機械畢業(yè)設(shè)計-中號圓蓋注射模設(shè)計（含CAD圖紙全套）,機械,畢業(yè)設(shè)計,中號,注射,設(shè)計,cad,圖紙,全套 注塑模具的設(shè)計與熱分析 摘 要:本文介紹了用于生產(chǎn)熱變形測試樣品的注塑模具的設(shè)計，這種模具能為自身實現(xiàn)熱分析，從而得到模具的熱殘余應(yīng)力的影響。文章對技術(shù)，理論，方法以及在注塑模型設(shè)計中需要的考慮的因素也進行了介紹。模具設(shè)計是通過商用計算機輔助設(shè)計軟件Unigraphics系統(tǒng)的13.0版本實現(xiàn)的。這種用于分析因樣品不均勻冷卻產(chǎn)生的熱殘余應(yīng)力的模具，已經(jīng)通過使用13.5版的被稱作LUSAS分析員的商業(yè)有限元分析軟件得到了開發(fā)，而且存在問題也已經(jīng)解決。該軟件通過繪制相應(yīng)的時間反應(yīng)曲線為模具提供了溫度分布等高線圖以及注塑周期中的溫度的變化。結(jié)果表明，與其他區(qū)域相比，收縮可能更容易發(fā)生在冷卻渠道附近的區(qū)域。熱變形就是這種在模具的不同區(qū)域的不均衡降溫效果引起的。 關(guān)鍵詞：注塑模具；設(shè)計；熱分析 1. 引言 塑料業(yè)是世界上發(fā)展最快的工業(yè)之一，被列入產(chǎn)值達數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)。幾乎每一個在日常生活中使用的產(chǎn)品都涉及塑料的使用，這些產(chǎn)品大部分可通過注塑成型方法生產(chǎn)［1］。注塑成型工藝因其制造過程是以較低的成本生產(chǎn)各種形態(tài)和復雜幾何形狀的產(chǎn)品而眾所周知［2］。 注塑成型工藝是一個循環(huán)工藝，整個過程分為四個重要的階段，即：充模，保壓，冷卻和噴射。在注塑成型過程是從漏斗中把樹脂和適當?shù)奶砑觿┳⑷氲阶⑺艹尚蜋C的加熱/注射系統(tǒng)開始的［3］。這就是“充模階段”，在這個過程中，模腔填充了達到注射溫度的熱聚合物熔體。在模腔填充后的 “保壓”階段，更多的是聚合物熔體在更高的壓力下被裝進腔體，以補償因聚合物固化引起的預計萎縮。接下來便是冷卻階段，在此過程中模具會冷卻，直到有足夠的剛性部分被彈出。最后一個階段是“彈射階段”，這個階段模具被打開，成型部分被彈出，過后，模具會再次被關(guān)閉開始下一個循環(huán)［4］。 因為主要是靠經(jīng)驗，包括了實際工具的反復修改，所以設(shè)計和制造所需性能的注塑成型聚合物部件的過程很昂貴的。在模具設(shè)計任務(wù)中，由于包含了噴射和氣壓因素，通常來說，在核心區(qū)為模具設(shè)計特別附加的幾何結(jié)構(gòu)是相當復雜［5］。 為了設(shè)計出模具，許多重要的設(shè)計因素必須加以考慮。這些因素是模具的大小，模腔的數(shù)量、布局，熱流道系統(tǒng)，門控系統(tǒng)，收縮和彈射系統(tǒng)［6］。 在模具的熱分析中，其主要目的是分析熱殘余應(yīng)力或模壓對產(chǎn)品尺寸方面的影響。熱誘導應(yīng)力主要發(fā)生在注塑零件的冷卻階段，主要是由于其較低的熱傳導率和熔融樹脂和模具之間的溫度差異。在場冷卻過程中的產(chǎn)品腔的溫度是不平衡的［7］。 冷卻過程中，離冷卻通道越近的地方能更大程度的冷卻下來。這種溫度的不同引起了材料的異收縮，從而帶來熱應(yīng)力。明顯的熱應(yīng)力可能會引起變形問題。因此，在注射成型過程的冷卻階段對熱殘余應(yīng)力場進行模擬是非常重要的［8］。通過了解熱殘余應(yīng)力的分布特點，我們就可以預測熱殘余應(yīng)力引起的變形。 在這篇論文中，為生產(chǎn)翹曲測試樣本設(shè)計的提出了這樣一種注塑模具設(shè)計：它能對模具實現(xiàn)熱殘余應(yīng)力對其的影響實現(xiàn)熱分析。 2. 方法 2.1 翹曲測試樣本的設(shè)計 這一部分介紹了用于注塑模具設(shè)計的翹曲測試樣本的設(shè)計。對于外殼很薄的產(chǎn)品來說，很明顯翹曲是存在其中的主要問題。因此，產(chǎn)品開發(fā)的主要目的就是設(shè)計一個塑件能為外殼很薄的注塑模具的翹曲問題確定影響因素。翹曲測試樣本是由薄塑料殼而開發(fā)的。樣本的總體尺寸是長120毫米，寬50毫米，厚1毫米。生產(chǎn)翹曲測試樣本所用材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）注塑的溫度、時間和壓力分別是210 ?C, 3 s 和 60MPa,圖1表示翹曲測試樣本。 