塑料螺帽注塑模具設計-模具畢業(yè)論文

畢業(yè)設計說明書 目錄 引言 . 錯誤 !未定義書簽。 第 1 章 緒論 . 2 1.1設計前應明確的事項 .錯誤 !未定義書簽。 1.2 設計基本程 序 .錯誤 !未定義書簽。 1.3 注射模具設計要點 . 2 第 2 章 塑件的工藝分析 . 5 2.1 塑件的分析 . 5 2.2塑件的成型方法 . 7 2.3 塑件的成型參數(shù)分析 . 7 2.4根據(jù)塑件的的計算重量或體積，選擇注射機的型號規(guī)格，確定型腔數(shù) . 7 第 3 章 模具的設計 .錯誤 !未定義書簽。 3.1 塑件的分型面 . 9 3.2塑件的行腔布局 . 9 3.3 澆注系統(tǒng)的設計 . 10 3.4排溢系統(tǒng)設計 . 12 3.5 成型零件設計與計算 . 12 3.6脫模機構(gòu)的設計 . 18 3.7 冷卻系統(tǒng)設計 . 25 3.8合模導向機構(gòu)設計 . 27 設計結(jié)語 . 32 參考文獻 . 33 畢業(yè)設計說明書 引 言 本說明書為我機械系模具設計也制造專業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書，意在對我專業(yè)的學生在大學期間所學專業(yè)知識的綜合考察、評估。要在有限的時間內(nèi)單獨完成設計。也是在走上工作崗位前的一次考察。 本設計說明書是本人完全根據(jù)塑料模具技術手冊的要求形式及相關的工藝編寫的。說明書的內(nèi)容包括 ：畢業(yè)設計要求，設計課題，設計過程，設計體會及參考文獻等。 編寫說明書時，力求符合設計步驟，詳細說明了塑料注射模具設計的方法，以及各種參數(shù)的具體計算方法，如塑件的成型工藝，型腔及型芯的計算，塑料脫模機構(gòu)的設計，調(diào)溫系統(tǒng)的設計等。 由于本人才疏學淺，知識根底不牢，缺少經(jīng)驗，在模具結(jié)構(gòu)設計計算和編寫設計說明書的全工程中，得到張蓉老師以及其他機械、模具基礎課的老師的細心指導，同時也得到同學的熱情幫助和指點，在此謹以致謝。 敬請各位老師和同學批評指正，以促我在以后的工作中減少類似的錯誤，做出成績，以報恩師的淳淳教誨 和母校的培養(yǎng)。 畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計說明書 第 1 章 緒論 1.1設計前應明確的事項 （ 1） 明確制品的幾何形狀及使用要求。對于形狀復雜的制品，有時除看懂其圖樣外，還需參考產(chǎn)品模型或樣品，考慮塑料的種類及制品的成型收縮率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允許變形范圍等范圍，即充分了解制品的使用要求，因為這不僅是模具設計的主要依據(jù)，而且還是減少模具設計者與產(chǎn)品設計者已意見分歧的手段。 （ 2） 估算制品的體積和重量及確定成型總體方案。計算制品重量的目的在于選擇設備和確定成型總體方案。成型總體方案包括確定模具的機構(gòu)形式，型腔數(shù)目，制品成型的自動化程度 ，采用流道的形式（冷流道或熱流道），制品的側(cè)向型孔是同時成型還是后序加工，側(cè)凹的脫模方式等。 （ 3） 明確注射成型機的型號和規(guī)則。只有確定采用什么型號和規(guī)則的注射成型機，在模具設計時才能對模具上與注射機有關的結(jié)構(gòu)和尺寸的數(shù)據(jù)進行校核。 畢業(yè)設計說明書 （ 4） 檢查制品的工藝性。對制品進行成型前的工藝性檢查，以確認制品的各個細小部分是否均符合注射成型的工藝性條件。 1.2基本程序 模具及其操作必須滿足各種要求，其模具設計的最佳方法是綜合考慮，系統(tǒng)制定設計方案，模具設計流程圖表示了各條件間的相互關系，以及必須滿足主功能的邊界條件 和附加條件的關系。 1.3注射模設計審核要點 （ 5） 基本結(jié)構(gòu)審核 1） 模具的結(jié)構(gòu)和基本參數(shù)是否與注射機規(guī)格匹配。 2） 模具是否具有合模道向機構(gòu)，機構(gòu)設計是否合理。 3） 分型面選擇是否合理，有無產(chǎn)生飛邊的可能，制品能否滯留在設有推出脫模機構(gòu)的動模（或定模）一側(cè)。 4） 模腔的布置與澆注系統(tǒng)設計是否合理。澆口是否與塑料原料相適應，澆口位置是否恰當，澆口與流道的幾何形狀及尺寸是否合適，流動比數(shù)值是否合理。 5） 成型零部件結(jié)構(gòu)設計是否合理。 6） 推出脫模機構(gòu)與側(cè)向分型或抽芯機構(gòu)是否合理、安全和可靠。它們之間或它們與其它模具零部件之間有無干涉或碰撞 的可能，脫模板（推板）是否會與凸模咬合。 7） 是否需要排氣結(jié)構(gòu)，如果需要，其設置情況是否合理。 8） 是否需要溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如果需要，其熱源和冷卻方式是否合理。溫控元件隨是否足夠，精度等級如何，壽命長短如何，加熱和冷卻介質(zhì)的循環(huán)回路是否合理。 9） 支承零部件結(jié)構(gòu)設計是否合理。 10） 外形尺寸能否保證安裝，緊固方式選擇是否合理可靠，安裝用的螺栓孔是否與注射動、定模固定板上的螺孔位置一致，壓板槽附近的固定板上是否有緊固用的螺孔。 （ 6） 設計圖樣審核要點 畢業(yè)設計說明書 1） 裝配圖。零部件的裝配關系是否明確，配合代號標注得是否恰當合理，零件標注是否齊全，與明 細表中的序號是否對應，有關的必要說明是否具有明確的標記，整個模具的標準化程度如何。 2） 零件圖。零件號、名稱、加工數(shù)量是否有確切的標注，尺寸公差和形位公差標注是否合理齊合。成型零件容易磨損是部位是否預留了修磨量。哪些零件具有超高精度要求，這種要求是否合理。各個零件的材料選擇是否恰當，熱處理要求和表面粗糙度要求是否合理。 3） 制圖方法。 制圖方法是否正確，是否合乎有關規(guī)范標準（包括工廠企業(yè)的規(guī)范標準）。