茶水杯子的塑料注塑模具設計-注射模含8張CAD圖

茶水杯子的塑料注塑模具設計-注射模含8張CAD圖,茶水,杯子,塑料,注塑,模具設計,注射,cad 摘要 畢業(yè)設計的內(nèi)容主要是對塑料茶杯的注塑模具設計。本次模具設計一共有9個步驟：對塑件進行分析；選擇適合的注塑設備；計算成型的零件尺寸；選擇適合的分型面；設計澆注系統(tǒng)；設計導向機構；設計脫模結構；設計排氣和冷卻系統(tǒng)；最后是選擇適合的模架。在這次模具設計中，主要運用UG和CAD這兩種制圖和分析軟件，運用UG進行計算塑件體積，選取適合的注塑機，對于動定模、澆口、流道、冷料穴、定位圈的設計也需要用到UG。運用CAD來制作二維和三維的模型，比如標準模架、導向機構、脫模機構、排氣系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的設計和動定模底座、動定模板、推桿、推桿固定板、澆口導套和支撐板零件的圖紙設計，合理運用這兩個軟件，進行參數(shù)校核，對于不合理的數(shù)據(jù)加以進一步修改。最后通過查閱相關資料進行設計說明書的撰寫，以求達到嚴謹工作標準。 關鍵詞：塑料；茶杯；注塑機 1 Abstract The content of the graduation project is mainly about the injection mold design of plastic cups. There are 9 steps in this mold design: analysis of plastic parts, selection of suitable injection molding equipment, calculation of formed part dimensions, selection of a suitable parting surface, design of a casting system, design of a guide mechanism, design of a mold release structure, and design of a row Gas and cooling system; the last is to choose the right mold base. In this mold design, the two drawing and analysis softwares, UG and CAD, are mainly used to calculate the volume of plastic parts using UG, and the appropriate injection molding machine is selected. For the dynamic mold, gate, runner, cold material point, positioning The circle design also needs to use UG. Use CAD to create 2D and 3D models, such as standard formwork, guides, ejection mechanism, exhaust system and cooling system design and dynamic mold base, dynamic template, push rod, push rod fixing plate, pouring The drawing design of the guide bush and support plate parts, rational use of these two softwares, parameter checking, and further modification of unreasonable data. Finally, the design specification was written by consulting related materials in order to achieve strict working standards. Keywords：plastic cups injection molding machi 1 目 錄 摘要 1 Abstract 2 1 緒論 1 1.1模具的簡單介紹 1 1.2模具設計的背景及其意義 1 1.3注塑模的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.4模具產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟市場的地位 3 