0130-油管接頭注射模具設計

0130-油管接頭注射模具設計,油管,接頭,注射,模具設計 油管接頭的模具設計 The tubing joints of mold design 任務書 姓名 學號 班級 系別 專業(yè) 畢業(yè)論文（設計）題目 油管接頭的模具設計 指導教師 所在單位 任務： 題目：油管接頭的模具設計 1.用UG軟件完成三維建模，對模型進行分析。 2.選好分型面進行合理的分型，用UG軟件生成型芯和型腔。 3.根據(jù)模型尺寸選擇合理的模架。添加流道、澆口、頂桿和滑塊等。 4.用UG軟件制作出總裝配圖以及零件圖。 時間安排： 2012年11月1日至2012年12月30日 技術查新、資料檢索和翻譯、畢業(yè)設計開題報告；模具設計方案的制定。 2013年1月15日 畢業(yè)設計開題審批、設計方案的審查、外文翻譯檢查；。 2013年1月中旬至2013年3月初 模具設計計算、裝配圖的繪制。 2013年3月上旬 畢業(yè)設計中期檢查。 2013年3月初至2013年4月中旬 零件圖的繪制、設計說明書編制、準備答辯。 2013年4月底 畢業(yè)答辯。 參考資料： [1] 宋玉恒.塑料注射模具設計實用手冊.北京：航空工業(yè)出版社，1994. [2] 閻亞林.塑料模具圖冊.北京：高等教育出版社，2004. [3] 楊占堯.注塑模具典型結構圖例.北京：化學工業(yè)出版社，2005. [4] 王忠銀等.型腔模具結構圖冊.長沙：湖南科技技術出版社，1999. [5] 史鐵梁.模具設計指導.北京：機械工業(yè)出版社，2003. [6] Dym，Joseph B.Injection molds and molding.Canada.Van Nostrand Reinhold ltd.1999. 系專家組審核意見： 摘要 隨著各門科學技術的進步和全球化經(jīng)濟的發(fā)展，制造業(yè)發(fā)生了深刻的變革，先進制造技術正在改變著傳統(tǒng)的制造業(yè)。進入二十一世紀以來，中國塑料工業(yè)取得了令世人矚目的成就，實現(xiàn)了歷史性的跨越。蓬勃發(fā)展的中國塑料工業(yè)，在中國現(xiàn)代化經(jīng)濟建設中發(fā)揮著越來越大的作用。塑料制品在人們的日常生活中隨處可見，因此其注塑模具的需求也日益增多，市場前景廣泛，而且因為不同塑件的外形不同，注塑模具也就有了很大的不同。本設計是油管接頭的注塑模具設計，通過注塑機注塑成形零件。首先運用UG對塑件進行三維建模，再運用UG軟件繪制塑件的模具總裝配圖。介紹了注塑機的選用，塑件的選材，澆注系統(tǒng)的設計，分型面及型腔數(shù)目的設計，導向、脫模及冷卻系統(tǒng)的設計等，以及對模具的校核。隨著塑料加工工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事及人民生活的各個領域得到廣泛的應用，塑料制品的研究、生成與應用開發(fā)得到迅速發(fā)展，塑料模具的設計、制造技術也隨之不斷提高。塑料制品業(yè)是一個新興大行業(yè)。隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展已逐步發(fā)展壯大，自上世紀90年代以來，塑料行業(yè)一直保持在10%以上的增長速度，已成為輕工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著CAD/CAM/CAE技術的引用，更是顯著提高了模具設計的效率，減少模具設計過程中的失誤，提高了模具和塑件的質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)周期，降低了模具和塑件的成本。 關鍵詞：模具設計；注塑模具；油管接頭；UG Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Manufacture have taken place greatly reformation.Into the 21th century, China's plastics industry has made achievements that attracted worldwide attention, achieved a historic leap. China's booming plastics industry, economic modernization in China is playing an increasingly important role. Plastic products in people's daily life everywhere, so the injection mold growing demand, broad market prospects, but also because of different shape with different plastic parts, injection molds will have a big difference. This design is about the tubing joints panel injection mold design, injection molding parts by injection molding machine. First, the use of plastic parts for two-dimensional UG mapping, then the use of UG software to