長接頭注塑模設計

長接頭注塑模設計,接頭,注塑,設計 河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 學生姓名 曹漢龍 學 號 0312101 指導教師 楊占堯 選題情況 課題名稱 長接頭注塑模設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名：曹漢龍 學 號：0312101 專 業(yè)：模具設計與制造 設計(論文)題目：長接頭注塑模設計 指導教師：楊占堯教授 2006年 04 月 10 日 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1500字左右（本科生200字左右）的文獻綜述(包括目前該課題在國內外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))： 文 獻 綜 述 塑料制品在日常生活中是常常見到的，如在家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車工業(yè)、日用五金、通信器材以及醫(yī)療器械等眾多領域，塑料制品的使用比例正迅猛增加。這主要是因為以下原因：第一，塑料與金屬材料相比有許多優(yōu)點：容易加工，生產效率高；節(jié)約能源，絕緣性能好；質量輕，相對密度為1.0～1.4，比鋁輕一半，比鋼輕3/4，比強度高，具有突出的耐磨、耐腐蝕性等；第二，在日用和工業(yè)產品中，一個設計合理的塑料制品往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結構件，加上利用工程塑料特有的性質，可以一次成型非常復雜的形狀，并且還能設計成卡裝結構，從而減少產品中裝配的各種緊固件，降低了金屬材料消耗量和加工及裝配工時；第三，注塑加工是塑料加工中普遍采用的方法之一。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制品數(shù)量比其他常規(guī)的金屬成型方法要大得多。由于注塑成型加工不僅產量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)的生產，并且具有穩(wěn)定的尺寸，容易實現(xiàn)生產的自動化和高速化，具有極高的經(jīng)濟效益。因此目前工業(yè)產品非金屬化、金屬制品塑料化的趨勢日益明顯。 獲得注塑制品的過程，稱之為注塑成型或者注射成型，或者簡單的稱之為注塑。注塑成型的基本過程是：顆粒狀的高分子材料（以下簡稱為塑料）經(jīng)過注塑機螺桿的擠壓和加熱，成為熔融狀態(tài)的可以流動的熔體。在螺桿的推動下，塑料熔體通過注塑機的噴嘴、模具的主流道、分流道和澆口進入模具型腔，成型出具有一定形狀和尺寸制品的過程。注塑的結果是生產出符合用戶要求的塑料制品。 要想取得合格的制品，必須要有設計合理、制造精良的模具，還需要有何該模具配套的先進的注射設備（注塑機）以及合理的加工工藝。因此人們常將，模具、注塑機以及工藝稱之為注塑過程得以順利進行的三個基本要素。 作為注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具，在質量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產效率等方面的惡水平高低，直接影響產品的質量、產量 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 成本及產品的更新?lián)Q代，并最終決定著企業(yè)在市場競爭中的反映能力和速度。 與其他機械行業(yè)相比，模具制造業(yè)主要有以下三個特點： 第一，模具不能像其他機械產品那樣可作為基本定型的商品隨時都可以在市場上買到。這是因為每副模具都是針對特定的塑料制品的規(guī)格而產生的，由于塑料制品的形狀、尺寸各異，差距甚大，其模具結構也是大相徑庭，所以模具制造不可能形成批量生產。換句話說，模具是單件生產的。因此，模具的設計、制造成本都較高。 第二，因為注塑模具是為產品中的塑料制品而訂制的，作為產品，除質量、價格等因素之外，很重要的一點就是需要盡快地投放市場，所以對于為塑料制品而特殊訂制的模具來說，其制造周期一定要短。 第三，模具制造是一項技術性很強的工作，其加工過程集中了機械制造中的諸多先進技術的部分精華與鉗工技術的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術水平，這種技術工人對模具單件生產方式組織均衡生產來說是非常重要的。 對于采用注塑成型加工方法生產塑料制品來說，合理的成型工藝既是三個基本要素中的加工工藝。所謂成型工藝，簡單來說就是將壓力、溫度、時間（速度）三大要素組成最合理的搭配。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要想確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素很多，除制品的形狀、模具結構、注塑設備、原材料等之外，電壓的波動、環(huán)境溫度的變化對成型都有一定的影響。到目前為止，建立最佳的成型工藝尚無簡便可靠的辦法，大多需要操作者具有很豐富的實踐經(jīng)驗與耐心，根據(jù)塑料制品在成型過程出現(xiàn)的具體問體認真調查，才能確立一個理想的成型工藝，高效率、高質量地生產出合格的塑料制品。 隨著市場競爭的激烈化，客戶對于產品的質量要求越來越高，生產速度要求越來越快。