1.5我國模具發(fā)展前景 3 1.6我國模具發(fā)展的建議 4 1.7本設計的目的 4 2 設計說明 5 2.1塑件分析 5 2.1.1 成型塑料件的工藝性分析 5 2.1.2 成型塑件的材料分析 6 2.2 注塑設備的選擇 7 2.2.1估算塑件體積 7 2.2.2 注塑機的選擇 7 2.3成型零件尺寸的計算 8 2.3.1型腔的結構設計 8 2.3.2型芯的結構設計 9 2.3.3 尺寸的計算 9 2.4分型面的選擇 13 2.5 澆注系統(tǒng)的設計 14 2.5.1 澆口套的選用 14 2.5.2分流道的布置 14 2.5.3澆口設計 15 2.6導向機構的設計 16 2.6.1導柱的設計 16 2.6.2 導套的設計 16 2.7脫模結構的設計 17 2.8 排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設計 17 2.8.1排氣系統(tǒng) 17 2.8.2冷卻系統(tǒng)的設計 17 2.9 模架的選擇 19 2 2.10 繪制裝配圖 20 2.11注射機的校核 20 2.11.1 注射量的校核 20 2.11.2 鎖模力的校核 21 2.11.3 模具高度的校核 21 3 設計成果 22 3.1 裝配圖 22 3.2 型芯 23 3.3 型腔 24 3.4 動模板 25 3.5 脫料板 26 3.6 定位圈 26 3.7 澆口套 27 3.8定模座板 28 3.9動模座板 29 結論 30 致謝 32 參考文獻 33 3 1 緒論 1.1模具的簡單介紹 模具是將工業(yè)產(chǎn)品使用一些特定的材料用固定的方式使其成型的一種方法，同時也能大批的生產(chǎn)出擁有固定外形和尺寸的產(chǎn)品。模具生產(chǎn)出的產(chǎn)品比其他方法生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有效率快、準度高、低消耗、小成本的優(yōu)點。模具正常包含動模和定模(或凹模和凸模)兩個部分，兩者都安裝在注塑機上，可以分開也可以閉合。分開的時候取出制件，閉合的時候把原料注入模具型腔成形。在注射機的固定板上安裝定模，在注射機的移動模板上安置動模，注射機上的合模系統(tǒng)在注射成型過程當中帶動其運動。模具的發(fā)展標志著機械制造工業(yè)達到了一定的高度。在制造業(yè)中，它的使用很好的使材料有了一定的形態(tài)和固定流動速率，從而使生產(chǎn)的零件效率高，速度快，而且還減少了材料的使用，從而大大的降低了成本，所以這種制造方式被制造商廣泛的運用。在當前的模具發(fā)展趨勢中，其更加的自動，精密，效率，廣泛和全方位，制作水平和生產(chǎn)周期也得到了很大提升，這些優(yōu)勢使它走上了國際的舞臺[1]。 1.2模具設計的背景及其意義 模具是用來生產(chǎn)大批量同形產(chǎn)品的必須工具，是工業(yè)生產(chǎn)的必須工藝用品。注塑模具是國民經(jīng)濟的基礎。用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品，具有很高的生產(chǎn)效率，優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量，相對較低的成本并且節(jié)約原料，對環(huán)境友好等優(yōu)點。模具已經(jīng)成為了現(xiàn)代工業(yè)中非常重要的工業(yè)手段和發(fā)展方向，因此注塑模具工業(yè)對我國經(jīng)濟發(fā)展有非常積極的作用。 根據(jù)不完全統(tǒng)計，在電器、日用品、玩具等輕工業(yè)行業(yè)中，將近90的零件是依靠注塑模具生產(chǎn)的，在交通工具制造業(yè)，農(nóng)用機制造業(yè)等行業(yè)中，注塑模具所占比例也非常高。自20世紀80年代以來，在發(fā)達國家中，模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)逐漸超過機床行業(yè)，并且差距還在不斷擴大，可見模具行業(yè)對經(jīng)濟發(fā)展有舉足輕重的地位 。 在21世紀的工業(yè)生產(chǎn)中有許多不同的生產(chǎn)形式，其中模具形式是人們可以通過讓原料流過固定形式并將其塑造成適當?shù)男螤顏韯?chuàng)造日常必需品的手段之一。由于模具生產(chǎn)的成本低，生產(chǎn)效率高等特點，已被廣泛應用于汽車，計數(shù)器，船舶，火箭等國家高科技和精密儀器生產(chǎn)的各個部門 [2]。 國外的注塑模具發(fā)展比較早，和國內(nèi)相比也更為先進成熟?，F(xiàn)在的注塑行業(yè)主要向著高效率，多工位，全自動，低成本發(fā)展。