draw three-dimensional model of plastic parts. Describes the selection of injection molding machines, plastics material selection, design of gating system, the number of sub-surface and cavity design, direction, stripping and cooling system design, as well as checking on the mold. With the sustained and rapid development of plastic processing industry, plastic products in the industrial, agricultural, military and people's life has been widely used in various fields, plastic products, research, generation and application development is the rapid development, plastic mold design and manufacturing technology with S continues to increase. Plastic products industry is an emerging industry. With the rapid development of China's national economy has gradually grown since the last century, 90 years, the plastics industry has remained at over 10% growth rate, has become one of pillar industries in light industry. With the CAD / CAM / CAE technology, reference, but also significantly improve the efficiency of mold design, mold design process to reduce errors and improve the quality of molds and plastic parts, shortening the production cycle, reducing mold and plastic parts Costs. Key Words：Mold design ；Injection mold ；tubing joints ；UG II 目錄 1 緒論 1 1.1設計目的 1 1.2我國塑料模具發(fā)展趨勢分析 1 2 材料選擇及其性能參數(shù) 3 3 三維模型及塑件的結構、表面質(zhì)量和尺寸精度分析 4 3.1三維模型 4 3.2結構分析 4 3.3表面質(zhì)量分析 4 3.4尺寸精度分析 4 3.5計算塑件體積和質(zhì)量 5 4 選擇注塑機 6 5 型腔數(shù)的確定和布局 7 6 分型面的位置選擇及設計 9 7 模具澆注系統(tǒng)設計 10 7.1主流道設計 10 7.2分流道設計 11 7.3澆口的設計 11 7.4冷料穴的設計 12 7.5澆注系統(tǒng)凝料體積計算 12 7.6排氣系統(tǒng)的設計 12 8 成型零件的結構設計 13 8.1凹模結構設計 13 8.2凸模結構設計 13 8.3成型零件鋼材的選用 14 8.4成型零件工作尺寸的計算 14 8.5模架的確定和標準件的選用 15 9 合模導向機構的設計 16 10 脫模推出機構的設計 17 10.1頂出機構的設計原則 17 10.2脫模力的計算 17 11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 19 11.1冷卻系統(tǒng)設計原則 19 11.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算 19 12 有關參數(shù)的校核 21 12.1注塑機參數(shù)校核 21 12.2注塑機鎖模力校核 21 12.3模具長寬尺寸的校核 21 12.4模具閉合高度的校核 21 12.5開模行程校核 21 附圖 22 結 論 23 參考文獻 24 致 謝 25 1 緒論 1.1設計目的 畢業(yè)設計是將學生在大學期間所學的知識進行的綜合運用，讓學生把課本知識與實踐問題相結合，在掌握一定的設計方法體系和規(guī)范的前提下，進行綜合運用的一次實踐，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。本課題對我們機械制造及其自動化專業(yè)學生的基本目的是： 通過綜合運用塑料成型工藝及模具設計、機械制圖、機械設計、機械原理、 機械制造技術基礎、模具材料及熱處理、模具制造工藝、材料成型工藝、計算機輔助設計(UG) 等先修課程的知識，培養(yǎng)我們綜合分析和解決塑料模具設計問題的獨立工作能力，進一步鞏固、加深和拓寬所學的知識。 培養(yǎng)我們樹立正確的設計思想、設計構思和創(chuàng)新思維，掌握簡單塑料模具設計的一般程序規(guī)范和方法。 