圖1 翹曲測試樣本 2.2 翹曲測試樣本設(shè)計注塑模具 本節(jié)介紹了用于生產(chǎn)翹曲測試樣本的模具的設(shè)計部分和設(shè)計中其他需要考慮的因素。用于生產(chǎn)翹曲測試樣本注塑模具的材料是美國國家鋼鐵學會的1050碳鋼。在模具設(shè)計中考慮到的四個設(shè)計概念包括： I. 三板模具（概念1）有兩個分模線單腔，由于成本高所以不適用。 ii. 二板模具（概念2）有無澆注系統(tǒng)的一個分模線單腔。由于每注的低生產(chǎn)率而不適用。 iii. 二板模具（概念3）有一分模線與門控噴射系統(tǒng)的雙腔。由于產(chǎn)品太薄，頂針可能損害它，因此也不適用。 iv. 二板模具（概念4）有一分模線與有門控系統(tǒng)的雙腔，只用直澆口拉出器作為噴射器，來避免在噴射過程中對產(chǎn)品的破壞。在翹曲樣本的模具設(shè)計中第四個設(shè)計概念已經(jīng)得到應(yīng)用。 各種設(shè)計根據(jù)都已經(jīng)在設(shè)計中得到應(yīng)用。 首先，模具的設(shè)計是基于所使用注塑機器的壓盤尺寸(BOY 22D)。這個機器是有一定限制的，這就是兩個拉桿之間的距離定出的壓板機的最大面積在機器拉桿之間的距離為254毫米。因此，模具板最大寬度應(yīng)不能超過這個距離。此外，為了達到調(diào)定和處理模具的目的，在兩個拉桿和模具之間保留了4毫米的空間。最終這使模具的最高寬度為250毫米。標準模具基地有250×250毫米的使用面積。模具基底是用美得麗鉗安裝在模具基座或模具壓板右上角和左下角的。其他相關(guān)模具板的尺寸見表1。 設(shè)計了夾緊壓力的模具具有高于內(nèi)部空腔力（反應(yīng)力）的夾緊力來避免發(fā)生突然的活動。 表1 磨具板尺寸 部件 尺寸：寬度×高度×厚度 頂部壓緊板 250×250×25 腔板 200×250×40 核心板 200×250×40 側(cè)板，支撐板 37×250×70 排出維持板 120×250×15 推出器 120×250×20 底部固定板 250×250×25 基于標準模具系列給出的尺寸，寬度和核心板的高度分別是200和250毫米 這些尺寸使核心板兩腔的設(shè)計是水平放置的，因為腔板為空時有足夠的空間，為了填充熔融塑料，只是用澆口襯瓦來固定因此，在產(chǎn)品表面只設(shè)計了一個標準分型線。在模具打開的過程中，產(chǎn)品和滑行裝置放置在通過分型面的一個平面上，標準門或側(cè)門就是轉(zhuǎn)為這個模具設(shè)計的。門就處在滑道和產(chǎn)品之間。在門底部的土地，設(shè)計了20?傾斜，而且厚度只有0.5毫米以便于清鏟。 這個門還設(shè)計了四毫米寬0.5毫米厚的熔融塑料入口。在模具設(shè)計中，選擇了滑道的拋物線交叉部分的類型，因為他有一個好處，那就是一模只需一半的簡單加工，即這一例子中的核心板。 盡管如此，與圓截面類型相比這種滑道有諸如更多的熱流失和廢料。這可能會引起熔融塑料更快的凝固。這個問題通過使用更短，直徑更大的滑道得以減少，它的直徑是6毫米。非常重要的一點是滑道的設(shè)計要同時在相同的壓力和溫度下把材料或熔融塑料分送到腔體中。由于這一點，腔體的布局設(shè)計成了對稱形式。設(shè)計中另一個需要考慮的方面就是通氣孔的設(shè)計。 為了防止發(fā)生滑動，核心和板腔之間的配合面板加工非常精細。但是，這可能導致在模具關(guān)閉時空氣被封在里面，而使產(chǎn)品出現(xiàn)噴丸不足或部分不完整。為了確保鎖住的空氣能被排出來而避免部分不完整的發(fā)生，我們設(shè)計了足夠多的通氣孔。冷卻系統(tǒng)是沿著模具的長度鉆出來的，在與模具水平的位置使其更好的冷卻這些冷卻渠道在兩鉆腔和和核心板上都有。它們使模具在湍流的情況下能夠充分的被冷卻。圖2 給出了通氣孔和核心板上的冷卻渠道在腔里的布局。 圖2 氣孔在腔中的布局及冷卻通道 在這個模具設(shè)計中，彈射系統(tǒng)包括彈射版，直澆口拉出器以及噴射器。位于核心板中心位置的直澆口拉出器的作用不只是作為模具打開時固定產(chǎn)品位置的拉出器，而且在噴射階段作為噴射器把產(chǎn)品從模具中推出來。在產(chǎn)品腔中沒有放置和使用附加的噴射器，因為產(chǎn)品生產(chǎn)的非常薄，即1毫米。 產(chǎn)品腔中額外的注射器可能會在噴射階段給產(chǎn)品增加洞眼和損害。