例如WP公司成功組合了雙螺桿聚合物玻纖混練技術和活塞注塑成型技術組合，讓多相體系共混和注塑過程可以同時完成，極大地提高了生產(chǎn)效率。In-shot公司開發(fā)的子母螺桿雙色同時高精度注塑技術。這套設備有一個機筒，倆個字母螺桿和倆套傳動系統(tǒng)組成。這個子母螺桿非常特殊，由大螺桿的空腔作為小螺桿的機筒，這倆個螺桿運動相互獨立，注塑的結構也相對的比較簡單，這樣可以有效的降低共塑注塑的設備成本。英國Delcam公司的系列軟件就包括了曲面/實體幾何造型，復雜形體工程圖樣，塑料模具設計，工業(yè)設計的渲染和復雜形體的CAM，藝術造型，逆向工程和復雜形體測量。這種高度集成的軟件，對工業(yè)生產(chǎn)可以提供極大的便利，一個軟件完成設計到檢查的一系列的完整工藝流程，提高生產(chǎn)效率。像這樣的高效率軟件還有很多，包括我們常用的PRO/E、UG等都是由國外公司開發(fā)的軟件，可以說從軟件到硬件，國外注塑模具生產(chǎn)都全面領先于國內(nèi)。隨著日益增多的模具工廠的誕生，該產(chǎn)業(yè)的競爭力也在不斷加劇，為了能夠在其中脫穎而出我們應該持續(xù)學習更新的知識，跟隨科技發(fā)展的步伐，而且最好要掌握各種計算機輔助軟件 。 用于本次注塑模具設計的軟件是UG和CAD，這次是我第一次接觸UG軟件的具體操作和應用。一開始是在書中學習理論知識，然后將理論知識應用在實際的模具設計中，用于計算具體的尺寸，發(fā)現(xiàn)在解決實際問題中不但是我的UG使用水平得到提高，而且還讓我對此類的制圖軟件產(chǎn)生了濃厚的興趣，從而更好地使本次畢業(yè)設計得到完成[3]。 1.3注塑模的發(fā)展現(xiàn)狀 注射成型這一方法被非常廣泛的應用在塑件成型中，其具體方法是用加壓工具將已經(jīng)加熱熔化的高粘度塑料材料高壓注入模具的型腔中，然后通過低溫冷卻和凝態(tài)固化將其與模具件分離，使塑料材料成為我們預期的形狀和尺寸。由此我們便可知道，企業(yè)在市場競爭中，重視的是產(chǎn)量、產(chǎn)品的品質(zhì)、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，這也是他們產(chǎn)品所努力的方向。 在如今高科技又現(xiàn)代化的時代，模具制造的商品已經(jīng)取代原有的商品對人們物質(zhì)滿足的需求，從而使模具和人們的生活休戚相關。在近五十年以來，我國的工業(yè)水平有了很大的提高，特別是塑料模具工業(yè)，有了飛速的發(fā)展。在工業(yè)，農(nóng)業(yè)和我們的日常生活中等方方面面，都運用到了模具。大到國防，航天，汽車，機械制造，小到日常生活，隨處可見塑料模具，其良好的質(zhì)量和生產(chǎn)速度得到了人們認可。因此，模具行業(yè)的興衰與人們的生存息息相關，例如我們通常使用的手機和電腦以及車輛。我國塑料模具行業(yè)的發(fā)展具有廣闊的前景，由于我國經(jīng)濟正處于五年計劃的發(fā)展階段，再加上經(jīng)濟的全球化，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和時機。在這個信息化的時代，制造業(yè)和信息聯(lián)系緊密。隨著網(wǎng)絡的發(fā)展和程序軟件的開發(fā)，使得模具設計的速度得到了很大的提高，將制造業(yè)和信息實現(xiàn)了一體化。將來，我國的模具產(chǎn)品也將朝著效率，準確，復雜，自動，信息化和數(shù)字化這一目標來發(fā)展。 從八十年代開始，國外的注塑模技術發(fā)展十分迅疾。他們制造的模具更加的集成，網(wǎng)絡，整體，在追求生產(chǎn)速率的同時也進一步提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。國外發(fā)達國家對發(fā)展塑料模很關注，制造業(yè)中有30%-40%的比例來自模具制造，其重視程度顯而易見。歐美的一些國家，他們的工業(yè)革命到來的比較早，當時國家的局勢也相對比較穩(wěn)定，這也正是他們模具工業(yè)發(fā)整得早的最根本原因[4]。 1.4模具產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟市場的地位 模具的作用是通過容器來引導固體或液體物質(zhì)流動到設計好的型腔中，形成固體的設計好的形狀。質(zhì)量高，塑件成型好，生產(chǎn)效率快都是使用模具生產(chǎn)零件的有點，因此模具在中小零件的制造上得到了廣泛應用。 