培養(yǎng)我們樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件等方面的工作能力，為將來自己從事本專業(yè)工作打下一個良好的實踐基礎。 培養(yǎng)我們進行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。 1.2我國塑料模具發(fā)展趨勢分析 隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速增長，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占比例越來越大。從模具設計和制造技術角度來看，模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面： (1)加深理論研究 在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經(jīng)由經(jīng)驗設計階段逐漸向理論計算方面以發(fā)展。 (2)高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結構，如高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機構；熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等。高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高生產(chǎn)效率，降低成本起了很大作用。 (3)大型、超小型及高精度 由于模料應用的擴大，塑料制件已應用到建筑、機械、電子、儀器、儀表等各個工業(yè)領域，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工，熱處理變小、導熱性能優(yōu)異的制模材料。 (4)革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花式和適應小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，除大力發(fā)展高強度、高耐磨性的材料外，同時又重視簡易制模工藝研究。 (5)標準化 開展模具標準化工作，使模板，導柱等通用零件標準化、商品化，以適應大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具。 (6)開發(fā)計算機輔助設計與輔助制造（CAD/CAM） 我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津榮天和機電有限公司和煙臺北極星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。近年來我國通過引進國際的先進技術和加工設備，使塑料模具的制造水平比十年前進了一大步，然而由于基礎薄弱、對引進技術的吸收、掌握，尚有一段距離，而且發(fā)展也十分不平衡，因而，我國塑料模具總體水平與世界先進技術尚有一定差距。塑料成型模具可分為三大類，即注射成型模具、中空成型模具和擠出成型模具。我國現(xiàn)在的制造水平，以注射成型模具為最高，中型空成型模具為最低，如化妝品用瓶子的吹塑模具，無論從造型以及質(zhì)量上遠不能適應出口要求。從注塑工藝來說，氣體輔助注射成型、結構泡沫成型、反應注射成型、共注射成型、推-拉成型、注射-壓縮成型、低壓注射成型、交變注射成型、熔芯注射成型、動態(tài)保壓注射成型等引入了模內(nèi)反應、發(fā)泡、振動和氣輔等關鍵技術，大大豐富了傳統(tǒng)注塑工藝的內(nèi)容，使塑料的流動特性、制品的力學性能、外觀質(zhì)量都得到有效的控制。當然，這些新型注塑工藝所要求的注塑機和模具系統(tǒng)等機械、壓力和電氣系統(tǒng)控制也有別與傳統(tǒng)注塑機。 先根據(jù)了解的尺寸，利用UG繪制零件圖，再對塑件進行結構分析，確定型腔的布局，設置合理的澆注系統(tǒng)和分型面，綜合考慮其結構特征選用適當?shù)牟牧喜⒋_定其性能參數(shù)。運用UG繪制油管接頭的三維實體模型，并用UG生成與之對應的凸、凹模具。設計塑件模具的和模導向機構、脫模推出機構和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)并進行校核，再根據(jù)模具設計手冊設計支撐零部件，選擇標準模具框架，運用UG繪制各個零件的三維實體模型并將其裝配，再生成裝配爆炸視圖和開模效果圖。 2 材料選擇及其性能參數(shù) 塑料的品種很多，分類方式也各不相同，通常把塑料按照合成樹脂的分子結構和受熱時的行為分類和按塑料的應用范圍分類。前者分為：（1）熱塑性塑料，（2）熱固性塑料。后都分為：（1）通用塑料（2）工程塑料（3）特種塑料。 由于油管接頭是分油用的，所以對其材料的耐熱性、耐低溫性、耐腐蝕性有較高要求，并要求其具有一定的抗沖擊性。同時要求其具有易加工和表面光澤性優(yōu)良等特點。經(jīng)過仔細分析丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）塑料為最佳選擇（以下簡稱ABS）。ABS樹脂為微黃色或白色不透明顆粒料，無毒無味；具有突出的力學性能和良好的綜合性能。ABS有優(yōu)良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用。ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性。ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象，其熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟取穸群皖l率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。且ABS不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響。由于是吸濕性塑料，其流動性稍差，成型前需要干燥，用紅外線烘箱70℃烘2～4小時。ABS塑料廣泛用于制造汽車內(nèi)飾件、電器外殼、手機、電話機殼、儀表盤、容器等，也可生產(chǎn)板料、管料等產(chǎn)品。 3 三維模型及塑件的結構、表面質(zhì)量和尺寸精度分析 3.1三維模型 運用UG4.0軟件對油管接頭進行三維建模，來生成直觀的實體模型。其三維實體建模設計操作流程為：運用草圖、拉伸、打孔等命令初步建立塑件模型。其三維實體模型如圖(3-1)所示： 圖3-1三維模型 3.2結構分析 該塑件的結構形狀較為簡單，無過多曲面；無圓角，倒角一處，螺紋一處，分型面設定時較為容易?？傮w為正方形，長為84mm，寬為48mm，高為25mm，壁厚均勻。 3.3表面質(zhì)量分析 該塑件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。 3.4尺寸精度分析 該塑件重要尺寸，如下方的凸臺、上方的通孔均需相配合，尺寸精度取一般精度，查表得ABS標注公差尺寸的一般精度為MT3級。其他次要尺寸的精度等級定為MT5級。由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具相關尺寸加工可以得到保證。制件尺寸選用尺寸精度MT4級,零件的尺寸精度中等，對應的模具相關零件的尺寸加工可以得到保證。從塑件的壁厚來看，壁厚較均勻，有利于制件的成型。 3.5計算塑件體積和質(zhì)量 該產(chǎn)品材料為ABS塑料，其密度為1.02～1.07（g/cm），收縮率為0.003～0.008，計算其平均密度為1.04（g/cm）；平均收縮率為0.005。計算塑件體積：使用UG軟件對塑件三維模型進行分析得塑件體積為V=32.6cm。計算塑件質(zhì)量：M=V×ρ=1.04×32.6=33.9g. 4 選擇注塑機 根據(jù)計算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機為SZ-258/110。 參數(shù)如下表(4-1)： 機型 SZ-258/110 注射容量 258mm 注射重量 277g 注射壓力 161.7MPa 注射行程 162mm 噴嘴凸球半徑 18mm 噴嘴直徑 4mm 鎖模力 1100KN 鎖模行程 340mm 開模行程 700mm 模板尺寸 600×560 導柱間距 410×370 最小容模厚度 150mm 最大容模厚度 360mm 頂出力 27.5KN 頂出行程 80mm 定位環(huán)直徑 110mm 表 4-1 注塑機參數(shù) 5 型腔數(shù)的確定和布局 塑件的生產(chǎn)屬中等批量生產(chǎn)，宜采用多型腔注塑模具，其型腔個數(shù)與注塑機的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關，此外還受制件精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量。 按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)量： N≤(F-Pm×B)/Pm×A （5-1） 其中：F為注塑機的鎖模力（），Pm為型腔內(nèi)的平均壓力（），A為每個制件在分型面上的面積（），B流道和澆道在分型面上的投影面積（），在模具設計前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動分析B為（0.2～0.5）A，常取B=0.35A，熔體內(nèi)的平均壓力取決于注射壓力，一般為25～40MPa實際所需鎖模力應小于選定注塑機的名義鎖模力，為保險起見常用0.8F，則：N≤（0.8F-30×0.35A）/30×A=（0.8×1100000-30×0.35×86×86）/30×86×86 =3.61（個） 注射機注塑量確定型腔數(shù)目： N=（0.8G－C）/V （5-2） 其中：G為注射機的公稱注塑量（），V為單個制件體積（），C為流道和澆口的總體積（）。 生產(chǎn)中每次實際注塑量應為公稱注塑量的0.8倍，同時流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計每個制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1倍，現(xiàn)取C=0.6則： N=0.6G/1.6V=0.375G/V=（0.375×258）/17.5 =5.5（個） 從以上討論可以看到模具的型腔個數(shù)必須取N，N中的較小值，在這里可以選取的個數(shù)是1，2，3，個，而本次設計采用一模多腔結構，并考慮到型腔的布局，故采用一模兩件的方案。即N=2 模具型腔數(shù)目確定后，應考慮型腔的布局。由于該塑件輕而小，只需盡量保證各型腔從總壓力中均等分得所需的型腔壓力，同時均勻充滿，并均衡補料，以保證各塑件的性能、尺寸盡可能一致。型腔和澆注系統(tǒng)投影面積的中心應盡量接近注射機鎖模力的中心，一般與模板中心重合。 