圖面表達的幾何圖形與技術內(nèi)容是否容易理解。 （ 7） 模具設計質(zhì)量審核要點 1） 設計模具時，是否正確地考慮了塑料原材料的工藝特性、 成型性能，以及注射機類型可對成型質(zhì)量產(chǎn)生的影響。對成型過程中可能產(chǎn)生的缺陷是否在模具設計時采取了相應的預防措施。 2） 是否考慮了制品對模具導向精度的要求，導向結(jié)果設計得是否合理。 3） 成型零部件的工作尺寸計算是否合理，能否保證制品的精度，其本身是否具有足夠的強度和剛度。 4） 支撐部件能否保證模具具有足夠的整體強度和剛度。 5） 設計模具時是否考慮了試模和修模要求。 （ 4）裝拆及搬運條件審核要點有無便于裝拆時用的橇槽、裝拆孔和牽引螺釘，對其是否作出了標記。有無供搬運用的吊環(huán)或起重螺栓孔，對其是否也作出了標記。 畢業(yè)設計說明書 定貨明細表總指標：定貨批量、費用、交貨期塑料制品：幾何形狀、材料、表面質(zhì)量強度及其他性能機床參數(shù)型腔數(shù)目型腔布局分型面數(shù)目型腔尺寸、粗造度直澆口及流道澆口冷卻系統(tǒng)機械設計結(jié)構(gòu)型腔精確尺寸推出系統(tǒng)導向定位系統(tǒng)排氣系統(tǒng)裝配模具設計流程圖 第 2 章 塑件的工藝分析 2.1塑件分析 2.1.1塑件尺寸圖分析 畢業(yè)設計說明書 件選用聚丙烯（ PP），聚丙烯有以下優(yōu)點： A 聚丙烯有極低的密度，是大品種塑料中最輕的一種； B 優(yōu)良的耐化學藥品性和耐疲勞性，在室溫下溶劑不能溶劑 PP，另外耐熱性較高，對 80%硫酸可耐 100；若無外力作用，制品 150也不會變形； C 耐高頻電絕緣性好，在潮濕的環(huán)境中也具有良好的電絕緣性； D 優(yōu)良的力學性能，包括拉伸強度，壓縮強度，突出的剛性和耐彎曲疲勞性能； 但是聚丙烯的耐沖擊性差，尤其 是低溫沖擊性差，對缺口十分敏感。 總上所述，本塑件用做螺帽，應使用具有耐化學藥品性和耐疲勞性的的材料，由于本塑件是螺帽，會經(jīng)常抽拔，故材料的力學性能要優(yōu)良，所以的材料選用聚丙烯（ PP）。由于聚丙烯的耐沖擊性差，故塑件外形設計為橢圓形以防止缺口的形成。 由于本塑件是螺帽，所以制造精度要高一些，查閱有關手冊，本塑件取 IT4 級。 畢業(yè)設計說明書 聚丙烯（ PP）的物理及力學性能： 密度 /( g/cm3 ) 0 9 斷裂伸長率 /% 200 700 熔點 / 165 170 彎曲強度 /MPa 49 58 8 脆折點 / -10 彈性模量 /MPa 980 9800 拉伸強度 /MPa 29 4 缺口沖擊模量 5 10 塑件的體積 ,質(zhì)量及正投影面積 A體積：塑件餓體積由環(huán)形橢圓環(huán)面體、近似橢圓的半橢圓球面體、橢圓邊框環(huán)和把手四部分體積組成，塑件厚度 t=1.5mm。 橢圓環(huán)面的體積 V 1 = t （ ab/4） = 1.5 x （ 3.14 x 205 x 130 4） =31380.38mm3 橢圓半球體體積：由于橢圓體積計算異常煩瑣，該橢圓半球近似半圓體，所以橢圓半球體積按正圓體公式計算。由于橢圓體積計算異常煩瑣半徑卻均值為 40mm。體積略偏小，再適當增加即可。 V 2= 3/4 x x（ 40-38.5） 2 = 8164.05 mm3 把手體積 V 3 = 1.5 x 40 x 70 = 4200 mm3 橢圓環(huán)面缺口體積： V 4 = t （ ab/4） = 1.5 x （ 3.14 x 85 x 70 4） = 7006.13 mm3 塑件的總體積為： V 總 = V 1+ V 2 + V 3 - V 4 =36738.3 mm3 40 cm3 B塑件的質(zhì)量 M = V 總 = 40 x 0.9 = 36 g C塑件的正投影面 積：即為橢圓面的面積 S = ab/4 = x 204 x 130 4 =20818.2 mm2 210cm2 2.2塑件的成型方法 本塑件采用材料聚丙烯（ PP），屬于熱塑性塑料，指定采用注射成型，故本塑件采用注射成型。 畢業(yè)設計說明書 2.3.塑件成型的工藝參數(shù) 由塑件材料聚丙烯（ PP）查表取工藝參數(shù)： 料筒溫度 /： 后段 160 180 中段 180 200 前段 200 220 模具的溫度： 80 90 注射壓力 MPa： 70 100 注射時間 t/s： 20 60 保壓時間 t/s： 0 3 冷卻時間 t/s： 20 90 總生產(chǎn)時間 t/s： 50 160 2.4根據(jù)塑件的的計算重量或體積，選擇注射機的型號規(guī)格，確定型腔數(shù) A注射機額定注射量 m g，由于沒有限定設備，所以每次注射量不超過最大注射量的 80%，即： n = （ 0.8 m g - m j） / m z 式中 n 型腔數(shù) ； m z 澆注系統(tǒng)重量（ g）； m z 塑件重量（ g）； m g 注射機額定注射量（ g）。 估算澆注系統(tǒng)體積 V j，根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設計方案（下圖所示）進行估算。 V j= 1/3 x 35 x （ 2 x2 + 2x3 + 3x3） = 700 mm3 1 cm3 畢業(yè)設計說明書 則澆注系統(tǒng)的塑料重量 m j= V j = 1 x 0.7 1g 設 n=1 ，則得 m g =（ m z + m z） / 0.8 = （ 36+1） 0.8 50g 從計算結(jié)構(gòu)，并根據(jù)塑料注射機技術規(guī)格，結(jié)合初步估算模具尺寸，選用 SZ100/60 型注射機。 B根據(jù)塑件精度，由于該塑件為螺帽，要求精度高，另外該塑件形狀復雜，尺寸較大，故采用單型腔 n=1。 綜上所 述，本塑件的模具設計為一模一腔。 