模具已經(jīng)成為全世界都公認的最重要的產(chǎn)業(yè)之一，模具行業(yè)的發(fā)展不僅促使研究人員不斷開發(fā)新產(chǎn)品，而且也在持續(xù)提升一個國家的整體制造能力 。 汽車和摩托車的銷售量和銷售額在模具產(chǎn)業(yè)中占比非常高，因此在對于汽車和摩托車的零件的模具開發(fā)還將增加。另一方面中國人口眾多，對交通運輸需求量很大，于是我國更加重視對汽車和摩托車零配件模具的生產(chǎn)和設計。由于汽車和摩托車的類型很多并且經(jīng)濟性也很大，所以作為新中國的支柱產(chǎn)業(yè)，國家的政策也是大幅度的先其有利的一面傾斜。一輛交通工具具有非常多的零部件，隨便一個部位的模具數(shù)量也能達到上千甚至上萬，而且價值也是不可計量的。一輛汽車會有許多種不同的型號，因此導致其上的模具也需要不斷更新?lián)Q代，被換掉的模具數(shù)量可能會達到百分之八九十，這種情況發(fā)生在高速發(fā)展的我國是最常見的，因為我國對于汽車等交通工具零部件的產(chǎn)量是最高的，對于模具的淘汰速度也是最快的，我國也在面臨很大的挑戰(zhàn) [5]。 1.5我國模具發(fā)展前景 自從義務教育普及完成后，普通的工人都具備了一定的知識基礎。加上高等教育的普及，普通人才的數(shù)量大大增加，這也造成了現(xiàn)在企業(yè)越來越不缺普通人才，而對高端人才的需求缺日益旺盛，現(xiàn)在的注塑模具行業(yè)正快速發(fā)展，正是加入的最好時機。只要用心鉆研認真學習，一定可以在這個行業(yè)取得成功 模具行業(yè)已經(jīng)來到了轉型的關鍵時刻?，F(xiàn)在3D打印技術的快速發(fā)展和技術的日益成熟，已經(jīng)在產(chǎn)率和精度上拉近了和注塑模具的差距，外加開模的制造和維護成本非常高昂，而3D打印技術的基礎成本只有打印機本身，無論是靈活性還是初期成本都遠低于注塑模具，所以注塑模具行業(yè)受到了不小的沖擊，而國內(nèi)的注塑模具精度普遍不高，導致和3D打印產(chǎn)品的質(zhì)量差距小，更是成為國內(nèi)注塑模具行業(yè)遇到的老大難問題。于此同時，注塑生產(chǎn)作為一種污染較大的行業(yè)，政府對高污染行業(yè)的限制只會變得越來越嚴格。對后期排污的處理的限制也會越來越多，也會增加工業(yè)生產(chǎn)的成本，這對注塑行業(yè)是非常不利。所以注塑行業(yè)想要發(fā)展，必須走向技術導向，提高精度、提高生產(chǎn)效率、降低廢料率提高材料利用率是未來注塑模具行業(yè)的必然發(fā)展趨勢，所以高端人才對于模具行業(yè)正變得越來越不可或缺甚至成為這個行業(yè)的主導。 仿真技術也是模具行業(yè)的模具發(fā)展趨勢。現(xiàn)代仿真技術已經(jīng)很發(fā)達了，用模擬仿真軟件模擬產(chǎn)品，不需要實際生產(chǎn)就能了解產(chǎn)品的大致質(zhì)量，對于開模成本極為高昂的注塑行業(yè)來說，這無疑減少了生產(chǎn)成本，可以降低產(chǎn)品價格而帶來更多的利潤]。俗話說的好，好馬配好鞍，在技術手段日新月異，在軟件功能日漸完善的今天，用于生產(chǎn)的硬件設備也需要升級換代來匹配生產(chǎn)軟件，加工機械的自動化，集成化，一體化是必然趨勢，在購買國外成熟產(chǎn)品的同時，也要研發(fā)屬于我們自己的拳頭產(chǎn)品，倆手都要抓，倆手都要硬[6]。 1.6我國模具發(fā)展的建議 盡管中國模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但技術仍有待提高。它仍然低于國外發(fā)達國家的平均水平。我國仍經(jīng)常從其他工業(yè)發(fā)的的國家和其他發(fā)達國家進口價格高昂的模具樣品和模具設備，或者花費天價買斷模具技術，所以我國應該有一個對于模具生產(chǎn)方面的創(chuàng)新計劃： （1）對于模具標準件進行大力推廣，將標準尺寸用于一切模具產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的硬性標準； （2）加大對于新型模具的研究力度； （3）應用等各種高端技術，以此來提高模具的生產(chǎn)效率和水平； （4）關注世界上其他國家發(fā)展模具產(chǎn)業(yè)的方法，學習其技術[7]。 1.7本設計的目的 在這次的畢業(yè)設計中，我通過對CAD、UG、Word等軟件和專業(yè)知識的熟練運用，成功完成了此次的設計和論文的書寫， 而且從這次對茶杯塑件的模具設計中學習到一般塑料制品的設計和成型工藝，基本上了解和掌握了對于一般塑料制品的設計能力和成型模具的能力，塑料產(chǎn)品質(zhì)量分析和工藝改進也有所了解，而且提高了塑料模具結構設計能力，理解形狀設計通常使用商業(yè)軟件結合實際設計 。