如圖(5-1)所示: 圖5-1 型腔布局 6 分型面的位置選擇及設計 模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。應根據(jù)分面選原則和塑件的成型要求來選擇分型面。通常有以下原則： （1）分型面的選擇有利于脫模。分型面應取在塑件尺寸的最大處。而且應使塑件流在動模部分，由于推出機構通常設置在動模的一側，將型芯設置在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脫模。如果塑件的壁厚較大，內(nèi)孔較小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應將凹模也設在動模一側。拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。 （2）分型面的選擇應有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求。 （3）分型面的選擇應有利于成型零件的加工制造。 （4） 分型面應有利于側向抽芯，所以采用中間分型面。如圖(6-1)所示： 圖6-1 分型面 7 模具澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，它是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后，到進入模具型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。澆注系統(tǒng)一般主要由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。用注塑成型方法加工塑料制品時,注塑機噴嘴中熔融的塑料經(jīng)過主流道,分流道,最后通過澆口進入模具型腔,然后經(jīng)過冷卻固化,得到所需要制品。注塑模具的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔為止的塑料熔體的流動的通道。澆注系統(tǒng)在模具中占有非常重要的地位,它的設計合理與否直接對制品的成型起到?jīng)Q定的作用。設計時必須按如下原則： （1）型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。 （2）型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。 （3）系統(tǒng)流道應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大）。盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。 （4）對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。 （5）滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。 （6）澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。 7.1主流道設計 主流道是塑料熔體進入模具型腔時最先經(jīng)過的部分，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。主流道為圓錐體，錐度為2°～4°，對于粘度較大的熔體可以增大到6°。由于ABS塑料流動性稍差，所以主流道進口端的截面直徑取稍大些。取錐度為6°。 主流道小端直徑應比注塑機噴嘴的直徑約大0.5—1mm，型號為SZ-258/110注塑機的噴嘴直徑為：d=4 mm。根據(jù)《塑料模具設計》的公式：D=d+(0.5～1)mm 可知：D=d+(0.5～1)=4mm+(0.5～1)mm=4.5mm～5mm ，取D=5mm。主流道凹球半徑R=噴嘴凸球半徑R+（1-2）mm=18mm+(1-2)mm=19mm-20mm ，取R=20mm 。 主流道大端直徑D=D+2Ltan（α/2）=5+2×14×tan3°=6.5mm。主流道如圖(7-1)所示： 圖7-1 主流道和分流道 7.2分流道設計 由于分流道可將高溫高壓的塑料熔體流向從主流道轉(zhuǎn)換到模腔，所以，設計時不僅要求熔體通過分流道時的溫度下降和壓力損失都應盡可能小，而且還要求分流道能平穩(wěn)均衡地將熔體分配到各個模腔。分流道截面形狀可以是圓形、U型、半圓型、梯形和矩形。在分流道設計中既要減少熔體流動的壓力損失；又要流道的截面積小，以減少熔體的傳熱損失。因此，常用流道的截面積與周長之比來表示流道的效率。該值越大，表示流道的效率越高。要確定梯形截面尺寸，需根據(jù)與圓形截面比表面積相等原則來確定。對于壁厚小于3mm,質(zhì)量在200g以下的塑件，可用下述公式確定分流道的直徑： D = 0.2654W L （7-1） 其中 D為流道直徑（mm）；W為塑件的質(zhì)量（g）；L為分流道的長度（mm）。 此式計算的分流道直徑限于3.2 ～ 9.5 mm。 D=0.2654×17.5×7241=3.5mm＞3.2mm 則其比表面積為（πD）/（πD2/4）=4/D=4/3.2=1.25 設梯形上底為B，高為H，下底為X，其最佳比例H/B=0.84-0.92，取H/B=0.9，X/B=0.7-0.83，取X/B=0.8 。即H=0.9B , X=0.8B 。 7.3澆口的設計 澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。