畢業(yè)設計說明書 第 3 章 模具結(jié)構(gòu) 模具的結(jié)構(gòu)應能發(fā)揮成型設備的能力，最大限度地滿足塑件的工藝技術要求和生產(chǎn)經(jīng)濟性要求，本塑件的模具結(jié)構(gòu)從以下幾個方面分析。 3.1模具的分型面 分型面的選擇原則： A 便于塑件脫模，在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi)，應有利于側(cè)面分型和抽芯，應合理安排塑在型腔中的方位； B 考慮好保證塑件的外觀不遭損壞； C 盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等）； D 有利于排氣； E 盡量使模具加工方便。 根據(jù)以上分型面的選擇原則，本塑件模具的分型面選擇如下圖所示例： 草圖： 3.2型 腔布置 本塑件由于采用單型腔，故沒有分流道，而直接有主流道連接澆口進行塑料的注射。 從塑件圖可以看到該塑件為中心對稱橢圓蓋，為了塑料澆注均勻、平衡，所以澆口的位置取在與塑件對稱中心軸線重合位置。（如下圖所示） 畢業(yè)設計說明書 3.3澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)對注射成型周期和塑件質(zhì)量都有直接影響，澆注系統(tǒng)的設計應遵循以下原則： A 在型腔布局方面給盡可能采用平衡式布置，以便平衡分流道；型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；型腔排列要盡可能緊湊，以減小模具外形尺寸； B 熱量及壓力損失要小，因此澆注系統(tǒng)流程應 盡量短，斷面尺寸盡可能大，盡量減少彎折，表面粗糙度要低； C 確保均衡進料，即分流道盡可能采用平衡式布置； D 在滿足型腔充滿的前提下，塑料損耗要少； E 消除冷料，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質(zhì)量； F 避免塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應力、翹曲變形或尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象； G 塑件外觀質(zhì)量要好，做到去處修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用； H 盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成型周期短，效率高； I 大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為特性，應予充分利 用。 澆口的樣式及尺寸 畢業(yè)設計說明書 本模具采用單型腔模成型，由前頁所述，采用主流道型澆口，塑料熔體直接流入型腔，這樣壓力損失小，進料速度快，成型容易；另外，傳遞壓力好，保壓補縮作用強，簡化模具結(jié)構(gòu)，制造方便。 查 SZ 100/60 型注射機參數(shù)表，得：噴嘴口直徑 = 3.5mm； 塑件厚度 t = 1.5mm； 由經(jīng)驗數(shù)據(jù)公式得： 澆口小端面直徑 d = + （ 0.5 1.0） = 3.5 + 0.5 = 4mm a = 2 6， r = 1 3 ， D=6mm ， L 60； 本設計中 ，澆口由于結(jié)構(gòu)限制，分為部分，兩部分之間有密封圈密封防止溢料。在定模板座部分澆口長 20mm，在行腔板部分澆口（在型腔壁厚度校核后）長 25mm，共長 L = 45mm。為了便于加工，在定模座板和型腔板銜接棉初斷面尺寸直徑取5mm。 澆口設計樣式圖如下圖所示： 澆口套 澆口套一般為標準件，使用澆口套模具有利于安裝，更換方便，澆口套不用自己畢業(yè)設計說明書 拋光，減少加工工序。 本設計中，澆口套的尺寸為直徑 30mm，高 23mm，其中套在定模座板上的肩臺直徑 40mm，高 5mm。澆口套與噴嘴配合的圓凹槽深 3mm，直徑 18mm。 3.4溢流及排氣系統(tǒng) 溢流 模具設計時應注意防止設計缺陷而造成在塑件加工時有溢流現(xiàn)象的產(chǎn)生 。 這是就要注意模具的表面精度是否合理，密封是否嚴密等。 排氣 在注射成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因填充時氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑料溶接不良而引起缺陷。 注射模的排氣方式，大多數(shù)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣。只有在特殊情況下采用開始排氣槽的排氣方式。 由本塑件的尺寸 可以看出，塑件的厚度只有 1.5mm，屬于薄壁件，另外塑件的正投影面積有 208cm2 ，限度塑件厚度來說，屬于大面積的的塑件，所以注射過程中，利用分型面自然排氣就可以達到排氣的效果，所以本設計不設計排氣結(jié)構(gòu)。 3.5成型零件的設計與計算 塑料在成型加工過程中， 用來填充塑料熔體以成型制品的空間稱為型腔。而構(gòu)成這個型腔的零件叫做成型零件。結(jié)合本設計的模具結(jié)構(gòu)，成型零件包括凹模、凸模、型腔內(nèi)外鑲件、近似半圓的橢圓型芯。 .凸、凹模設計、尺寸計算及型腔 的剛度強度校核 由于本塑件外形帶有橢圓形腔有突出圓環(huán)，以及形狀復雜的把手，所以該模具的凹模設計為鑲嵌式凹模，這樣凹模便于加工成型，局部損壞容易更換。 A 型腔壁厚和底版厚度的計算 在注射成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應該具有足夠畢業(yè)設計說明書 的強度和剛度。 