本次設計也成功的鍛煉了我總結知識的能力，使我的耐心得到了很大程度的磨練。 32 2 設計說明 2.1塑件分析 2.1.1 成型塑料件的工藝性分析 本次設計的產(chǎn)品是水杯，塑件的尺寸和形狀如下圖: 圖2-1 塑件圖 （1） 塑件的外形尺寸不大，精度的要求也不高，所以本塑件采用IT4級精度。 （2）塑件的表面要求光潔無毛刺，所以我選擇pp為我的塑件原材料，因為pp有良好的加工特性，物理、化學性能穩(wěn)定，而且易于塑件的成型，能夠保證塑件的基本尺寸穩(wěn)定，也能夠保證其表面光潔，所以選用pp材料符合本次設計要求[8]。 2.1.2 成型塑件的材料分析 PP材料的化學名稱是聚丙烯，也可以叫做百折膠。其質(zhì)量很輕，能夠漂浮在水面上。它的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)都比較優(yōu)良，比如較高的耐磨、耐高溫性和結晶度，衛(wèi)生性能和高溫沖擊性比較好，化學穩(wěn)定性也很高，不輕易變性，并且無毒，對人體無害，能夠在100℃左右使用，其抗疲勞性能和延伸性能也都很突出，可是說是本次模具設計的最好選擇。PP材料的用途也很廣泛，可用于一些常見的廚房用品，比如餐具、微波爐盆；或者一些家庭生活用品，比如塑料桶、盆、編織袋、保溫瓶外殼等；再或者是各類工業(yè)元件，比如法蘭，接頭，齒輪，把手等，可謂是無處不在。雖然PP材料的優(yōu)點很多，但是容易氧化老化卻是它最大的弊端，因此，為了解決這一問題，我決定在PP材料中加入紫外光吸收劑與抗氧化劑等來用以克服其這一缺點[9]。 2.2 注塑設備的選擇 2.2.1估算塑件體積 用UG軟件對塑件進行成型后，單機測量體命令，可以直接得出塑件的體積 圖2-2 體積計算 V=28cm3 2.2.2 注塑機的選擇 在實際加工生產(chǎn)中，注塑機的實際注塑量理論上是注塑機額定注塑量的80％左右。即有Vs≦aV1 式中： V1 —— 理論/cm3 ; VS —— 實際 /cm3; a —— 0.8。 經(jīng)過計算可得實際注塑量V總=1.2n V塑=1.2×2×28=67.2 依據(jù)以上的計算結果得出在一次注射過程當中注入模具型腔的塑料的總體積為67.2，由參考文獻V公= V總/0.8=67.2/0.8=84。 通過查找資料和對塑件結構和體積的分析，最后我選取了XS-ZY500型注射機。主要參數(shù)如下表： 表2-1 XS-ZY-500型注射機參數(shù) 項目 XS-ZY-500 結構形式 立 理論注射容量/cm3 500 螺桿（柱塞）直徑/mm 65 注射壓力/Mpa 104 鎖模力/KN 3500 拉桿內(nèi)間距/mm 540×440 移模行程/mm 500 最大模具厚度/mm 450 最小模具厚度/mm 300 噴嘴球半徑/mm 14 噴嘴口孔徑/mm Ф3 2.3成型零件尺寸的計算 2.3.1型腔的結構設計 型腔作為加工零件的重要部分，是隨著塑料件的外觀構造和制造方式而變化。它有強度很高，剛性很好等優(yōu)點，考慮塑件的結構較小，所以設計了組合式結構。我選擇型腔的材料是CrWMn，因為CrWMn的材料的耐磨性很好，經(jīng)過熱處理后的變形程度也是比較小[10]。 圖2-3 型腔 2.3.2型芯的結構設計 型芯同型腔一樣，屬于模具中重要的零部件，此次的塑件的設計屬于簡單零件，可以使用一模兩腔的結構來制造。在型芯的結構上，相對于整體式，組合式結構更加適用于制造設計等工作。對于塑件的設計，考慮到整體費用低，加工方便等因素考慮，型芯采用組合式結構來進行設計[11]。型芯我選擇的材料也是CrWMn。 圖2-4 型芯 2.3.3 尺寸的計算 一般情況下成型零件的尺寸均按平均值法計算，該塑件的材料PP收縮率為1%~2.5 %,通過計算平均收縮率為1.75%。 表2-2 公差數(shù)值表[12] 基本尺寸 精 度 等 級 公 差 數(shù) 值 精度等級表 表2-3精度尺寸的選用 類別 塑件種類 建議采用的精度等級 高精度 一般精度 低精度 PP 我們設計的模具尺寸可按精度等級級。 由于本次設計的茶杯選用4級精度，，屬于一般精度制品一類，所以凸凹模高度尺寸、徑向尺寸、深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.5~0.75的范圍之內(nèi)浮動。