最后，要對尺寸容差進行足夠的考慮來補償材料的收縮。圖3顯示了利用unigraphic系統(tǒng)建立的三維實體造型以及線框模型 圖3 模具的三維實體建模和線框模型 圖4 用于避免欠注的額外的通風孔 3. 結(jié)果和討論 3.1 生產(chǎn)和調(diào)整產(chǎn)品的結(jié)果 從設(shè)計和制作的模具來看，生產(chǎn)的翹曲測試樣本在實驗跑中有一些缺陷。這些缺陷是短射，溢料和翹曲。短射隨后被彎道腔排氣孔的邊緣消除來使被困住的空氣能出來。與此同時，溢料也通過減少保壓機器的壓力得到降低。變形可以通過控制諸如注射時間，注射溫度和融融溫度等各種參數(shù)來得到控制。經(jīng)過這些修改，模具生產(chǎn)了高品質(zhì)低成本的翹曲測試樣本同時需要盡快完成小門控。圖4顯示了模具的修改，正在加工消除短射的額外排氣孔。 3.2 模具和產(chǎn)品的細節(jié)分析 模具和產(chǎn)品開發(fā)出來以后, 就進行對模具和產(chǎn)品的分析t. 在注塑成型額過程中, 210度的熔融ABS通過腔板上的澆口套注入模具直接即進入到產(chǎn)品腔。冷卻發(fā)生后，產(chǎn)品就成型了One 產(chǎn)品的周期大約需要35秒，而其中冷卻的時間就有20秒。生產(chǎn)翹曲測試樣本的材料是ABS，其注塑溫度，時間，和壓力分別是210度，3秒和60MPa。 模具選的材料是1050碳鋼，這些材料的性能在有限元素分析開發(fā)的模具中決定溫度分布的方面是非常重要的。表2顯示了ABS和AISI1050碳鋼的性能。對模具進行分析的關(guān)鍵部分在于腔體和核心板，因為這是產(chǎn)品成型的地方。 所以熱分析來知道溫度分布和不同時間的不同溫度是通過采用商業(yè)有限元素分析軟件即所謂的LUSAS分析員的13.5版本來實現(xiàn)的。為了研究在不同地區(qū)熱殘余應(yīng)力對模具的影響，進行了二維的熱分析，由于是對稱的，熱分析只要通過垂直截面的上半部分或者在注射階段被夾住的兩腔的側(cè)面和核心板塊。圖5顯示了用不規(guī)則網(wǎng)格分析的熱分析模型。 圖5 熱分析模型 建模還涉及到性能分配和模型的程序或周期的時間。這使得有限求解分析模具模型建立，并且繪制了時間反應(yīng)圖來顯示在特定階段的不同地區(qū)的溫度變化。對于產(chǎn)品的分析，是通過利用LUSAS分析員的13.5版本實現(xiàn)了一個二維拉伸應(yīng)力分析。基本上在被緊緊地加載在一端，而另一端是被鎖住的。負荷會一直增長知道模型達到可塑性。圖6顯示了分析的加載模式。 表格2 模具和產(chǎn)品的材料性能 圖6 分析的加載模式 圖7 不同時間間隔的二維熱分布等高線圖 3.3 對模具和產(chǎn)品分析的結(jié)果和討論 對于模具分析來說，可以觀察到不同的時間間隔中的熱量分布。圖7顯示了一個完整注塑模型周期中不同時間間隔的熱分布二維分布等高線圖。 對于模具的分析來說，在不同熱量或熱能分布等高線繪制圖上 ，熱量分布在一個完整的注塑周期中。為了實現(xiàn)對于模具的二維分析，繪制了時間反應(yīng)曲線圖來分析熱殘余壓力對產(chǎn)品的影響。圖8顯示了為了繪制時間反應(yīng)曲線選出的結(jié)點。 圖8 時間反應(yīng)曲線圖選出的結(jié)點 圖9.17顯示了圖8 所示不同節(jié)點上的溫度分布曲線。 從繪制出的溫度分布曲線圖來看，圖9.17中，為繪制曲線圖選擇的每一個結(jié)點在溫度上會經(jīng)歷上升。即，從其周圍的溫度到比其周圍溫度高的特定溫度，然后在特定的一個時間里，在這個溫度上保持不變。這個溫度增長是由于熔融塑料被注入產(chǎn)品腔引起的。From the temp一段特定的時間.過后，溫度會進一步升高直到最高溫度，然后保持在那個溫度上。溫度增長歸因于引起高壓的保壓階段。這個階段上引起溫度上升。這個溫度會一直維持到冷卻階段開始，這個階段上把模具的溫度降并維持到一個較低的值。繪制的曲線由于沒有熔融塑料的注入率以及冷卻劑的制冷率，他是彎曲的。繪制的曲線只是顯示了在周期中能夠達到的最大值。熱殘余應(yīng)力分析的最關(guān)鍵步驟是冷卻階段。這是因為，冷卻階段引起了材料從高于玻璃轉(zhuǎn)化溫度到低于它的轉(zhuǎn)化。材料經(jīng)歷了可能導致翹曲的引起熱應(yīng)力的不同的收縮。從圖9.17所示的冷卻以后的溫度中，由于溫度進一步降低冷卻管附近的溫度會很明顯的受到更大的冷卻效果，而遠離冷卻管的地方則有較小的冷卻效果冷卻率越大，冷卻效果越多意味著在這個地方發(fā)生跟大的收縮。