這些要求推動人們不斷設計技術更加先進，生產效率更加高的注塑機，同時設計結構更加合理，性能更加穩(wěn)定的注塑模具，并尋求更為合理的注塑工藝，以滿足這方面的要求。 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進度安排等）： 為了能夠使我們在畢業(yè)后的工作過程中能夠獨立分析和解決實際問題，在三年的學習將要結束的時候，學校安排了“畢業(yè)設計”這個實踐環(huán)節(jié)。本設計題目為“長接頭注塑?！薄? 在設計中經(jīng)過分析該制件的體積和質量都較大，選用了“一模一腔”的型腔排列方式。由于制件有側孔，需要設置側向分型抽芯機構，本模具中采用了斜導板側向分型抽芯機構；在頂出機構的設計中，由于該制件的側向分型是用型芯抽芯，脫模力不是很大，采用了頂桿脫模，就能滿足要求了。在合模時頂桿必須在側型芯復位時提前退回原位，為避免側型芯與頂桿在合模過程中發(fā)生干涉，設置了彈簧式優(yōu)先復位機構，需要注意的是選用的彈簧要有迫使頂出機構復位的足夠力矩。 畢業(yè)設計是塑料模設計課程重要的綜合性和實踐性教學環(huán)節(jié)。現(xiàn)將本設計的進度表安排如下： 該課題的進度安排如下： （1）熟悉設計要求及分析制件圖…………………………………………1天 （2）借閱參考資料…………………………………………………………1天 （3）模具主要設計計算……………………………………………………2天 （4）模具總體設計…………………………………………………………2天 （5）模具主要零部件設計…………………………………………………4天 （6）模具裝配圖的確定及工作原理………………………………………2天 （7）注塑工藝確定及其過程中的問題及解決措施………………………1天 （8）電子文檔的制作………………………………………………………6天 （9）模具裝配圖及零件圖的繪制…………………………………………7天 （10）其他 …………………………………………………………………2天 通過這次設計使我在復習先修知識，對一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。同時通過查閱《塑料成型工藝及模具簡明手冊》、《塑料成型工藝與模設計》、《實用注塑模設計手冊》等文獻學到了許多新知識、新理論與設計經(jīng)驗。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 論文題目：長接頭注塑模具設計 系 部： 材料工程系 專 業(yè)：模具設計與制造 班 級： 模具031班 學生姓名： 曹 漢 龍 學 號： 0312101 指導教師： 楊占堯 教授 2006年05月15日 長接頭注塑模設計 摘要 介紹了塑件的成形工藝及模具成型結構對塑件質量的影響分析，澆注系統(tǒng)的設計，模具成型部分和總裝結構的設計。介紹了長接頭注塑模具設計時要注意的要點，并較多的考慮了模具結構的調整性、易更換性及模具成本。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對長接頭注塑模的各主要尺寸進行了理論計算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用CAD進行各重要零件的設計。 關鍵詞：工藝分析；塑件成型；澆注系統(tǒng)；模具結構。 Injection Mold for long Junction Abstract The molding process of plastic parts, the effect analysis to plastic parts quality caused by mold molding structure, as well as the casting system design, partial and general design of moulding introduced respectively. The critical points of mold for plastic design are introduced, and the adjustable character of molding structure，exchange character as well as the molding costs are all considered farther. Starting from controlling dimensional accuracy, the theoretical calculation to the main dimensions of injection molding are carried out so as to determine the size of different parts, the molding design and the process of parts as well as assembling process and etc of injection molding are stated in details. Key words: process analysis; plastic parts moulding; casting system; molding structure. 