲拼接縫的溢料痕跡，而且助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個模具的外形結構尺寸。但是此凹模加工起來比較困難，要用到電火花加工和數(shù)控加工的工藝。 圖5-6 型腔3D圖 5.4.3 凸模的設計 本次設計中零件的結構比較簡單，且零件內深度尺寸并不大，故采用的是整體式型芯，這樣的型芯加工方便，也便于模具維護，型芯和動模板的配合采用。 圖5-7 型芯3D圖 5．4．4 成型零部件的工作尺寸的計算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上決定了塑料件的形狀大小的有關尺寸，主要是有了型腔和型芯的徑向尺寸、型芯和型芯之間的位置尺寸等等。 模具設計過程中要根據塑件的尺寸及精度等級大小來確定成型零部件的工作尺寸及精度等級大小。其中，影響塑料件尺寸精度的最主要因素還是塑料件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差等。這些影響因素是作為確定成型零部件工作尺寸的重要依據。 因為按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差，本次設計只考慮塑料的收縮率來計算模具的零部件的工作尺寸。 塑件經過成型，從熱模具中拿出來后，冷卻問題等原因會引起尺寸的減小或體積的縮小，收縮性是塑料具備的一種固有特性，故PP材料按平均收縮率算0.5%，故計算模具成型的零部件工作尺寸的公式為： 式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B — 塑件在常溫下實際尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級作為模具制造公差。這里取IT8級，故型芯的尺寸公差則取IT7級。模具型腔的尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸便為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值計算如下。 該零件主要通過型芯成型，所以計算型芯尺寸如下： 公式如以下： 1. 凹模的內形尺寸： 式中：為型腔內形尺寸(mm)； 為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸； K為塑料平均收縮率(%)，此處取1.016%； Δs為塑件公差，查表知HDPE塑件精度等級取5級； 所以凹模尺寸如下： 凹模深度的尺寸計算： 式中：凸模/型芯高度尺寸(mm)； 為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸； Δs 、K 含義如（1）式中。 2. 凸模的外形尺寸計算： 式中：凸模/型芯外形尺寸(mm)； 為塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的實際內形尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。 所以型芯的尺寸如下： 型芯的深度尺寸計算： 式中：為凸模/型芯高度尺寸(mm)； 為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。凸模的高度為： 。 5．5 排氣結構設計 排氣的設計是注塑模具不可缺少的環(huán)節(jié)。在注射模具的注塑過程中，排氣設計不好而導致排氣性差的時候，各個型腔中的氣體受壓，就可能產生背壓，進而影響塑料熔體正常地充模，同時氣體的壓縮產生的熱還會讓塑料燒焦，且充模的速度大、溫度高、注射壓力過大的情況下，型腔內的氣體會被壓進塑料制件的熔體中，會形成氣孔等問題。 在充模過程中，模腔內本來的空氣除外，其中包括塑料所含的水分、塑料的局部過熱所分解產生的氣體，塑料中一些添加劑揮發(fā)或者化學反應生成的氣體。經常使用的排氣方法有：利用配合間隙來排除氣體、在分型面上開設排氣槽排氣和利用推桿運動的間隙排氣等。 本設計中采用間隙排氣的方式，而另外開設排氣槽了，根據塑料熔體的粘度系數(shù)不產生溢料為適宜。 5．6 脫模機構的設計 塑件從注塑模具上取出之前有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，讓塑件從成型零部件中脫出的機構叫做脫模機構。主要的零件包括推出零件，頂針固定板、推出機構的導向和復位桿等。 5．6．