盡管如此，最遠的地方，第284結(jié)點，盡管遠離冷卻管，由于向環(huán)境中損失的熱量，經(jīng)歷更大的冷卻力。結(jié)果是，產(chǎn)品腔中心位置的冷卻管引起中間高于其他地方的部分的溫度不相同.。由于更大程度的收縮，中間部分產(chǎn)生了壓縮，同時由于收縮不均等引起了翹曲。盡管如此，冷卻后，不同結(jié)點的溫度差異很小，翹曲影響也不明顯。 對設(shè)計師而言，設(shè)計一個有較少熱殘余應(yīng)力及及有效的冷卻系統(tǒng)的模具是非常重要的。對產(chǎn)品的分析，從開始進行分析注塑產(chǎn)品的階段，不同的負載因子在產(chǎn)品上的壓力分布在這兩個尺寸分析中得到觀察。圖18—21顯示了不同負荷應(yīng)力增量的等高線圖。一個臨界點，即127節(jié)點上，產(chǎn)品的最大拉應(yīng)力被選定出來進行分析。在圖22和23 中繪制了這一點上的壓力應(yīng)變曲線和負載應(yīng)力曲線從圖23繪制的這一點上的負載應(yīng)力曲線，很清楚的看到產(chǎn)品經(jīng)受很大的負荷，直到23的負載力，即1150牛。這意味著產(chǎn)品能夠承受最大在1150牛的拉伸力。高于這個值的負荷會引起產(chǎn)品的失靈?；趫D23，失靈很可能會發(fā)生在產(chǎn)品的固定端附近的區(qū)域，這里最大應(yīng)力是3.27×107 Pa 。由于該產(chǎn)品的生產(chǎn)是以為了翹曲測試，也沒有分析與拉伸荷載的關(guān)系，所以其應(yīng)力分析揭示的是很有限的信息。未來，盡管如此，建議產(chǎn)品服務(wù)條件應(yīng)該確定，以便能夠進行各種其他的負載下的進一步分析。 圖9 284結(jié)點溫度分布圖 圖10 213結(jié)點的溫度分布圖 圖11 302結(jié)點的溫度分布圖 圖12 290結(jié)點的溫度分布圖 圖13 278結(jié)點的溫度分布圖 圖14 1830結(jié)點的溫度分布圖 圖15 1904結(jié)點的溫度分布圖 圖16 1853結(jié)點的溫度分布圖 圖17 1866結(jié)點的溫度分布圖 圖18 在荷載增量為1時的等效應(yīng)力圖 圖19 在荷載增量為14時的等效應(yīng)力圖 圖20 在荷載增量為16時的等效應(yīng)力圖 圖21 在荷載增量為23時的等效應(yīng)力圖 圖22 ABS的應(yīng)力與應(yīng)變曲線 圖23 ABS樹脂的應(yīng)力與荷載增量曲線 4. 結(jié)論 設(shè)計的模具可以生產(chǎn)用于確定影響翹曲參數(shù)的高質(zhì)量的翹曲測試樣本。該測試樣本生產(chǎn)成本低，只涉及很少德控門的修整。注塑模具的熱分析提供了熱殘余應(yīng)力對標本的變形后形狀的影響的解釋另外對產(chǎn)品拉伸應(yīng)力的分析成功的預測翹曲測試樣本在出現(xiàn)失靈之前的拉伸載荷。 鳴謝：作者向發(fā)起本文出版的馬來西亞博特拉大學工程學院致謝。 參考文獻 [1] R.J. Crawford, Rubber and Plastic Engineering Design and Applica- tion, Applied Publisher Ltd., 1987, p. 110. [2] B.H. Min, A study on quality monitoring of injection-molded parts, J. Mater. Process. Technol. 136 (2002) 1. [3] K.F. Pun, I.K. Hui, W.G. Lewis, H.C.W. Lau, A multiple-criteria envi- ronmental impact assessment for the plastic injection molding process: a methodology, J. Cleaner Prod. 11 (2002) 41. [4] A.T. Bozdana, O¨ . Eyerc′?og? lu, Development of an Expert System for the Determination of Injection Moulding Parameters of Thermoplastic Materials: EX-PIMM, J. Mater. Process. Technol. 