由于一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT７～IT８級，所以根據(jù)凸凹模各處工作尺寸的制做公差綜合參考，相關具體計算如下： (一)、關于型腔徑向尺寸的計算： ---- 代表凹模長度、寬度 ----- 代表塑件長度、寬度 ---- 代表塑料的平均收縮率（％） Δ ----- 代表塑件公差值,單位：mm ----- 代表凹模制造公差，單位：mm 由： 又查表知處于4級精度時塑件公差值是 由于： 得： 則： (二)、型腔深度尺寸的計算： 凹模深度尺寸一樣用平均收縮率法計算： ---- 代表凹模深度 ----- 代表凹模深度制造公差 其余符號同上 由： 取4級精度時后 由知道： 則： (一)型芯長度、寬度尺寸的計算 用平均收縮率的法計算： ---- 代表型芯長度、寬度的尺寸（mm） ---- 代表型芯長度、寬度制造的公差（mm） 其余符號同上 由： 取第4級的精度時后 由知道： 則： (二) 型芯高度尺寸的計算 用平均收縮率的方法計算： ---- 代表型芯的高度的尺寸（mm） ----- 代表型芯的高度的制造的公差（mm） 其余符號同上 由： 取4級精度時 由得： 則： 2.4分型面的選擇 分型面的設計與選擇對于模具設計來說可以是非常重要的一步，能否正確選擇分型面的位置是對所成型的塑件能夠達到技術標準、模具結構是否合理起到?jīng)Q定性的作用。通常一般分型面的位置都選擇在所成型塑件的最大面積所在的平面，也是動定模的結合面。所選擇的分型面要有利于塑件的脫模和排氣，而且不能破壞零件的外部結構、保證模具結構要合理等為選擇基準。正常動定模打開以后，分型面是要留在動模這邊，因此塑件的型芯最好是在動模一側。因為這次塑件的結構比不是很復雜，所以設計為單分型面[13]。如圖所示。 圖2-5分型面 2.5 澆注系統(tǒng)的設計 2.5.1 澆口套的選用 澆口套的選擇可以依據(jù)不同的模架大小來選擇適合的澆口套。設計的澆口套要能夠讓注塑機準確的定位、不會偏移模具，也要保證冷凝料能夠方便的取出。通過向老師咨詢我的澆口套的材料選擇為T8A，所選澆口套如圖所示： 圖2-6澆口套主流道 2.5.2分流道的布置 分流道就是要按照塑件的結構形式、基本尺寸來設計，本次設計的塑件結構較為簡單，熔體易于填充。同時分流道也是主流道和型腔連接渠道，所以長度要適中，要減少折彎。設計時要能使熔體均勻的流到兩個腔內(nèi)，并且不要讓熔體的溫度下降太多，所以采用平衡式分流道[14]。 圖2-7 分流道 2.5.3澆口設計 在試模時，適當時調(diào)整澆口的位置和大小，來增強熔接的強度，使其更為嚴謹。澆注口的設計過程中，首先，盡可能的縮短流動距離，讓塑料熔體流動到型腔的時間適當減小，溫度下降變慢，壓力損失減小。影響塑件強度因素是塑料熔體由澆口進入型腔時，由于分流作用，將會分成兩路或者多路熔體流入各個型腔。最終在一個地方流到一起，前端料存在氣體，產(chǎn)生了熔接痕跡，降低了塑件強度。 因為本設計中塑件外表面質(zhì)量要求比較高，所以采用點澆口[15]。如圖所示： 圖2-8 澆口 2.6導向機構的設計 在模具的周圍分布著導向機構，并且導向機構的中心到模具的邊緣必須要有一定的距離，用來防止模具發(fā)生變形。設計導向機構是用來將動模和定模這兩個部分在發(fā)生不偏差的情況下進行無縫組裝或者是模內(nèi)其他的零件的組裝，讓制作出來的產(chǎn)品能夠達到所要求的標準精度和尺寸，同時也能夠避免模具內(nèi)部發(fā)生碰撞和干擾現(xiàn)象，以此來更好地做出模具所需要的形狀。 2.6.1導柱的設計 導柱的設計原則：其中心到模具最邊緣的地方要有一個導柱直徑以上的距離，一般情況下都會把導柱安設在和中心線大約 1/3之一的位置上。并且其和導套配合的地方最好設計成錐形，并且要比凸模高，只有這樣才能保證能夠順利進行開合模。 UG中的mold模塊中有標準模架，此次設計的塑件模架部分采用龍記標準模架，其結構參數(shù)可以直接在UG模架庫中選取。 圖2-9導柱 2.6.2 導套的設計 根據(jù)結構構造的影響因素，設計下圖的導套結構，保證模具的各塊板件運動時，減少導柱與模板之間的摩擦力。如圖所示： 圖2-10導套 2.7脫模結構的設計 脫模機構的設計也是本次設計的重要一項環(huán)節(jié)，脫模機構設計的好壞影響著塑件的質(zhì)量。因為塑件的尺寸比較小，結構簡單，所以用推桿脫模就能符合要求。為了使塑件不會因為脫模而發(fā)生形變，所以推桿的分布要均勻，并且要作用在塑件強度比較大的地方，否則會使塑件的外表發(fā)生變化。并且推桿的設計要靈活，有足夠的硬度，這樣才能保證其順利脫模。因此，根據(jù)塑料部件的內(nèi)部結構，模具結構的脫模機構的作用主要是用于將產(chǎn)品推出模具外。如圖所示： 圖2-11推桿 2.8 排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設計 2.8.1排氣系統(tǒng) 一般在注塑成型中都會產(chǎn)生氣體，都會設置排氣機構，排氣的方式有很多種，例如可以在分型面上開幾個排氣槽等，但是因為塑件的體積較小，所以我直接采用推桿與分型面之間的間隙進行排氣，這樣比較方便。 