畢業(yè)設計說明書目錄 緒 論 1 第1章 注塑模的設計要求 3 1.1 合理的選擇模具結構 3 1.2 正確地確定模具成型零件的尺寸 3 1.3 設計的模具應制造方便 3 1.4 模具零件應耐磨耐用 3 第2章 模塑工藝規(guī)程的編制 4 2.1 塑件的工藝性分析 4 2.1.1 塑件的原材料分析 4 2.1.2 塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 4 2.2 計算塑件的體積和質量 5 2.3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 5 第3章 注塑模的結構設計 7 3.1 分型面的選擇 7 3.2 確定型腔的排列方式 8 3.3 澆注系統(tǒng)設計 8 3.3.1 主流道設計 8 3.3.2 分流道設計 9 3.3.3 澆口設計 9 3.3.4 定位環(huán)與主流道襯套設計 9 3.4 抽芯機構設計 9 3.4.1 確定抽拔距 9 3.4.2 確定斜導板傾角 9 3.4.3 確定斜導板的尺寸 9 3.4.4 斜導槽、導滑套與導滑槽設計 10 畢業(yè)設計說明書目錄 3.5 成型零件結構設計 10 3.5.1 凹模結構設計 10 3.5.2 凸模結構設計 10 3.5.3 螺紋型環(huán)設計 11 第4章 模具設計的有關計算 12 4.1 型腔和型芯工作尺寸計算 12 4.2 型腔側壁厚度和底板厚度計算 13 4.2.1 上下凹模型腔側壁厚度計 13 4.2.2 上下凹模型腔底板厚度計算 13 第5章 模具冷卻與加熱系統(tǒng)的計算 15 第6章 模具閉合高度的確定 16 第7章 注塑機有關參數(shù)的校核 17 第8章 模具裝配 18 8.1 模具安裝 18 8.2模具工作原理 18 8.3 注塑問題及其解決方法 18 8.3.1 粘著模腔 19 8.3.2 粘著模芯 19 8.3.3 粘著主流道 19 8.3.4 成型缺陷 20 8.3.5 調整措施 21 第9章 模具典型零件機械加工工序卡 22 畢業(yè)設計說明書目錄 小 結 23 致 謝 24 參考文獻 25 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 緒 論 模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用著各種模具，例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具及成型陶瓷、玻璃等制品使用的各種模具。 成型塑料制品的模具叫做塑料模具。 對塑料模具的全面要求是：能生產出尺寸精度、外觀、物理性能等各方面均能滿足使用要求的優(yōu)質制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化、操作簡單；從模具制造的角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。 塑料模具影響著塑料制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內應力大小、各向同性、外觀質量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過程中，模具結構對操作難易程度影響很大。在大批量生產塑料制品時，應盡量減少開模、合模和取制件過程中的手工勞動，為此常采用自動開合模和自動頂出機構。在全自動生產時還要保證制品能自動從模具上脫落。另外，模具對塑料制品的成本也相當?shù)挠绊?。除簡易模具外，一般來說制模費時十分昂貴的。一副優(yōu)良的注塑模具可生產制品百萬件以上，壓制模約能生產二十五萬件。當批量不大時，模具費用在制件成本中所占的比例將會很大，這時應盡可能地采用結構合理而簡單的模具，以降低成本。 現(xiàn)代塑料制品生產中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具時必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、塑料制件使用要求和造型設計設計起著重要作用。高效的全自動的設備也裝上能自動生產的模具才有可能發(fā)揮其效能，產品的生產和更新都是以模具制造和更新為前提。由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種和產量需求量很大，對塑料模具也提出里越來越高的要求，因此促使塑料模具生產不斷向前發(fā)展。 近年來，塑料成型加工機械和成型模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產量中所占的比重越來越大。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，模具設計已由經(jīng)驗設計階段逐漸向理論計算設計方面發(fā)展，尤其是擠出機頭的設計，這使擠出制品的產量和質量都得到很大的提高。 （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品和流道凝料的脫模機構；熱流道澆注系統(tǒng)注射模具等。高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高產品的質量，提高生產效率，降低成本起了很大的作用。 （3）大型、超小型及高精度。由于塑料應用的擴大，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，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導熱性優(yōu)異的制模材料。 （4）革新模具制造工藝。