128 (2002) 113. [5] M.R. Cutkosky, J.M. Tenenbaum, CAD/CAM Integration Through Concurrent Process and Product Design, Longman. Eng. Ltd., 1987, p. 83. [6] G. Menges, P. Mohren, How to Make Injection Molds, second ed., Hanser Publishers, New York, 1993, p 129. [7] K.H. Huebner, E.A. Thornton, T.G. Byrom, The Finite Element Method for Engineers, fourth ed., Wisley, 2001, p. 1. [8] X. Chen, Y.C. Lam, D.Q. Li, Analysis of thermal residual stress in plastic injection molding, J. Mater. Process. Technol. 101 (1999) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 機械設(shè)計制造及其自動化 1103班 學生：楊帆 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目:中號圓蓋注射模 畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容: 1.圖紙A1號一張A2號兩張 2.計算說明書一份 畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分： 中號圓蓋注射模設(shè)計 起止時間：2015.3.16-2015.6.4 指導教師： 年 月 日 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本科生畢業(yè)設(shè)計成績考核評價表 畢業(yè)設(shè)計 名 稱 中號圓蓋注射模 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 機制1103 姓名 楊帆 評價人 權(quán)重 評價點 得分 指導教師 10 圖紙完備、整潔，設(shè)計說明書的撰寫質(zhì)量 5 分析、計算、論證的綜合能力 5 能綜合運用所學知識和專業(yè)知識，獨立工作能力強 5 畢業(yè)實習表現(xiàn)、進度表書寫情況 評閱人 10 設(shè)計的有重大改進或獨特見解，有一定應(yīng)用價值 5 設(shè)計的難度和工作量，結(jié)合本專業(yè)情況 5 計算、圖紙、公式、符號、單位是否符合工程設(shè)計規(guī)范 5 說明書的條理性、語言、書寫、圖表水平 答辯小組 10 設(shè)計規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度 10 答辯掛圖準備情況 10 答辯中思維敏捷，知識面寬厚程度 10 回答問題的正確性，有無錯誤 10 是否有創(chuàng)新意識，設(shè)計是否有新意 教師、評閱人和答辯小組按以上各條的相應(yīng)評價點給出得分，合計總分數(shù)。 在總成績分數(shù)中，90-100分為優(yōu)秀，80-89分為良好，70-79為中等，60-69為及格，不足60分為不及格，列入本表右側(cè)成績欄中。 注意：有嚴重抄襲現(xiàn)象的學生成績應(yīng)定為不及格，有抄襲現(xiàn)象但不嚴重的學生成績應(yīng)降檔處理。指導教師、評閱人及答辯小組對此應(yīng)切實注意，如有不可解決的分歧，可交于院系答辯委員會裁定。 合計分數(shù) 成績 答辯小組： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導教師評閱意見表 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 機制1103 姓名 楊帆 題目 中號圓蓋注射模 指 導 教 師 評 語 該生基本按進度計劃完成了畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，得到了全面綜合的訓練，課題完成達到了教學的要求。該同學根據(jù)課題任務(wù)，完成了文獻資料查詢工作，具有的收集、整理，綜合各種信息的能力；其譯文翻譯較準確，語句通順；設(shè)計方案合理，繪圖基本準確，設(shè)計說明書書寫符合要求。同意答辯。 