型腔內(nèi)鑲件側(cè)壁厚度 s 按剛度條件計算得： s r （ 0.75rp+ E） / ( E-1.25rp)1/2 -1 = 40 x (0.75x40x30 + 2.1x105 x0.03) (2.1x105 x0.03 1.25x40x30)1/2 - 1 = 8.99 按強度條件計算 : s r /( -2p)1/2 -1 = 40 x 2500 (2500-2x30)1/2 - 1 = 0.49 由于型腔內(nèi)鑲件其四周還有外鑲件過盈配合 ,綜合剛度和強度的校核結(jié)果 , 型腔內(nèi)鑲件策壁厚度取 s = 6mm.，外鑲件厚度為長、短軸分別為 177、 103 和 100、85 組 成的橢圓環(huán)。 由以上計算的結(jié)果，當 s=15 時為型腔內(nèi)鑲件橢圓頂部的壁厚，那么型腔板的厚度為型腔深度 35mm 與壁厚 15mm 之和，為 h = 50mm。 B 動模型腔側(cè)壁厚度強度校核 按照注射成型模具型腔側(cè)壁厚度經(jīng)驗公式 s = 0.2L + 0.17 = 204x0.2+0.17 = 40.97mm 側(cè)壁厚度 S長 、 S 短 按剛度條件校核分別得： S 長 = S 短 1.15ph4 /(E )1/3 = 1.1530x1.54 (2.1x105 x0.03)1/3 = 0.433mm 按強度條件計算 : S長 r /( -2p)1/2 -1 = 102x2500 (2500-2x30) 1/2 -1 = 1.246mm S 短 r /( -2p)1/2 -1 = 65x2500 (2500-2x30) 1/2 -1 = 0.794mm 根據(jù)厚度尺寸和校核結(jié)構(gòu)，側(cè)壁厚度 s =40.97mm 合適，故本模具型腔側(cè)壁厚度 s =50mm，另外動模板厚度 S 也取 S =50 mm. 注： E 模具材料的彈性模量（ MPa），碳鋼為 2.1x x105 ； p 型腔壓力，一般取 25 40MPa，本設計計算中統(tǒng)一取 p = 30 MPa； 剛度條件，即允許變形量（ mm），查表 =0.025 0.04，本設計計算畢業(yè)設計說明書 中統(tǒng)一取值 = 0.03； 模具材料的許用壓力（ MPa），一般合金模具鋼許用壓力為 21002800MPa，本設計計算中統(tǒng)一取值 = 2500MPa； r 型腔半徑尺寸，由于本模具型腔為橢圓形，半徑取的是約值，或長、 短軸分別計算； 凸、凹模尺寸計算 A型腔內(nèi)鑲件尺寸計算： 由于沒有說明塑件公差等級，查有關手冊查到該塑件的公差等級為 IT4 級，按照該精度查到長軸尺寸 88、短軸尺寸 73、和深度尺寸 35 的公差分別為 0.01mm、0.008mm、 0.007mm，所以三個尺寸分別標為 880 -0.01mm、 730 -0.008mm、 350 -0.007 . 長、短軸徑向尺寸和深度計算， x = 3/4、 x =2/3 L 長 = （ Ls+LsScp-x） + z 0 = （ 88+88x0.02-3/4x0.01） +（ 1/4x0.01） 0 mm = 89.7525+0.0025 0 mm 90+0.003 0 mm L 短 = （ Ls+LsScp-x） + z 0 = （ 73+73x0.02-3/4x0.008） +（ 1/4x0.008） 0 mm =74.454+0.002 0 mm 74.5+0.002 0 mm H 深 = （ Hs+HsScp-x ） + z 0 = （ 35+35x0.02-3/4x0.007） +（ 1/3x0.007） 0 mm = 35.69475+0.00233 0 mm 35.70+0.002 0 mm B型腔外鑲件尺寸計算： 按照精度 IT4 級查到長軸尺寸 177mm 相對橢圓環(huán)型腔為 12mm、短軸尺寸 103mm相對橢圓環(huán)型腔為 12mm、和深度尺寸 12的公差分別為 0.012mm、 0.01mm、 0.005mm，所以三個尺寸分別標為 177+0.012 0 mm、 103+0.01 0 mm、 12+0.005 0 mm. 長、短軸徑向尺寸和深度計算， x = 3/4、 x =2/3 L 長 = （ Ls+LsScp+x） 0 + z = （ 177+12x0.02+0.75x0.012） 0 -（ 1/4x0.012 ） mm =177.249 0 -0.003mm 畢業(yè)設計說明書 177.200 -0.003mm L 短 = （ Ls+LsScp+x） 0 + z = （ 103+12x0.02+0.75x0.01） 0 -（ 1/4x0.01 ） mm =103.2475 0 +0.0025mm 103.200 +0.003mm C型腔板成型部位尺寸計算： 按照精度 IT4 級查到長軸尺寸 180mm 相對外鑲件為 12mm、短軸尺寸 106mm 相對外鑲件為 12mm、和深度尺寸 12 的公差分別為 0.014mm、 0.01mm、 0.005mm，所以三個尺寸分別標為 1800 -0.014mm、 1060 -0.01mm、 120 -0.005mm. 長、短軸徑向尺寸和深度計算， x = 3/4、 x =2/3 L 長 = （ Ls+LsScp-x） + z 0 = （ 180+12x0.02-3/4x0.014） +（ 1/4x0.014） 0 mm = 180.2302+0.0035 0 mm 180.20+0.004 0 mm L 短 = （ Ls+LsScp-x） + z 0 = （ 106+12x0.02-3/4x0.01） +（ 1/4x0.01） 0 mm =106.2325+0.0025 0 mm 106.20+0.003 0 mm H 深 = （ Hs+HsScp-x ） + z 0 = （ 12+12x0.02-3/4x0.005） +（ 1/3x0.005） 0 mm =12.23625+0.00167 0 mm 12.20+0.002 0 mm D動模型腔尺寸計算： 按照精度 IT4 級查到長軸尺寸 204mm、短軸尺寸 130mm、和深度尺寸 1.5mm 的公差分別為 0.014mm、 0.012mm、 0.003mm，所以三個尺寸分別標為 2040 -0.014mm、 1300 -0.012mm、 1.50 -0.003mm. 