威力更新產品花色和適應小批量產品的生產要求，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的研究；如采用低熔點有色金屬和金澆鑄或噴涂制模；以鋁粉或鐵粉填充的環(huán)氧樹脂以及聚氨酯彈性體制模，這大大縮短了模具制造周期，降低了成本。 （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)模地成批的生產塑料成型模具。 此外，對一些特殊制品，研制了各種特殊結構的模具，如低發(fā)泡制品注射模具、低發(fā)泡制品擠出機頭、多層薄膜復合機頭、雙色注射模具等 。 第1章 注塑模的設計要求 1.1 合理的選擇模具結構 根據(jù)塑件的圖紙及技術要求，研究和選擇適當?shù)某尚头椒ㄅc設備，結合工廠的機械加工能力，提出模具結構方案，充分征求有關方面的意見，進行分析討論，以使設計出的模具結構合理、質量可靠、操作方便。 1.2 正確地確定模具成型零件的尺寸 成型零件是確定制件形狀、尺寸和表面質量的直接因素，關系甚大，需特別注意。計算成型零件尺寸時，一般可采用平均收縮率法。對精度要求較高并需控制修模余量的制件，可按公差帶法計算，以彌補理論上難以考慮的某些因素的影響。 1.3 設計的模具應制造方便 設計模具時，盡量做到設計的模具制造容易、造價便宜。特別那些復雜的成型零件，必須考慮是采用一般的機械加工方法加工還是采用特殊的加工方法加工。同時還應考慮到試模以后的修模，要留有足夠的修模余量。 1.4 模具零件應耐磨耐用 模具零件的耐用度影響整個模具的使用壽命。因此在設計這類零件時不但應對其材料、加工方法、熱處理等提出要求。像桿一類的銷柱件還容易卡住、彎曲、折斷，因此而造成的故障占模具故障的大部分。為此還應考慮如何方便地調整與更換，但需注意零件壽命與模具向適應。 此外還需充分考慮塑件特色，盡量減少后加工；設計的模具還應當效率高、安全可靠。以下的設計應滿足這些要求。 第2章 模塑工藝規(guī)程的編制 該塑件是一個作為連接件的長接頭，其零件圖如圖2-1所示。本塑件的材料采用硬質聚氯乙烯，生產類型為大批量生產。 圖2-1 長接頭 2.1 塑件的工藝性分析 2.1.1 塑件的原材料分析 塑件的材料采用硬質聚氯乙烯，屬熱塑性塑料。從使用性能上看，該塑件具有剛度好，耐水、耐油性強，其介電性能與溫度和頻率無關，是理想的絕緣材料；從成型性能上看，該塑料熔料的流動性差，充模困難，流道盡可能粗、短、厚，模具型腔表面應鍍鉻、滲氮處理。另外，該塑件成型時易產生縮孔、凹痕、變形等缺陷，成型溫度低，方向性明顯，凝固速度較快，易產生內應力；收縮率大且呈方向性，制件尺寸不易控制【2】。因此，在成型時應注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應較緩慢散熱，冷卻速度不宜過快。 2.1.2 塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 1）結構分析。從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓柱形。在距兩端面4mm處各有一個梯形螺紋，其寬度為25mm，齒高為4mm，中間為?120mm的圓和?110mm的圓構成的圓環(huán)。因此，模具設計時必須設置側向分型抽芯機構，該零件屬于中等復雜程度。 2）尺寸精度分析。該零件各個尺寸均為注明公差，為提高經(jīng)濟效益，則按未注明公差尺寸來處理，根據(jù)表2—15查得HPVC材料的適用未注公差等級為MT5級，對應的模具相關零件的尺寸加工容易保證。 從塑件的壁厚來看，總體壁厚較均勻，壁厚差出現(xiàn)在梯形螺紋處，最大壁厚差為5mm,不過是個螺紋，帶有齒高。因此，壁厚過渡較均勻，有利于零件成型。 3）表層質量分析。該零件的表面質量除要求沒有缺陷、毛刺、內部不得有導電雜質外，沒有特別的表面質量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析，可以看出，注塑時在工藝參數(shù)控制的較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 2.2 計算塑件的體積和質量 計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的體積：用體積分割法求得 V=60×60×3.14×220-55×55×3.14×220+2×3.14×25×（642-602） =475082 計算塑件的質量：根據(jù)設計手冊查得HPVC的密度為ρ=1.4g/, 故塑件的質量為：W=Vρ =475082×1.4×10-3 =665g 經(jīng)計算塑件體積和質量，根據(jù)手冊【4】，采用一模一件的模具結構，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和設備等情況，初選用注塑機XS-ZY-500型。 2.3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查相關文獻資料【3】，硬質聚氯乙烯塑料的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時，可根據(jù)實際情況作適當調整） 注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：后段溫度選用160℃； 中段溫度選用170℃； 前段溫度選用180℃； 噴嘴溫度：選用170℃； 注塑壓力：選用100Mpa; 注塑時間：選用10s； 保 壓：選用50Mpa; 保壓時間：選用45s； 冷卻時間：選用20s。 