1 脫模機構的選用原則 （1） 塑件脫模的時候不會形變，允許有些許彈性變形； （2） 推力的分布根據脫模阻力的的大小合理安排； （3） 推桿的受力不能太大，避免頂出塑件的時候造成微小的裂痕； （4） 推桿的剛性和強度須足夠，推出的動作時不會發(fā)生彈性變形； （5） 推桿的位置痕跡必須不影響塑件的外觀情況； 5．6．2 脫模機構類型的選擇 推出機構是按照其推出動作的動力來源分成手動式推出機構、機械式推出機構、液壓及氣動式推出機構。據推出零件的類別還能分成推桿推出機構、推塊推出機構、推塊推出機構、推板推出機構等。 根據篩選，本次設計中采用推板推出機構使塑料制件順利脫模。 5．6．3 推板機構具體設計 （1）、推桿布置 該塑料件因其型芯的膠位不多.所以采取推板的形式，分布情況如圖（10）所示的推桿均勻的分布在流道上，產品的邊緣用推桿頂出，使塑料制件所受的推出力均衡。 圖5-8 推桿示意圖 （2）、推桿的設計 本次設計中采取臺肩的形式的圓形截面的推桿，設計中推桿的直徑根據不同的設置部位選取不同直徑的推桿，推桿與推板用M8的螺絲拴鎖面，使其不應該有軸向的竄動。 推桿和推桿孔配合一般為，根據配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產生飛邊，PP塑料的溢料間隙為。 5．7 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng) 在注射模中，模溫會直接的影響塑件的質量。因為每種塑料的工藝和性能不同，故每種模具的模溫也是不一樣的。一般的情況下，注射到模具內的塑料熔體溫度是左右，熔體固體形成塑件之后，左右時候，從模具中脫模，溫度的降低是根據在模具內通入冷卻液體，將熱量隨液體帶走。在要求較低模溫（一般小于）的塑料中，如本次設計中的聚丙烯（PP），僅僅需設置冷卻系統(tǒng)即可，因此可以經過調節(jié)水的流量便可調節(jié)注塑模具的模溫。 注塑模模具的冷卻最主要是采取循環(huán)水冷卻的方式，模具的加熱也有加入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等方式。 5．7．1 溫度的調節(jié)對塑件質量的影響 注射模的模溫對于塑料熔體的充模流動過程、固化成型過程都會有一定的影響，對于任何一個塑料制件，模具的溫度如果波動很大都是不利于生產的。過高的模具溫度會讓塑件在脫模后產生變形，會降低生產效率。太低的模具溫度會使塑料的流動性的降低，這會使其難于充模完整，加大了制件的內應力和明顯的熔接痕等缺陷。 圖5-9 模具冷卻水路圖 5．7．2 冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則 設計模具的冷卻系統(tǒng)，顧名思義是冷卻模具溫度，從而達到塑件凝固產出的一個系統(tǒng)。冷卻孔道應用標準的尺寸，便于模具的加工和組裝。在設計冷卻系統(tǒng)的過程中，模具設計師須由塑料件的壁厚和體積決定以下設計參數(shù)： 冷卻孔道位置和尺寸、孔道長度、孔道種類、孔道配置和連接、及冷卻劑的流動速率和熱傳性質。 冷卻管路的位置與尺寸塑件壁厚應該盡可能的均勻。冷卻孔道的設置最好在凸模和凹模內，設置在模塊之外的冷卻水道，比較不易精確地冷卻模具。 一般來說，模具的冷卻水道和模具表面、模穴或者模仁的距離應該維持在冷卻水道直徑的1~2倍，冷卻水道之間的間距應維持3~5倍直徑。冷卻水道直徑一般是6~12 mm（7/16~9/16英吋），但是此次模具比較大，而且直接是整體式型腔和型芯，故在此取平均值15mm。 5．8 排氣系統(tǒng)設計 本次設計中，根據塑件結構，采用分型面自然排氣，頂桿間隙排氣就能夠滿足要去，不需要獨立再設計排氣結構了。 5．9 模架及標準件的選用 1、確定模具的基本類型 注射模具的分類方式很多，這里介紹的是按注射模具的整體結構分類所分的典型結構有以下幾種： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側向分型抽芯注射模、熱流道注射模。 2、 模架的選擇 據對塑料件的綜合分析，確定了此模具是一個單分型面的模具，根據GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結構如下： 圖5-10 CI型模架 CI型模具的定模是采用了兩塊模板，動模采用一塊模板，定模采用了定模板、定模固定板。適用在側澆口、潛伏式澆口等等注射成形模具中。 依據選擇的模架的基本類型可以選出相應的模板厚度和模具的外輪廓尺寸，通過計算可以得知該模具是一模一腔的模具，而型腔與型腔的距離在30-40mm之間，把型腔排列成一模兩腔可測得長度是482mm，寬度是482mm，模架的長度 L等于482mm加復位桿的直徑加螺釘?shù)闹睆郊有颓槐诤?