長、短軸徑向尺寸和深度計算， x = 3/4、 x =2/3 L 長 = （ Ls+LsScp-x） + z 0 = （ 204+204x0.02-0.75x0.014） +（ 1/4x0.014） 0 mm =208.0695+0.0035 0 mm 208.00+0.004 0 mm L 短 = （ Ls+LsScp-x） + z 0 = （ 130+130x0.02-0.75x0.012） +（ 1/4x0.012） 0 mm 畢業(yè)設計說明書 =132.591+0.003 0 mm 132.60+0.003 0 mm H 深 = （ Hs+HsScp-x ） + z 0 = （ 1.5+1.5x0.02-0.75x0.003） +（ 1/3x0.003） 0 mm =1.52775+0.001 0 mm 1.53+0.001 0 mm E半橢圓球型芯尺寸計算 按照精度 IT4 級查到長軸尺寸 85mm，短軸尺寸 70mm，和成型所需高度尺寸 35mm的公差分別為 0.010mm、 0.008mm、 0.007mm，所以三個尺寸分別標為 85+0.010 0 mm、70+0.008 0 mm、 35+0.007 0 mm. A長、短軸徑向尺寸和深度計算， x = 3/4、 x =2/3 L 長 = （ Ls+LsScp+x） 0 + z = （ 85+85x0.02+0.75x0.010） 0 -（ 1/4x0.010 ） mm =86.7075 0 -0.0025mm 86.700 -0.003mm L 短 = （ Ls+LsScp+x） 0 + z = （ 70+70x0.02+0.75x0.008） 0 -（ 1/4x0.008） mm =71.406 0 +0.002mm 71.40 0 -0.002mm L 短 = （ Ls+LsScp+x） 0 - z = （ 35+35x0.02+3/4x0.007 0 -（ 1/4x0.0007） mm =35.70525 0 -0.00175mm 35.70 0 -0.002mm B手柄成型部位尺寸計算 按照精度 IT4 級查到手柄尺寸寬 18mm、尺寸和高度尺寸 15mm 的公差均為0.005mm，所以兩個尺寸分別標為 180 -0.005mm、 150 -0.005mm。 寬度和高度的尺寸計算中， x = 3/4、 x =2/3 L 寬 = （ Ls+LsScp-x） + z 0 = （ 18+18x0.02-0.75x0.005） +（ 1/4x0.005） 0 mm =18.35625+0.00125 0 mm 18.36+0.001 0 mm H 高 = （ Ls+LsScp-x） + z 0 = （ 15+15x0.02-0.75x0.005） +（ 1/4x0.005） 0 mm =15.29625+0.00125 0 mm 15.30+0.001 0 mm 畢業(yè)設計說明書 注： Scp 塑料平均收縮率，聚丙烯塑料的平均收縮率為 1.0% 2.5%，本設計計算中，塑料平均收縮率統(tǒng)一取 Scp = 2.0% = 0.02； 塑件公差； X 修正系數(shù)，一般為 1/2 3/4，公差值大取小值，對中小型塑件一般取 3/4，本設計的計算中，修正系數(shù)統(tǒng)一取 x = 3/4； x 修正系數(shù)，一般為 1/2 2/3，當制品尺寸較大、精度比較低時取小值，反之取大值，本設計的計算中，修正系數(shù)統(tǒng)一取 x = 2/3； Lm 型腔或型芯徑向尺寸（ mm）； Hm 型腔深度 （ mm）； Ls 塑件外形基本尺寸 （ mm）； Hs 塑件高度基本尺寸 （ mm）； 動模墊板厚度 按照注射成型模具動模墊板厚度經(jīng)驗公式計算 h = 0.12L = 0.12 x 204 = 24.48 mm 故 ：動模墊板厚度 h = 25 mm. 矩形型芯的尺寸 動模板厚 S = 40mm，動模墊板厚 h = 25mm，已經(jīng)把手的外形尺寸可以得到矩形型芯的尺寸： 高度 H = 40 + 25 + 12 = 77mm 厚度 h = 18mm 按照精度 IT4 級查到塑件長、寬尺寸 18mm、 15mm、和深度尺寸 12 的公差均為0.005mm，所以三個尺寸分別標為 18+0.005 0 mm、 15+0.005 0 mm、 12+0.005 0 mm. 長、寬徑向尺寸和深度計算， x = 3/4、 x =2/3 L 18 = （ L 18+ L 18Scp+x） 0 + z = （ 18+18x0.02+0.75x0.005） 0 -（ 1/4x0.005 ） mm =18.363 0 -0.00125mm 畢業(yè)設計說明書 18.40 0 -0.001mm L 15 = （ L 15+ L 15Scp+x） 0 + z = （ 15+15x0.02+0.75x0.005） 0 -（ 1/4x0.005） mm =15.303 0 -0.00125mm 15.30 0 -0.001mm H 12 = （ H 12+ H 12Scp+x ） 0 + z = （ 12+12x0.02+0.67x0.005） 0 -（ 1/3x0.005） mm = 12.24335 0 -0.00167 mm 12.200 -0.002 mm 矩形型芯簡圖如下： 3.6 脫模方式及其脫出機構(gòu)的設計 脫模機構(gòu)設計原則： A 結(jié)構(gòu)可靠：機械的運動準確、可靠、靈活，并有足 夠的剛度和強度。 B 保證塑件不變形、不損壞。 C 保證塑件外觀良好。 D 盡量使塑件留在動模一邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作。 脫模力的計算 脫模力是指塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力。 本模具設計為兩次脫模，第一次是將芯軸頂離動模板，使半球型芯有回轉(zhuǎn)余地，第二次是頂桿前移而拉桿不動，拉桿相對芯軸產(chǎn)生一個力矩，實現(xiàn)半球型芯的回轉(zhuǎn)脫模，有限位支柱限制副頂板移動，這個過程芯軸相對頂桿為浮動，所以將拉畢業(yè)設計說明書 桿設計成擺動形式。 