第3章 注塑模的結構設計 注塑模結構設計主要包括：分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定、型腔的排列方式、冷卻水道布局、澆口位置設置、模具工作零件的結構設計、側向分型與抽芯機構的設計、推出機構的設計等內容。 3.1 分型面的選擇 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)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。選擇分型面的原則【1】是：塑件脫出方便、模具結構簡單、型腔排氣順利、確保塑件質量、無損塑件外觀、設備利用合理。 該塑件為連接件，表面質量無特殊要求。對制件結構進行分析后，可有以下兩種分型方案可供選擇，分別如圖2 和圖3所示。 圖3-1 分型面的選擇方案（1） 圖3-2 分型面的選擇方案（2） 根據(jù)分型面應選在塑件外形最大輪廓處的原則，擬采用圖2所示的分型方案。該零件較長，采用圖2的方案可減少開模行程，且只要在一側設計側抽芯機構，即可降低模具的復雜程度，減少模具加工難度，又便于成型取件。 如果采用圖3所示的分型面選擇方案，不能滿足分型面應選在塑件外形最大輪廓處，并且會過多增加開模行程。由于塑件兩端帶有螺紋，模具兩側都需設置抽芯機構，勢必成倍增大模具結構的復雜程度，增加成本。 3.2 確定型腔的排列方式 本塑件體積和質量較大，在注塑時采用一模一件，即模具只需要一個型腔，因此此塑件不用設計型腔的排列方式。 3.3 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)的設計原則是：排氣良好；流程短；防止型芯和嵌件變形；整修方便；防止塑件翹曲變形；合理設計冷料穴或溢料槽；澆注系統(tǒng)的斷面積和長度應盡量取小值，以減少澆注系統(tǒng)占用的塑料量，從而減少回收料。 3.3.1 主流道設計 根據(jù)設計手冊【4】查得XS-ZY-500型注塑機噴嘴的有關尺寸： 噴嘴前端孔直徑： =?5mm； 噴嘴前端球面半徑：=18mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系： =+（1～2）mm D=+（0.5～1）mm 取主流道球面半徑R=19mm; 主流道的小端直徑d= ?6mm. 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為3o。經(jīng)換算得主流道大端直徑D=10.5mm，為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑r=8mm的圓弧過渡。 3.3.2 分流道設計 分流道的形狀及尺寸，應根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注塑速率、分流道長度等因素來確定。本塑件形狀簡單，熔料填充型腔比較容易，且又是單腔注塑模，所以不用分流道。 3.3.3 澆口設計 澆口應根據(jù)塑件的成型要求、型腔的排列方式及模具結構來設計。該塑件采用一模一腔，無分流道，應選用直澆口。查表初選尺寸D=10.5mm,L=55mm,試模時修正。 3.3.4 定位環(huán)、主流道襯套的設計 定位環(huán)與注塑機定模板中心的定位孔相配合，其作用是為了使主流到與噴嘴和料筒對中。本題采用的分型方案使得構成型腔的那部分主流道襯套形狀復雜，不易加工，因此本題中不用主流道襯套。直接用定位環(huán)定位，其結構和尺寸見裝配圖上件4。 3.4 抽芯機構設計 從結構分析及分型面的選擇，可知成型該塑件內表面的型芯垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具脫出。因此成型該塑件內表面的型芯必須設計成活動的型芯，即須設置抽芯機構。本模具采用斜導板抽芯機構。 3.4.1 確定抽拔距 抽芯距一般應大于成型孔（或凸臺）的深度，本題中成型孔的深度為220mm,另加3～5mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽拔距S抽=225mm。 3.4.2 確定斜導板傾角 斜導板的傾斜角α是斜抽芯機構的主要技術數(shù)據(jù)之一，它與抽拔力與抽芯距有直接關系。一般取α=15o～25o，本題取α=24o。 3.4.3 確定斜導板的尺寸 斜導板上導滑槽的導滑長度L取決于抽芯距及其傾斜角度，其計算根據(jù)公式： L=S抽/sin24o =562.5mm 該斜導板是用四個內六角螺釘固定在上模座上，見裝配圖上件2和件7。其寬度按上模座寬度選取。 3.4.4 斜導槽、導滑套與導滑槽設計 1）斜導槽與軸的連接方式設計。本題側向抽芯機構是芯棒，抽芯距較長，不使用滑塊，因此，用軸帶動芯棒向外移動，實現(xiàn)抽芯。本題中軸是靠軸承在導板的斜槽內滾動來帶動芯棒的。查相關資料，軸承可選用6208型的深溝球軸承，其結構見裝配圖上件21。 2）確定導滑套的尺寸。為使模具結構緊湊，降低模具裝配復雜程度，擬采用整體式導滑套。為提高導滑套的導向精度，裝配時可對導滑槽或軸采用配磨、配研的裝配方法。 導滑套是對芯棒起導滑作用的，與芯棒采用H7/h6的間隙配合。導滑套的外徑為?140mm，凸肩為?160mm。導滑套的長度根據(jù)芯棒的長度和抽芯距來確定，取=450mm。其結構見零件圖04。 3）導滑槽的導滑長度設計。導滑槽是直接在開在導滑套上，讓軸帶動芯棒滑動的。導滑長度沒有嚴格要求，能順利完成側向抽芯就行，不宜過長，以免浪費材料，增加成本。為了防止芯棒滑出導滑套，在導滑套上，導滑槽不能開通。其結構見零件圖04。 3.5 成型零件結構設計 成型零件的結構設計，是以成型符合質量要求的塑料制品為前提，但必須考慮金屬零件的加工性及模具制造成本。 