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯記錄 專業(yè)班級:機制 1103 學 號：311202417 姓 名:楊帆 答辯內(nèi)容記錄: 記錄人： 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)論文 題 目： 中號圓蓋注射模 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機制1103 學生姓名： 楊帆 指導教師： 陳慧珍 論文提交日期： 2015年3月 12日 論文答辯日期： 2015年6月 1 日 摘要 本課題主要是針對圓蓋的注塑模具設(shè)計,該圓蓋材料為改性PS，是工業(yè)生產(chǎn)中常見的一種保護蓋產(chǎn)品。通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設(shè)計出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、側(cè)抽機構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核都有詳細的設(shè)計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設(shè)計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計的主要任務(wù)是圓蓋注塑模具的設(shè)計，也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對塑件的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點澆口的雙分型面注射模具。 在現(xiàn)代的模具設(shè)計生產(chǎn)中,通常運用UG軟件進行產(chǎn)品的3D圖形設(shè)計，UGMoldWizard 是 UG 系統(tǒng)的一個獨立的智能化設(shè)計注射模具的模塊,按照注射模具設(shè)計過程的一般順序來實現(xiàn)模具設(shè)計的整個過程。利用UG分析中的塑模部件驗證對制件分析，并設(shè)置脫模方向及型芯和型腔區(qū)域。依次利用UG注塑模向?qū)е械哪＞逤SYS、收縮率、工件、型腔布局、分型、模架標準件、澆口流道和冷卻等功能設(shè)計三維模具。并運用 UGMoldWizard 檢驗制件構(gòu)的合理性，以及注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性。最后由三維圖直接生成二維圖。 關(guān)鍵詞:注塑模 圓蓋 側(cè)抽機構(gòu) ABSTRACT The main topic covered for a round of injection mold design, the materials for Modified PS, is commonly found in industrial production of a protective cover products. Through the process of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. The product mix from technology issues, and specific mold structure of the casting mold system, mold forming part of the structure, side pumped body, top of the system, cooling system, the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design, at the same time and developed a simple process dies. Through the entire design process that the mold can be achieved by the plastic parts processing knowledge-embedded theory to realize thewholemold designing process in a normal order of injectionmold designing