A 第一次頂出脫模力的計算 塑件包緊型芯的側(cè)面積 A （ mm2 ）： A = hC = 1.5 x 1.5（ a+b） -srp（ ab） = 1.5 x 3.14x1.5x（ 204+130） -srp（ 204x130） = 1592.688 mm2 1600 mm2 F 正 = p A = 8 x 1600 = 12800 N F 脫 = F 正 （ f cosa-sina） = 12800 x （ 0.5x1 0） = 6400 N F 阻 = 0.1A = 0.1 x 1600 = 160 N 總脫模力 F 脫 的結(jié)果為： F 總脫 = F 脫 + F 阻 = 6400 + 160 = 6560 N 7000 N B 第二次頂出脫模力的計算 塑件包緊型芯的側(cè)面積（近似橢圓，按照半徑 40 的球計算） A （ mm2 ）： A = 4 R2 /2 =4 x 3.14 x 402 2 = 10048 mm2 F 正 = p A = 8 x 10048 = 80384 N F 脫 = F 正 （ f cosa-sina） = 80384 x （ 0.5x1 0） = 40192 N F 阻 = 0.1A = 0.1 x 10048 = 1004.8 N 總脫模力 F 脫 的結(jié)果為： F 總脫 = F 脫 + F 阻 = 40192 + 1004.8 = 41196.8 N 42000 N C 矩形型芯脫模力計算 F 脫 = 8tE Lcos（ f-tg） /（ 1-） K 1 + 10B = 8x1.5x1.65x103 x0.02x15xcos1x（ 0.1-tg1） （ 1-0.43） x1.0087 + 10x3 = 5014.50 N 頂桿的尺寸、校核 畢業(yè)設計說明書 A頂桿的位移尺寸 設計橢圓型芯在合模沒有頂出時在動模板以下 5mm，頂桿頂出后在動模板以上10mm. 根據(jù)橢圓型芯的位移距離，可以得到頂桿位移的第一個階段 的距離為 L 1 = 15mm. 當頂桿第一階段頂出完成后，第二階段的頂出是為了橢圓型芯旋轉(zhuǎn)出橢圓型腔。 如上圖所示： L 1 = L 1 ，當 L 1旋轉(zhuǎn)到 L 1 狀態(tài)時，橢圓型芯完全旋轉(zhuǎn)出型腔， L 3= L 1 35 = sprt（ 422 + 352 ） - 35 = 20mm； 所以當橢圓型芯完全旋轉(zhuǎn)出橢圓型腔頂桿需再頂出 L 2 = 24x20 42 = 11.428mm 12mm. 所以頂桿的位移總量為 L = L 1 + L 2 = 15 + 12 = 27 mm.同時得到頂桿固定板到托板之間的距離為 h = L = 27mm. 有上可得，頂桿的長度為頂桿固定板與托板的間距 27mm，墊板厚 25mm，托板厚40mm，和動模板厚 40mm 之和，減去頂桿在動模板以下的 5mm. 頂桿總長度 L 總 = 27 + 25 + 40 + 40 5 = 127mm B.頂桿的尺寸確定和校核 當設計使用 2根頂桿的來頂出脫模的時，假設頂桿為圓形件，先求直徑； d= L2 F 脫 /（ nE） 1/4 = 1272 x （ 7000+5000）（ 2x2.1x105 ） 1/4 = 4.65mm 若用 d=5mm 的直徑頂桿 ,材料為 45#鋼， 校核如下： c = 4 F 脫 /（ n d2 ） = 4x7000 （ 2x3.14x52 ） = 178.34 MPa 320MPa 所以當頂桿 d=5mm 時，符合要求。但是為了工作平穩(wěn)，頂桿不取圓柱形，結(jié)合d=5mm 尺寸，頂桿去厚度 5mm，寬度 10mm 的圓頭矩形 。 .拉桿的尺寸和結(jié)構(gòu) 由于本模具的脫模過程中，第一次脫模時，用拉桿將芯軸頂離動模板，使半橢圓畢業(yè)設計說明書 球型型芯有回轉(zhuǎn)余地，這是完成第二次脫模時，頂桿前移而拉桿就不動，拉桿相對芯軸產(chǎn)生一個力矩，實現(xiàn)半橢圓球型芯的回轉(zhuǎn)脫模，當拉桿頂芯軸的時候，即同頂桿的頂出量相同，也是 15mm 后，由限位支柱限制副頂板移動，這個過程中，芯軸相對頂桿為浮動，所以就將拉桿設計為擺動形式。 A根據(jù)上述的拉桿工作原理和過程，計算了拉桿的外形尺寸： 假設拉桿為圓柱件，先求其直徑，已知設計的拉桿數(shù)目為 2 根。 根據(jù)公式和拉桿數(shù)目得 d = sprt2F/（ ） = sprt2x42000（ 3.14x2500） = 6.68 參考假設值 d = 6.68 的結(jié)果，為了半橢圓型芯在脫模過程中，旋轉(zhuǎn)時能夠平穩(wěn)，采用圓頭矩形，厚度為 7mm，寬度為 30mm。 B由于拉桿的結(jié)構(gòu)為擺動形式，所以拉桿就有銷軸連接的兩部分組成，連接部分設計為齒形連接。由于拉桿和頂桿結(jié)構(gòu)相似，有頂桿的尺寸計算結(jié)構(gòu)結(jié)合拉桿本身在模具結(jié)構(gòu)中的位置，拉桿和拉桿座的總長度為 163mm，其中固定在副頂板一端的拉桿座長度為 63mm，連接芯軸的一段拉桿座長為 100mm，另加連接部分為7mm，共 107mm。 C連接部分拉桿和欄桿座均為直徑 7 的半圓，欄桿部分有 2 個，寬度為 7，欄桿座部分有 3個，寬度為 5mm，交錯連接，并有軸銷定位。 綜合拉桿擺動時受力情況和尺寸，軸銷選用直徑 3，長 30mm，其中螺紋長 6mm。 拉桿及拉桿座連接草圖如下 ： 畢業(yè)設計說明書 杠桿復位機構(gòu) 為了避免合模時橢圓半球型芯與型腔內(nèi)鑲件接觸造成檫傷，設計采用杠桿和楔桿使頂出系統(tǒng)先復位。 A杠桿 由杠桿的作用和其在整套模具機構(gòu)尺寸得到，杠桿在使頂出系統(tǒng)復位的過程中，頂 出系統(tǒng)的位移量限制在 27mm 以下，所以杠桿的一般一半長應為 27mm 加上軸銷固定部分主頂板厚度的一半 12mm，故杠桿的一半長為 39mm，但是當一半長恰好為 39mm 時，杠桿就會和托板和主頂板相互垂直而造成“頂死”現(xiàn)象就不能繼續(xù)工作，嚴重還會損壞模具，所以半長應大于 39mm，設計開模厚杠桿和托板的夾角為 60，計算杠桿半長 L = 39 /sin60 = 45.03mm，故取杠桿的半長 L 1=45mm. 