，大約等于750mm左右，模架的寬度W=482mm加復位桿的直徑加型腔壁厚，大約等于750mm左右。 依據內模仁的尺寸，計算完模架的長度和寬度之后，還需考慮其他螺絲、導柱等零件對模架尺寸的影響因素，特別注意在設計中要避免干涉。故就取WL=750x750mm的模架，塑件的高度為28.36mm，塑件留在定模部分，此模具型腔結構簡單，型芯、型腔的固定是通過固定總高度的加60-100mm，還需要考慮標準模架的規(guī)格的最小型號，B板的厚度取120mm，滿足強度要求，A板為120mm，C板為150mm（C板的選擇應該考慮推出機構的推出距離是否滿足推出的高度） 在此次設計中，因采用龍記的CI7575的標準模架，故可知標準模腳的高度為150mm，這個距離完全能夠頂出這個產品，綜上所述所選擇的模架的型號為：LKM CI7575-A120-B120-C150。 第六章 模具材料的選用 準確的選用模具各部分零件的材料，這會直接影響模具的使用壽命，加工成本以及塑料制件的成型質量。 6．1 成型零件材料選用 成型零件材料選用的要求如下： （1）、機械加工性能良好 （2）、拋光性能良好 注射成型的零件表面，大多是需要拋光達到鏡面，大概要，并且要求鋼材的硬度在35～40HRC區(qū)間內為宜，過硬的表面會加大拋光加工的困難程度。 （3）、耐磨性和抗疲勞性能好 （4）、具有耐腐蝕性能 6．2 注射模用鋼種 注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯多是以板材和模具供應，本設計用，由于課題規(guī)定，采用718H的預硬模具鋼，這個不做鋼材的分析與選擇，只對718H鋼材進行分析。 本次預硬型塑料模具鋼作型芯和型腔的，且洗衣機平衡環(huán)為廉價大量產品，且表面有一定光潔度要求，所以模仁料無需淬火,需要長壽命，選擇718H，預硬型拋光塑料模具鋼，預硬的硬度應該在48-52HRC區(qū)域內。 總 結 本次注塑模具的模具設計，全面考慮了塑料制件的成型性能、模具的結構特點、塑件的表面粗糙度和塑料制件制造精度等，在理論剖析和數(shù)據的計算生產操作上證明該設計是合理可行的。而且，經過這次設計，我更加深刻的了解了注射模設計的概況，熟悉了注射模具的相關設備，基本掌握了一些注射成型的一般原理。 在此次設計與三維建模的過程中遇到了一些問題，經過對問題的互相探索與分析，最后獲得了圓滿的解決方案，并且深刻的了解了模具設計中各個階段的重要性和嚴謹性，達到了這次畢業(yè)模具設計的目的。 本次設計中，采用了模流分析，來分析澆注系統(tǒng)的可行性，采用數(shù)控編程加工，來實現(xiàn)模擬加工零件的過程，使得設計可以滿足實際要求。 其實模具設計是個充滿著矛盾的事情。想設計完美些，模具費用就高了。想設計簡 單一些，可能產品就要改或者降低模具的強度，使用壽命都會有影響。所以模具設計沒 有絕對的，重要的是尋找到平衡點，你設計的模具才是成功的。 總之,在這次設計中我得到了極大的收獲,對于自己的不足，我會繼續(xù)努力加以改進。 致 謝 在本次畢業(yè)設計中，特別感謝指導老師的指導和幫助，給予了我充分的信心和把握，讓我按時完成了本次設計。由于經驗不足和對專業(yè)知識的了解不夠透徹，在設計時常常遇到一些問題無法理解，老師則耐心而認真的加以指導幫助，讓我學到了書本上學不到的知識，既增長了見識也充實了自己。 通過此畢業(yè)設計，更加深入了解CAD和UG的使用，對各方面的技術都有一定的了解，同時，通過對塑料模具的七大系統(tǒng)進行設計，掌握了其設計方式和校核方式，了解了塑料的特性和當今模具的發(fā)展前景，明白了以后模具市場的發(fā)展趨勢，對今后自己的就業(yè)有了很大的幫助。雖然在大三的時候也都坐過模具的課程設計，但和這次相比，難度不高，它的設計已經經過許多人的研究，其合理性經過很多人的改進，所以，對于我這次的設計，我要盡量保證其合理性，所以在這個設計的過程中，我獲益良多。 如今我已經就業(yè)，做的是發(fā)動機缸體壓鑄模具，雖然不是我所學習的注塑模具，但是模具都有共通的方面，我會深入了解學習壓鑄模具，使自己的知識越來越廣闊。 在此感謝我的指導老師—XXX，雖然老師沒有時刻監(jiān)督和指導我們，但我覺得這樣才是最重要的，他給了一個我們自由發(fā)揮的平臺，給我指明了方向，人生最需要的就是一個給你指明方向的導師，所以我非常感謝老師！ 在此也要感謝大學期間所有的老師，是你們讓我認識了大學，使我學到了許多人生的道理，沒有你們，我的畢業(yè)設計也是做不出來的。 本次畢業(yè)設計順利完成，要再次感謝XXX的悉心指導，同時也感謝同學們的幫助，由于畢業(yè)設計的時候本人已經就業(yè)，時間上有點倉促，再加上能力有限，設計中難免存在許多不足，懇