2.8.2冷卻系統(tǒng)的設計 在正常設計中，為了避免所制作的塑件零件在脫模的時候產(chǎn)生變形或者翹曲，而且為了使產(chǎn)品的外觀更加無瑕疵、美觀和縮減設計模具成型所需要的時間，要求在距離模具零件比較近的方位比如型腔或型芯上方設計水路，目的是通過流淌的冷水流作用帶走模具所產(chǎn)生的高溫，達到水冷的效果，降低溫度。 因為在注塑過程當中，溫度是影響模具生產(chǎn)效率和塑料制模質(zhì)量的重要因素，并且根據(jù)許多塑料成型的工藝及成型性能要求的不同特征，模具對于溫度的要求也會有所不同，比如普通的塑料只能在低于60℃的溫度下注入到模具中。溫度下降被引入到循環(huán)的冷卻劑，會將熱量帶走，模具的冷卻劑通常使用水，除了冷卻水還有壓縮空氣冷卻，冷卻水是最常見的一種，從而使水在其中循環(huán)，帶走熱量，直到保持所需的模具溫度。因為水的熱容量大，熱傳導性好，而且成本低，所以水是作為冷卻劑的最佳選擇。 該注塑模的冷卻系統(tǒng)設計為單支路運水，如圖所示： 圖2-12水路布置 2.9 模架的選擇 模架的選擇一般要大一些，因為模架是很多零件組合而成的，根據(jù)塑件的尺寸以及一些其他成型零件的尺寸，來計算出模架的各個模板的厚度。因為我們本次的設計選擇的點澆口，所以模架最好是選用細水口的，經(jīng)最后的計算，選用模架為龍記FCI-3030-A100-B70-C120-L320。 圖2-13模架 2.10 繪制裝配圖 總裝配圖如圖所示： 圖2-14總裝配圖 工作原理：開模時，從分型面分開，由注塑機頂桿推動模具中脫模系統(tǒng)的推板上下移動，導柱與導套互相配合，讓模具移 動有一個定位導向作用，在推出塑件的同時，主流道凝料由拉料桿推出。合模時，由模具中復位機構復位桿起到準確定位 的作用，讓上模整體在導柱導套的定位下，回到原始位置，然后循環(huán)往復。 2.11注射機的校核 2.11.1 注射量的校核 在實際加工生產(chǎn)中，注塑機的實際注塑量理論上是注塑機額定注塑量的80％左右。即有Vs≦aV1 式中： V1 —— 理論/cm3 ; VS —— 實際/ cm3; a —— 0.8。 經(jīng)過計算可得實際注塑量V總=1.2n V塑=1.2×2×28=67.2 所以合格 2.11.2 鎖模力的校核 由 經(jīng)查《模具設計指導》表6-5塑料成型時的注射壓力=60~90Mp pF 式中 p —— 塑料成型時型腔壓力 塑料的型腔壓力p=90Mpa F —— 澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和,單位： 各型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積是 F=（3.14×352×2）=7693 pF=907693≈692KN 因為=3500KN> pF=692KN 所以合格 2.11.3 模具高度的校核 如果在實際生產(chǎn)中，模具的厚度能夠達到這個條件，那么就在注射機的首能承受范圍之內(nèi)。由于本次模具設計的厚度是，查表3-1可以得到此次使用的注射機的最大安裝模具厚度是，而且最小安裝模具的厚度也能達到，所以完全符合上面所講的條件 。 3 設計成果 3.1 裝配圖 圖3-1總裝備圖 3.2 型芯 圖3-2型芯 型芯使用一模兩腔的結構來制造，采用組合式結構來進行設計，型芯的選材是CrwMn。 3.3 型腔 圖3-3型腔 型腔設計為組合式結構，選擇型腔的材料是CrwMn。 3.4 動模板 圖3-4動模板 3.5 脫料板 圖3-5脫料板 3.6 定位圈 圖3-6定位圈 3.7 澆口套 圖3-7澆口套 澆口套的選擇可以依據(jù)不同的模架大小來選擇適合的澆口套。通過向老師咨詢我的澆口套的材料選擇為T8A。 3.8定模座板 圖3-8定模座板 3.9動模座板 圖3-9動模座板 結論 首先是關于選用何種塑料作為本次設計的原料的問題，經(jīng)過市場調(diào)查和實際的塑料塑件的工藝性分析檢驗之后，確定選用既環(huán)保又高效的PP材料作為原料。 第二步就是確定所做塑料茶杯的大小尺寸，考慮到實用性和穩(wěn)定性，最后確定大小為上口直徑69.8mm，下底直徑55.8mm，高67.9mm。確定了大小之后，根據(jù)所掌握的知識，確定選用XS-ZY-500型注塑機，能夠正好達到所需的要求。 第三步是計算各種成型零件的尺寸，其中有型腔和型芯的大小，考慮到本次選材為PP材料，選用其平均收縮率1.75%，而且設計的模具的精度級為4級，所以材料用的是CrwMn，最后根據(jù)書中所學到的計算方法，計算出其中各類零件的大小尺寸。 