與楔桿相互作用的一半杠桿，轉(zhuǎn)動范圍只有主頂板厚度的一 半 12mm，加上副頂板厚度 24mm，為 36mm，當杠桿與動模座板夾角 60時，杠桿長 41.56mm，取 L 2=45mm。 杠桿在使頂出系統(tǒng)復位時，模具空載，復位力很小，故杠桿尺寸不必校核，根據(jù)模具整體尺寸比較，杠桿選用圓頭矩形，厚、寬均為 10mm，長度經(jīng)前面計算 L = L 1 +L 2 = 85mm. B楔桿 楔桿的作用是撥動杠桿，由 于杠桿復位所需力不大，所以楔桿受力也不大，又有擋塊導向，所以楔桿強度也可不必校核，尺寸根據(jù)整套模具結(jié)構(gòu)選用適當即可。 為了楔桿完全與杠桿端面重合使工作平穩(wěn)，楔桿一頭為楔形并倒圓角，厚、寬均為 10mm。 楔桿若能正常工作，長度應該大于 235mm，小于 250mm，本設計楔桿長度為 L 楔 = 240mm. C楔桿與杠桿中心的間距 為了杠桿和楔桿能順利工作，經(jīng)計算，當楔桿與杠桿完全作用，杠桿能將頂出系統(tǒng)完全復位成 60左右時，杠桿軸銷中心到楔桿中心的間 距為 S 間 = 30mm. 杠桿軸銷中心到主頂板邊緣的距離為 25mm。 D 軸銷 畢業(yè)設計說明書 綜合杠桿和楔桿的受力情況和尺寸，軸銷選用直徑 8，長 29.5mm，其中螺紋長7mm。 軸銷草圖如下： 限位螺釘及彈簧的確定 限位螺釘和彈簧的作用是當成型部位的矩形型芯滑動的時候限制和先行復位。 A限位螺釘 根據(jù)矩形型芯的外形尺寸 18x70x75.5mm，選定標準件 8 的螺釘，其中限位螺釘?shù)拈L度 L=48mm。 b彈簧參數(shù)的確定 由型芯復位時所需的里僅為矩形型芯和 行腔板、托板之間的摩擦阻力所以所需力很小，彈簧受力大小可以忽略，彈簧的參數(shù)適當即可，設計彈簧數(shù)為 n=3。 參照托板間預留的間隙 15mm 和限位螺釘?shù)闹睆綖?8mm，選取彈簧的規(guī)格為： d = 1mm， D 2 =10mm， t = 4.94mm，極限工作負荷 Fj=35.2mm，彈簧高 h=21mm。 彈簧尺寸簡圖如下： 限位支柱的尺寸為固定位置確定 限位支柱的作用是當拉桿移動到指定為位置時，限制連接拉桿的副頂板在繼續(xù)前畢業(yè)設計說明書 移以達到順利脫模的目的。 A限 位支柱在模具中不受外力作用，由上、下不同直徑的圓柱構(gòu)成。在脫模的過程中，拉桿上下位移的總量為 15mm，所以限位支柱就是限制副頂板超過該距離，根據(jù)模具的尺寸結(jié)構(gòu)得到副頂板到限位支柱的“臺階”處，也就是限制副頂板運動的地方的距離為 15mm。由此可以可以得到不同直徑的限位支柱兩段的長度分別為大直徑段長 36mm，小直徑段長 39mm。 B大直徑段的直徑定為 20mm，小直徑段的直徑定為 16mm。 C限位支柱有兩頭各有一個直徑 4mm，高 4mm 的圓柱臺定位，以使限位支柱固定。 D限位支柱共 4 個，尺寸相同。限位支柱的中 心線到頂板的邊界的距離分別是42mm 和 50mm，其中離靠支撐條一邊的距離為 42mm。 限位支柱樣式簡圖： 主頂板與副頂版所用螺釘?shù)倪x取和固定位置確定 A主頂板和副頂板托板的固定均選用 5 的標準內(nèi)六角圓柱螺釘，螺釘長度為15mm。 B主頂板的托板固定和副頂板的托板固定均使用 6 個螺釘。 C固定螺釘中心到各頂板的邊距為 15mm 和 43mm，其中 43mm 為螺釘?shù)娇扛軛U槽的一邊的邊距。 托板、擋塊和墊板的尺寸確定 畢業(yè)設計說明書 A由的選定中，限位螺釘和彈簧的尺寸預定托板的厚度為 40mm。 B擋塊是楔桿工作過 程中，導正楔桿導向的裝置，楔桿由于要撥動杠桿，所以擋塊一定程度上也受楔桿徑向作用力，也可以做為保護楔桿的作用。 楔桿的寬度為 10mm，每個擋塊由 2個 6的螺釘與脫板固定，所以確定擋塊的寬度為 30mm，厚度 20mm。 C墊板和矩形型芯過盈配合并且有限位螺釘連接，為了矩形型芯固定的穩(wěn)定和限位螺釘?shù)木o固，墊板的厚度定為 25mm。 3.7冷卻系統(tǒng) 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以模具上需要設置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)又可分為冷卻系統(tǒng)和加熱系 統(tǒng)兩類。 冷卻系統(tǒng)設計原則： A盡量保證塑料收縮均勻，維持模具的熱平衡； B冷月水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻； C進可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等； D澆口處加強冷卻； E應降低進水與出水的溫差，使進水與出水的溫差不大于 5； F合理選擇冷卻水道形式和確定冷卻水管接頭位置； G冷卻誰管道盡量避免與模具上其他機構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象，冷水管道進出接頭應埋入模板內(nèi)。 查表得到材料聚丙烯（ PP）的成型溫度 Ts、模具溫度 Tm 和脫模溫度 Te 的參數(shù)分別為： Ts = 160 260 、 Tm = 40 60、 Te = 60 100 . 冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，由于水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低，所以本模具也設計使用冷卻水達到冷卻目的。 （ 1） .