其主要作用是： （1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流。 （2）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.03～0.09，澆口的長度約為0.5mm～2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模是逐步糾正。因點澆口在脫開時會傷塑件的內(nèi)表面在這里是可以的，考慮到點澆口有利澆注系統(tǒng)的廢料和塑件的脫離，所以選取用點繞口。 7.4冷料穴的設計 冷料穴的作用是存放料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。但由于在三板模在第一次分型時就能取出澆注系統(tǒng)的凝料，故冷料穴可設計成無拉料桿的冷料穴。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。 7.5澆注系統(tǒng)凝料體積計算 （1）主流道凝料體積 1/3×60.7×3.14×3.252-1/3×46.7×3.14×2.52=365.56mm3 （2）分流道凝料體積（4+3.2）×3.6/2×72×2+（1/3×83×3.14×2.52-1/3×30×3.14×0.92×2= 2901.29mm3 （3） 澆口凝料體積 由于澆口部分體積很小，可取為0 。 （4） 冷料穴體積 1/3×18.7×3.14×42-1/3×11.7×3.14×2.52=236.62mm3 （5） 澆注系統(tǒng)凝料體積 365.56+2901.29+236.62=3503.47mm3≈3.5cm3 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算（按分流道取其中一個方向計算），流過澆口的體積 ==32.6，流過分流道的體積==32.6，流過主流道的體積=2×=65.2 7.6排氣系統(tǒng)的設計 在注塑模具的設計過程中，必須考慮排氣結構的設計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至會產(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。因該模具為小型模具，且分型面適宜，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，所以無需設計排氣槽。 8 成型零件的結構設計 8.1凹模結構設計 凹模也可以稱為型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形輪廓。按其結構的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部嵌入式、大面積嵌入式等?？傮w來說，整體式強度、剛度好，但不適用于復雜的型腔。整體嵌入式凹模是將結構尺寸較小的整體式凹模嵌入到凹模固定板中進行使用，除具有整體式凹模的優(yōu)點外，還可以節(jié)約貴重模具材料和便于熱處。如下圖(8-1)所示： 圖8-1 型腔 8.2凸模結構設計 凸模是用于成型塑件內(nèi)表面的零部件，與凹模配合，直接接觸成型塑料內(nèi)表面或上下端面。與凹模相類似，凸模也可以分為整體式、整體嵌入式等不同類型。整體式凸模就是把凸模與模板做成整體，結構牢靠、不易變形、成型質(zhì)量好，但當塑件內(nèi)表面形狀復雜時難加工，材料消耗量大，適用于內(nèi)表面形狀簡單的小型凸模。同理，如前所述，根據(jù)外殼塑件的結構特征，同時考慮到加工的難易程度和模具的成本問題，凸模也采用整體嵌入式結構。如下圖(8-2)所示： 圖8-2 型芯 8.3成型零件鋼材的選用 為實現(xiàn)高性能的目的，選用模具材料應具有高耐磨性，高耐蝕性，良好的穩(wěn)定性和良好的導熱性。必須具有一定的強度，表面需要耐磨，淬火變型要小，但不需要耐腐蝕性，因為ABS沒有腐蝕性。可以采用Cr12，經(jīng)過調(diào)質(zhì)，淬火加低溫回火，正火。HRC≥55。 8.4成型零件工作尺寸的計算 凹模的工作尺寸計算 其工作尺寸屬于包容尺寸，盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。 徑向尺寸計算公式： =[] （8-1） 高度尺寸計算公式： =[] （8-2） 其中L為塑件外形最大尺寸；K為塑件的平均收縮率0.005；為塑件的尺寸公差；為模具制造公差，取塑件尺寸公差為1/3—1/6；H為塑件高度方向的最大公差。計算結果如下： =[]=83.88 =[]=47.70 =[]=24.99 凸模的工作尺寸計算 其工作尺寸屬于包容尺寸，盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。徑向尺寸計算公式： =[] （8-3） 高度尺寸計算公式： =[] （8-4） 為塑件外形最大尺寸；為塑件的平均收縮率；為塑件的尺寸公差；為模具制造的公差，取塑件尺寸公差為1/3—1/6；為塑件方向的最大尺寸。計算結果如下： =[]=78.87 =[]=46.71 =[]=22.24 8.5模架的確定和標準件的選用 注射模中的各種固定板、墊塊、支承板及模座等均稱為支承零部件，它們與合模機構組裝，便可構成模具的基本骨架。注射模架的作用就是用來安裝和固定注射模具中的各種功能結構，因此，在設計注射模時，必須保證各種支承零部件有足夠的強度和剛度。