第四步是選擇動模和定模之間的分型面，又因為這次設計的模具是塑料茶杯，設計屬于比較簡單的類型，所以選擇單分型面就已經(jīng)足夠。 第五步是設計澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)包括澆口，澆口套和分流道。首先是根據(jù)與老師討論，了解到選用T8A為材料做的澆口套是本次設計的最佳方案，能夠做到準確定位和方便取出冷凝后的模具。其次是分流道的布置，因為要讓熱熔的塑料液體均勻的流入型腔內(nèi)，所以采用平衡式分流道設計，不僅能夠保證熔體均勻流入型腔，而且能夠使其在流動的時候溫度下降減少。最后是澆注口的設計，因為本次設計的茶杯塑件外表面要求較高，所以采用點澆口設計，這樣既能熔體流動距離又能增加最后成型塑件的強度。 第六步是導向機構的設計，分為導柱和導套的設計。關于導柱，在使用UG軟件計算塑件尺寸的過程中，已經(jīng)推出來可以使用龍記標準模架，然后生成配套的導柱，使其能夠順利的進行開合模。而導套則是用來減少個模板運動時導柱與模板之間的摩擦力，所以選用具有較光滑面的材料。 第七步是脫模結構的設計，也是最重要的一步。由于茶杯結構簡單，所以選用推桿脫模就能夠達到使用標準，，但是要保證推桿的硬度和設計的靈活性要大，才能將模具順利的推出來。 最后是排氣和冷卻系統(tǒng)的設計。本次設計的模具為茶杯，屬于小件，所以選用較為簡單的排氣方式，就是利用推桿和分型面之間的間隙進行排氣即可。而因為本次設計經(jīng)費有限，所以冷卻系統(tǒng)就選用最常見的，但是效果也不差的水冷來進行對模具的冷卻。 設計完了整個裝置之后，就是校核和繪制圖紙。其中校核是有三個方面，一是注射量的校核，二是鎖模力的校核，三是模具高度的校核，完成校核之后就可以開始繪制圖紙。圖紙有零件圖和裝配圖，大小總共加起來會有三張A0圖紙的大小。 致謝 通過這次畢業(yè)設計，我的收貨是十分豐富的。整個設計過程中，是大學四年生活中最難忘最獨特的時光。設計中常常會遇到許多棘手的問題，這些問題讓我懂得了什么叫科研精神，也讓我體會到對待每一件事情都要認真和不茍。這次設計不僅運用到了書本上的理論知識，更是與實際相結合的成果，讓我解決實際問題的能力得到了質(zhì)的飛躍。 在這里我要感謝我的指導老師何紹華教授，在這段時間里給予我了很大的幫助。帶著我一步一步的獨立完成整個設計方案?！昂＜{百川，有容乃大；壁立千仞，無欲則剛”何紹華教授的諄諄教誨，無微不至的關心使我銘記在心，永生難忘。在這里由衷感謝何紹華老師的無私付出和默默奉獻！ 同時，我還要感謝跟我同組的各位同學，在我遇到不懂得小問題時，他們也給予了我及時的幫助。謝謝同學們的幫助！謝謝你們！ 參考文獻 [1]夏江梅主編.塑料成型模具與設備[D].機械工業(yè)出版社,2005. [2]張維合主編.注塑模具設計實用手冊[D].化學工業(yè)出版社,2011. [3]張孝民主編.塑料模具技術[D].機械工業(yè)出版社,2003. [4]付偉主編.注塑模具設計原則、要點及實例解析[D].機械工業(yè)出版社，2010. [5]葉久新，王群主編. 塑料成型工藝及模具設計[D].機械工業(yè)出版社,2008. [6]邵洪旭. 《材料成型工藝與模具設計》課程改革探索[J].武漢工程職業(yè)技術學院學報，2017，29（4）：76-78 [7]張永輝，崔一. CAD/CAE技術在塑料模具設計中的應用[J].工程塑料應用報，2017，45（2）：125-127 [8]袁小會，程婧璠，劉桂花. 基于Pro/E彎角蓋的注射模設計[J].現(xiàn)代職業(yè)教育報，2015，42：42 [9]王丹，崔艷梅. 塑料茶杯蓋造型及注塑模具結構設計[J].科技前沿報，2015，1-3 [10]華斌，楊榮偉, 塑料模具加工工藝的發(fā)展趨勢分析[J].工業(yè)指南報，2016，136 [11]蔣俏猛，李惠平，塑料模具設計中影響設計效率的因素及對策[J]，科技與企業(yè)，2016，186 [12]Li Fen Han，Research on Knowledge-Based Injection Mould Project Design System[J]，Advanced Materials Research，2012，1411-1416 [13]朱圓圓，注塑模結構設計及注塑成型數(shù)值模擬研究[D]，：大學，2009. [14]JANSEN K M B. Heat transfer in injection moulding systems with insulation layers and heating[J]，Advanced Materials Research，1995，309-316 [15]吳成龍，基于3D打印的隨形冷卻水道注塑模設計與制造技術研究[D]，上海：華南理工大學，2015 32 32