冷卻系統(tǒng) 計算單位時間內(nèi)從型腔散發(fā)的總熱量 A每次需要的注射量（ Kg） 畢業(yè)設計說明書 G = nG 件 + G 澆 = 1 x 0.036 + 0.001 = 0.037Kg B確定生產(chǎn)周期（ s） 查塑料成型參數(shù) 表得：生產(chǎn)周期 t = 50 160 s ； 本設計去生產(chǎn)周期 t = 120s. C聚丙烯單位熱流量 Qs （ KJ/Kg） 查塑料性質(zhì)參數(shù)表得：熱流量 Qs = 586 KJ/Kg. D每小時需要注射的次數(shù)（ N/次） N = 3600/t = 3600 120 = 30 次 E每小時的注射量 （ Kg/h） W = N G = 30 x 0.037 = 1.11 Kg/h 求從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量 （ KJ/h） Q 總 = N G Qs = 30 x 0.037 x 586 = 650.46 KJ/h 求模具表面空氣對流所散去的熱量 Q 散 . A自然對流時的傳熱系數(shù) a 1 ，單位為 W/（ m2 K） 當 0 Tav 300 時，計算系數(shù)，按如下經(jīng)驗公式計算： = 1.1630.25 + 360/（ Tav+300） = 1.163 x 0.25 + 360（ 90+300） = 1.364； a 1 =（ Tav Tr） 1/3 = 1.364 x （ 90 25） 1/3 = 5.484 W/（ m2 K） 式中 Tav 、 Tr 分別為模具平均溫度和室溫，查表分別取 Tav=90和Tr=25 . B能夠發(fā)生對流的模具表面積，單位為 m2 . 模具整體長、寬、高約 300mm、 200mm、 300mm，加上凸、凹面等，所以模具四周與空氣接觸的側(cè)表面積 Amc 0.55 m2 . 分型面的面積 Amf 0.06m2 型腔的表面積 Am = 1.5L + 4 r2 + 4ab/4 - r2 = 1.5x507.23 + 4x3.14x402 = 27434.23mm2 0.0274m2 .其中 L 為橢圓周長 L 1.5（ a+b） -sprt（ ab） ， r 為橢圓半球近似球形的半徑， a、 b 分 別為橢圓的長軸和短軸。 開模率 =t-（ t i +t c） /t = 120 - （ 25+25） 120 = 0.583；畢業(yè)設計說明書 其中 t為注射成型周期，即總生產(chǎn)周期 t=120s， t i、 t c分別為注射時間和冷卻時間，查塑料注射成型參數(shù)表， t i=20 60s， t c=20 90s，設計模具的注射時間和冷卻時間均為 25s； A 1 = Amc + （ Amf + Am） = 0.55 + （ 0.06 + 0.0274） x 0.583 0.626 m2 . 綜合 A.B 兩點計算結(jié)果得： Q 散 = 3.6a 1 A 1（ Tav Tr） = 3.6 x 5.484 x 0.626 x （ 90 25）= 802.035 KJ/h 綜合、的計算結(jié)果比較 Q 總 Q 散 ,即模具型腔發(fā)出的總熱量 Q 總 小于模具表面空氣對流所散去的熱量 Q 散 ，所以，本設計的模具結(jié)構(gòu)中不設置冷卻裝置，采用自然冷卻。 3.8合模導向機構(gòu)的設計 為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設置導向機構(gòu)。導向機構(gòu)的作用是導向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。導向機構(gòu)的形式主要有導柱導向和錐面導向。 由于本模具生產(chǎn)的塑件為瓶蓋，精度要求高，所以設計導柱成導套配合，可以達到精度高，生產(chǎn)批量大的目的，同時設計導柱和導套要符合以下幾點： A導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具強度； B導柱的長度應比型芯（凸模）端面的高度高出 6 8mm，以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞； C導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度，常用 20#低碳鋼經(jīng)滲碳 0.5 0.8mm，淬火 48 55HRC，也可以采用 T8A 或 T10 碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理； D為了使導柱能順利進入導套、導柱端面應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角； E導柱設在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側(cè)則便于順利畢業(yè)設計說明書 脫模取出塑件，因此可根據(jù)需 要而決定裝配方式； F除了動模、定模之間設導柱、導套外，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證推出機構(gòu)的正常正常運動； G導柱的直徑應根據(jù)模具的大小而決定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。 導柱 參照經(jīng)驗，本模具屬于中小型模具，其導柱直徑越為模板兩直角邊之和的 1/20 1/35。本模具兩直角邊之和約為 S（ 300+200） =500，按照 1/25 的標準計算得導柱的直徑為 20，根據(jù)國標和參考標準模架，導柱的直徑確定為 20. 導柱的形式為有肩導柱，開設油槽，內(nèi)存潤滑油，既可以與另一模板配合起定位作 用，有定位銷效果，還可以減小導柱導向的摩擦。 導柱還支撐模板的重量，所以 20 導柱直徑按下式校核： d = 64 L3 /（ 3E） 1/4 = 64x1000x1303 （ 3x2.1x105 x1） 1/4 = 21.73mm