根據(jù)所設計的分型面和塑件的尺寸，最終確定本設計選用龍紀簡化型細水口標準模架中的DME-2035模架。 9 合模導向機構的設計 注塑模具的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構主要用于動、定模之間的開合模導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。導向機構的作用如下： 定位作用。模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。 導向作用。合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。承受一定的側向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側壓力，以保證模具的正常工作。若側壓力很大，不能單靠導柱來承擔，需增設錐面定位機構。保持機構運動平穩(wěn)。對于大、中型模具的脫模機構，導向機構有使機構運動靈活平穩(wěn)的作用。 承載作用。當采用脫模板脫模或雙分型面模具時，導柱有承受脫模板和型腔板的作用。 本次設計選用了DME2035型標準模架，其中已包括導向機構。 10 脫模推出機構的設計 從模具中推出塑件及澆注系統(tǒng)凝料的機構稱為脫模機構或推出機構，其基本機構包括推桿、 推桿固定板、推板導套、推板導柱、推板、支承釘和復位桿組成。事實上，脫模機構的分類因成型塑件的形狀、復雜程度以及注射機推出機構形式的不同而異，如按推出零件的類別對機構分類，可以分為推桿推出、推管推出、推件板推出、推塊推出和多元件聯(lián)合推出等；如按機構的推出動作特點來分類，可以分為簡單脫模推出、二次推出、順序推出、雙脫模推出、定模推出以及帶螺紋制品的脫模機構等不同類型；另外還可以按推出動作的動力源，可以分為手動脫模、機動脫模、液壓和氣壓推出等不同類型。 10.1頂出機構的設計原則 （1）頂出機構的運動要準確，可靠，靈活，無卡死現(xiàn)象，機構本身要有足夠的剛度和強度，足以克服托模阻力。 （2）保證在頂出過程中塑件不變性，這是對頂出機構的最基本的要求。在設計時要正確估計塑件對模具粘附力的大小和所在位置，合理的設計頂出部位，使頂出力能均勻合理的分布，要讓塑件能平穩(wěn)的從模具中脫出而不會產(chǎn)生變型。 （3）頂出力的分布應盡量靠近型芯，且定出面積應盡可能大，以防塑件被破壞。 （4）頂出力應作用在不易使塑件產(chǎn)生變形的位置，如加強筋，凸緣，厚壁處等。應盡量避免使頂出力作用在塑件的平面位置上。 （5）若頂出部位需設在塑件使用或裝配的基準面上時，為不影響塑件尺寸和使用，一般使頂桿與塑件接觸部位出凹進塑件0.1mm左右，而頂出桿端面則應高于基準面，否則塑件表面會出現(xiàn)凸起，影響基準面的平整和外觀。 10.2脫模力的計算 本制品屬薄壁塑件，且塑件橫斷面為矩形，故脫模力計算公式如下： = （10-1） 其中：K為查《塑料成形加工與模具》表8－3得1.0035；為矩形制件的平均壁厚2mm；為塑料的彈性模量1800 MPa；為塑料平均成型收縮率0.005；為制件對型芯的包容長度7mm；為模具型芯的脫模斜度1°；為制件與型芯的摩擦因數(shù)0.21； 為塑料的泊松比0.4。 ==322.30 根據(jù)上述原則及本零件的形狀，采用推桿脫模機構：推桿脫模機構是典型的簡單脫模機構，它結構簡單，制造容易且維修方便。它是由推桿，推桿固定板，推桿墊板，支承釘和復位桿所組成。在動模一邊施加一次頂出力，就可實現(xiàn)塑件脫模的機構稱為簡單脫模機構。這是一種最簡單的脫模機構，這些推桿一般只起頂出作用。推桿多用T8A或T10A材料頭部淬火硬度答50HRC以上，表面粗糙度值取0.8。和頂桿孔成H7/f6配合。 11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 高溫塑料熔體在模腔內(nèi)凝固將釋放熱量。注塑模存在一個合適的模具溫度。模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)是使整個成型型腔，在整個批量生產(chǎn)中保持這個合適的溫度。 對制品質(zhì)量的影響 模溫的波動及分布不均勻和模溫的不合適這兩方面會使塑料制品質(zhì)量變壞，模溫直接關系制品的成型收縮率。模溫波動會使批量生產(chǎn)制品尺寸不穩(wěn)定，從而降低制品尺寸精度，甚至出現(xiàn)尺寸誤差過大的廢品，這對成型收縮率較大的結晶型塑料影響更為明顯。 對生產(chǎn)效率的影響 冷卻時間在整個注塑周期中占50﹪-80﹪的時間。在保證塑件質(zhì)量前提下，限制和縮短時間是提高生產(chǎn)效率的關鍵，讓高溫熔體盡快降溫固化，模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)應有較高的冷卻效率，注入模具的塑料熔體具有熱量，又模具傳導，對流和輻射散傳于大氣和注射機僅占5﹪-30﹪，熱量大部分由冷水攜走。 11.1冷卻系統(tǒng)設計原則 （1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； （2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻； （3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應處處相等。當塑件壁厚不均勻時，壁厚處應強化冷卻、水孔應靠近型腔、距離要小，但也不應小于10㎜； （4）澆口處加強冷卻。