3.5.1 凹模結構設計 本模具采用一模一腔的結構形式，考慮加工的難易程度和材料的價值利用等因素，凹模擬采用整體式結構。本題中由于側向抽芯距長，采用如圖3-1的分型方案，型腔復雜，直接將型腔開在動、定模板上，減少制造時間，提高效率，降低成本。 根據(jù)本例主流道與澆口的設計要求，主流道與澆口均設在上凹模上 ，其結構見零件圖03和05。 3.5.2 凸模結構設計 凸模主要是與凹模相結合構成模具型腔，其凸模就是芯棒，其結構形式見零件圖06。 3.5.3 螺紋型環(huán)設計 螺紋型環(huán)是在模具閉合前裝在型腔內，成型后隨制件一起脫模，在模外卸下。該塑件所用的分型方案，塑件可以從型環(huán)中直接脫出，不需在模外卸下，所以該型環(huán)用內六角螺釘固定在凹模上，即本題的絲哈夫，見裝配圖上件16。常見的螺紋型環(huán)有整體式和組合式兩種結構。本題采用組合式的螺紋型環(huán)，用內六角螺釘分別固定在上下凹模上。 第4章 模具設計的有關計算 本模具中成型零件工作尺寸計算時，均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來計算。查表【1】的HPVC的收縮率為0.1%—1%，取其平均收縮率，得=(0.1+1)%/2=0.55%，模具制造公差=（為塑件公差）。 4.1 型腔和型芯工作尺寸計算 型腔和型芯工作尺寸計算見表1。 表4-1 型腔和型芯工作尺寸計算【5】【7】 類別 序號 模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型腔或型芯工作尺寸 型 腔 的 計 算 1 上凹模 2 1 下凹模 2 1 上螺紋型環(huán) 128 123.5 2 1 下螺紋型環(huán) 2 型 芯 的 計 算 1 型芯 4.2 型腔側壁厚度和底板厚度計算 4.2.1 上下凹模型腔側壁厚度計 該塑件是在中間分型的，結構對稱，因此，上下凹模鑲塊也對稱相同。本題采用組合式圓形型腔，根據(jù)組合是圓形型腔側壁厚度計算公式【1】進行計算。 式中 p=40MPa(選定值)； r=60mm； E=2.1×105 MPa； =0.06～0.08mm,取=0.65mm。 代入公式計算得 =0.02mm 本題的型腔直接開在動、定模板上，它們的尺寸較大，肯定滿足側壁厚度要求。 4.2.2 上下凹模型腔底板厚度計算 根據(jù)組合式型腔底板厚度計算公式【1】進行計算。 式中 p=40MPa； E=2.1×105MPa； r=60mm； =0.06～0.08mm,取=0.65mm。 代入公式計算得 =3.54mm 本題的型腔直接開在動、定模板上，它們的尺寸較大，肯定滿足底板厚度要求。 第5章 模具冷卻與加熱系統(tǒng)的計算 查手冊得本塑件在注射成型時要求模具溫度在30～60℃左右，要求的模溫不高，可不設加熱系統(tǒng)，利用熔融塑料的余熱使模具升溫，達到要求的工藝溫度。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計計算： 設定模具平均工作溫度為40℃，用20℃ 的常溫水作為模具冷卻介質，其出口溫度為30℃，產量為（初算每2分鐘一件）20kg/h。 （1）求塑件在硬化時每小時釋放的熱量Q3，查有關文獻【1】得硬質聚氯乙烯的單位熱流量為J/kg J/kg J/kg （2）求冷卻水的體積流量V = 由體積流量V查表【1】可知所需的冷卻水管直徑為?8mm。 第6章 模具閉合高度的確定 在支撐和固定零件的設計中，根據(jù)經(jīng)驗確定：定模板：=125mm,動模板： =100mm。 根據(jù)推出行程和推出機構的結構尺寸確定模腳：=80mm，見圖4。 因而模具閉合高度 ： =++ =125mm+100mm+90mm =315mm 圖6-1 長接頭注塑模的閉合高度 第7章 注塑機有關參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為355mm×400mm×315mm. XS-ZY-500型注塑機模板最大安裝尺寸為540mm×440mm，故能滿足模具的安裝要求。 由上述計算模具的閉合高度=305mm，XS-ZY-500型注塑機所允許模具的最小厚度=300mm，最大厚度=450mm，即模具滿足的安裝條件。 ≤≤ 由于該塑件的側向分型抽芯距較大，增加了開模距離，其計算根據(jù)公式： ===133mm 經(jīng)查資料XS-ZY-500型注塑機的最大開模行程S=500mm，滿足下式頂出塑件的要求： =133+10 =143mm 因此，該注塑機的開模行程足夠。 經(jīng)驗證，XS-ZY-500型注塑機能滿足使用要求，故可采用。 第8章 模具裝配 8.1 模具安裝 （1）清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物，毛刺。 （2）因本模具的外型尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機器下面兩根導軌上墊好木板，模具從側面進入機架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動模，然后慢速開閉模具，找正動模，應保證開閉模具時平衡，靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動模。 （3）調節(jié)鎖模機構，保證有足夠的開模距及鎖模力，使模具閉合適當。 （4）慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機構運動情況，動作是否平衡，靈活，協(xié)調。 （5）模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預定溫度20--30℃，即可校正噴嘴與澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。 （6）開空車運轉，觀察模具各部分運行是否正常，然后才可注射試模。 8.2模具工作原理 本模具的總裝圖見裝配圖所示。非標準件工作圖見零件圖。 本模具的工作原理：模具安裝在注塑機上，定模部分固定在注塑機的定模板上，動模固定在注塑機的動模板上。合模后，注塑機通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓、冷卻后塑件成型。開模時動模部分隨動模板一起運動漸漸將分型面打開，與此同時軸承21在導板的斜槽內滾動，使軸20帶動芯棒18向外移動，實現(xiàn)抽芯。當芯棒18完全脫離塑件后，動模停止運動，在注塑機頂出裝置作用下，推動頂板11運動并驅動頂桿將塑件從動模型腔中脫出。合模時，隨著分型面的閉合芯棒18復位至型腔，同時復位桿也對頂板11進行復位。 8.3 注塑問題及其解決方法 通過試模塑件上常會出現(xiàn)各種弊病，為此必須進行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很多，有時是單一的，但經(jīng)常是多個方面綜合的原因。需按成型條件，成型設備，模具結構及制造精度，塑件結構及形狀等因素逐個分析找出其中主要矛盾，然后再采取調節(jié)成型條件，修整模具等方法加以解決。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應當解決的問題。 8.3.1 粘著模腔 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設計意圖相反，離開型芯一側，滯留于模腔內，致使脫模機構失效，制品無法取出的一種反?，F(xiàn)象。其主要原因是： （1）注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 （2）注射保壓和注射高壓時間過長，造成過量充模。 （3）冷卻時間過短，物料未能固化。 （4）模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 （5）型腔內壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。 8.3.2 粘著模芯 （1）注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模，尤其成型芯上有加強筋槽的制品，情況更為明顯。 （2）冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量過大。 （3）模腔溫度過高，使制件在設定溫度內不能充分固化。 （4）機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設定時間內完成固化。 （5）可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。 8.3.3 粘著主流道 （1）閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 （2）料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內無法完成料道物料的固化。 （3）主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 （4）主流道襯套內孔尺寸不當，未達到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜。 （5）主流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對注射工藝進行合理調整；另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。 8.3.4 成型缺陷 當注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排出，逐步改進，方可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。 1）注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有： （1）熔料流動阻力過大 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。 （2）型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產生燒焦現(xiàn)象。 （3）鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應調大鎖模力，保證正常制件料量。 2）溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有： （1）注射過量 （2）鎖模力不足 （3）流動性過好 （4）模具局部配合不佳 （5）模板翹曲變形 3）制件尺寸不準確 初次試模時，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應行從注射工藝上找原因。 （1）尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。 （2）尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變??；模溫過高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調整工藝條件即可。 通過調整工藝條件，通常只能在極小范圍內使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。 8.3.5 調整措施 調整時應注意調節(jié)進料速度，增加排氣孔，正確設計澆注系統(tǒng)。注意控制成型周 期。 第9章 模具典型零件機械加工工序卡 在此僅對芯棒，定模板的加工工藝進行分析。 （1） 芯棒。芯棒加工工藝過程見表9-1。 表9-1 芯棒加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內容 1 下料 120mm×460mm 2 車 粗車芯棒頂部端面，粗車外圓面至尺寸115455mm。 半精車芯棒至112452，倒245角， 鏜60圓孔的預孔 3 熱處理 淬火、回火，達到52～55HRC 4 磨 磨型芯各端面及110.48450.02 mm，其中外圓與工作端面，即Ra0.1的表面，留鉗工研磨余量0.02mm，（按圖紙最終尺寸加工） 5 鉗 研磨拋光工作面，使11.46450mm，60mm兩個尺寸達圖樣要求 表9-2 動模板加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內容 1 備料 棒料 2 鍛造 405mm360mm130mm 3 熱處理 退火 4 銑 銑六個面至尺寸400.5mm355.55mm125.5mm 5 銑 用數(shù)控銑床銑型腔槽118.96，及各個配合孔158.2、160、110.5（留0.05mm精加工余量） 6 平磨 磨六面至尺寸400mm355mm125mm，保證上下平面與四平面互相垂直，垂直度為0.005mm 7 鉗 以上下平面及一對互相垂直的側基面為基準畫各孔中心線 8 車（鏜） 按圖紙要求加工2-16mm、20mm、 40mm、24mm的孔（留0.05mm磨量） 9 鉆 鉆、鉸4-M16mm孔 10 鉗 配鉆4-M16螺紋底孔，并攻絲到滿足要求 11 淬火 淬火、回火達52-55HRC 12 平磨 磨上下面及8工序留下的余量到圖紙要求 13 銑 用數(shù)控銑床精加工工序5的余量 14 鉗 研型腔Ra0.1并拋光 小 結 這次畢業(yè)設計是我們進行完了三年的模具設計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們學完三年來所學課程，繼而進入工作崗位獨立工作前的最后一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓練。它在我們的學習中占有重要的地位。 通過這次設計使我在復習先修知識的同時又學到了許多新知識，對一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學的一些專業(yè)基礎課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術測量等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中，同時還使我更清楚了模具設計過程中要注意到的問題。如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證加工的經(jīng)濟性，加工工藝的合理性。 由于能力有限，設計中難免有疏漏之處，懇請老師給予批評指正。 致 謝 三年的大學生活一晃而過，我即將離開可敬的老師和熟悉的同學踏入社會中去。在這畢業(yè)之際，畢業(yè)設計是最后一堂課，是走入社會，參加工作前的最后一次有意義的實習。 在學校中，我們主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。 由于水平有限，經(jīng)驗不足，因此，在設計中難免要遇到很多難題。但有了課程設計的經(jīng)驗，老師的不時指導和同學的熱心幫助，我順利完成了畢業(yè)設計。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗對我以后的工作一定大有益處。 在這里感謝各位老師和幫助我的同學，特別是我的指導老師楊占堯教授在這一段時間給予無私的幫助和指導，并向他們致以深深的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負他們給予我的知識和對我們寄予的厚望！ 參考文獻 [1] 楊占堯.塑料注塑模結構與設計.北京：清華大學出版社，2004 [2] 屈華昌.塑料成型工藝與模設計.北京：機械工業(yè)出版社，1996 [3] 王孝培.塑料成型工藝及模具簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2000 [4] 曹宏深，趙中治.塑料成型工藝與模具設計.北京：機械工業(yè)出版社，1993 [5] 吳宗澤.機械設計師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002 [6] 張克惠.注塑模設計.西安：西北工大出版社,1995 [7] 賈潤禮，程志遠.實用注塑模設計手冊.北京:中國輕工業(yè)出版社，2000 [8] 寇世瑤.機械制圖. 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