一般在注射成型時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度越低，因此要加強澆口處的冷卻； （5）應降低進水與出水的溫差。如果進水與出水溫差過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設水孔，使進水與出水溫度差不大于5℃； （6）合理選擇冷卻水道的形式。對收縮大的塑件應沿收縮方向開設冷卻水孔； 合理確定冷卻水管接頭位置。為不影響操作，進出口水管接頭通常設在注射機背面的模具同一側。冷卻水管進出接頭應埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損壞。 11.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算 通常對于中小型模具以及對塑料制品要求不太嚴格時，一般可忽略空氣對流、輻射以及與注射機接觸傳走的熱量，同時也忽略高溫噴嘴頭向模具的接觸傳給型腔的熱。所謂簡單計算就是以塑料熔體釋放出的熱量Q為總熱量，全部由冷卻介質(zhì)傳走。所以本設計屬中小型模具，采用簡單計算方法。具體的計算如下： 塑料傳給模具的熱量： Q =（) （11-1） 其中Q為單位時間內(nèi)塑料傳給模具的熱量（）。為每小時的注射次數(shù)，取n=50 m為每次注射的塑料量（）。C為塑料的比熱容（J/kg·C°），C=1047 J/kg·C°。 為熔融塑料進入模腔的溫度（C°）。為制品脫模溫度（C°）。計算得：Q=50×0.0364×1047×（180-60）=2.29×105（)。 冷卻時所需要的冷卻水量： M = Q/（）（） （11-2） 其中M為通過模具的冷卻水質(zhì)量（）。為導熱系數(shù)。（）為進出水溫度差（C°），不應太大，取3C°。 計算得：M=2.29×105/1055×3=72.35 根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速v與水管道直徑d的關系，確定模具冷卻水道的水道直徑d為： d=（/）（） （11-3） 其中為管道內(nèi)冷卻水的流速，一般取0.8~2.5m/s，取1.6m/s。為水的密度（/） =（4）=7.59。取冷卻水道的直徑d=10 12 有關參數(shù)的校核 12.1注塑機參數(shù)校核 注塑機的最大注塑量應大于制品的質(zhì)量或體積，通常注塑機的實際注塑量為注塑機最大注塑量的80％，塑件的體積=32.6，= 3.5 ，注射機最大注射量258。0.8×258＞17.5×2+3.5，額定注射量大于實際注射量，滿足要求。 12.2注塑機鎖模力校核 其校核公式：FPA。其中P為熔融塑料在型腔內(nèi)的壓力，取ABS常用值30Mpa； A為塑件和澆注系統(tǒng)在模具分型面上的總投影面積，(86×86×2+338)。F=1100000。PA=30×（86×86×2+338）=453900。F ＞PA 故滿足要求。 12.3模具長寬尺寸的校核 模具長×寬為（400×300）mm＜注塑機拉桿尺寸（410×370）mm。故滿足要求。 12.4模具閉合高度的校核 模具實際厚度H=297mm。注塑機最小閉合高度H=150mm。注塑機最大閉合高度H=360mm。 即H>H>H，滿足要求。 12.5開模行程校核 注塑機的開模行程應大于模具開模時取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距，即滿足下式： SH+H+(5~10)。其中 S為注射機開模行程（S=700 ）；H為脫模距離 （H=40）；H為塑件高度+澆注系統(tǒng)高度。（H= 9+71=80）S=700H+H+10=130，所以開模行程滿足要求。 附圖 模架如圖（13-1）所示： 圖13-1 模架 模具裝配圖如圖（13-2）所示： 圖13-2 模具裝配圖 結 論 大學四年的學習即將結束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學四年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。 通過本次對聲控開關面板注塑模具的設計，對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結構特點及設計計算方法，對獨立設計模具具有了一次新的鍛煉。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，在設計中，充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。同時也使我對繪圖軟件UG得到了充分的熟練運用，大大提高了設計的質(zhì)量和效率。 由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 參考文獻 [1] 俞芙芳．塑料成型工藝與模具設計．武漢：華中科技大學出版社，2007． [2] 洪慎章．實用注塑成型及模具設計．北京：機械工業(yè)出版社，2006． [3] 鄧明等．現(xiàn)代模具制造技術．北京：化學工業(yè)出版社，2005． [4] 吳生緒．塑料成形模具設計手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2008． [5] 丁浩.塑料加工基礎.上海：上?？萍汲霭嫔?，1998. 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