process.First，mold components in the UG-validation analysis on the parts，and set the parting direction and the core and cavity region.Then，followed by the use of the Wizard of UG injection mold mold CSYS, the contraction rate of the workpiece, cavity layout, typing, mold standard parts, gate runner and cooling functions to design three-dimensional mold.and use the UGMoldWizard to check the production the accuracy is with high characteristics of efficiency. Finally，three-dimensional mold directly generate two-dimensional diagram. Key words： Injection mold ；round cap ；side pumped body 前 言 畢業(yè)設(shè)計是高等工科院校培養(yǎng)計劃中最重要的實踐環(huán)節(jié)之一，能夠綜合運用所學知識，本次畢業(yè)設(shè)計的課題是塑料蓋設(shè)計，可以對塑料工業(yè)有一個綜合的了解。 塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)也是當今世界發(fā)展最快的工業(yè)之一。塑料工業(yè)始于20世紀30年代，由于其密度小、質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，逐漸發(fā)展起來，應(yīng)用越來越廣泛，塑料成為各行各業(yè)不可缺少的原料。塑料作為一種新的工程材料，由于其被不斷的開發(fā)與應(yīng)用，加上成型工藝不斷成熟與完善，極大的促進了成型模具的開發(fā)與制造。我國模具工業(yè)起步于20世紀50年代初期，不過發(fā)展迅速，特別是近20年來，產(chǎn)品和品種都大大增加，許多新穎的工程塑料已投入批量生產(chǎn)，模具產(chǎn)量和質(zhì)量有了很大提高，但和國外市場仍有很大差距。一些大型和精密型模具仍依賴進口，幾乎沒有出口模具，而發(fā)達國家模具生產(chǎn)的1/3用來出口，我國的模具工業(yè)急需發(fā)展。塑料模近幾年來發(fā)展迅速。模具日趨大型化，同時隨著生產(chǎn)率提高的要求而發(fā)展為一模多腔，精度要求也越來越高，同時注射成型機和注射成型方法對塑料模也有重要的影響。 經(jīng)過對當前塑料模具的了解，我開始著手畢業(yè)設(shè)計。題目是圓蓋注塑模具設(shè)計，材料為聚苯乙烯（簡稱PS）。PS是無色、透明并有光澤的非結(jié)晶型的線型結(jié)構(gòu)的高聚物 ，無毒、無味、無嗅，著色性好，透濕性大于聚乙烯，吸濕性很低，尺寸穩(wěn)定，具有良好光澤；加工性能好，成本低機械性能隨分子量的加大而提高；耐熱性低，不能在沸水中使用；耐低溫，可承受—30℃的低溫；有良好的室內(nèi)耐老化性；對醇類有機溶劑、礦物油有較好的耐受性，耐酸、堿性能也很好；其原料來源廣泛，石油工業(yè)的發(fā)展促進了聚苯乙烯大規(guī)模的生產(chǎn)。塑料圓蓋是典型的塑料注射制品，其內(nèi)側(cè)分布三個鎖緊卡環(huán)，需要側(cè)向抽芯才能將塑件脫模。 根據(jù)PS的特性及制品的結(jié)構(gòu)，這次設(shè)計要解決的問題是： (1)對制件進行工藝分析，制定設(shè)計方案：塑料蓋直徑較大，在設(shè)計中應(yīng)注意注射機選擇和型腔數(shù)的確定，以免鎖模力不夠。然后確定注射機型號及分型面，型腔排放位置、模具類型等。 (2)進行模具設(shè)計：根據(jù)計算確定模具各部分尺寸，選擇模架和零件。繪制模具裝配圖、零件圖。 (3)盡量優(yōu)化設(shè)計方案，避免出現(xiàn)飛邊、溢料等質(zhì)量問題。 探討一下塑料模CAD/CAM/CAE，了解計算機在模具設(shè)計中的應(yīng)用。 (4)通過本次畢業(yè)設(shè)計，我掌握注射工藝及模具設(shè)計過程及CAE分析流程，并培養(yǎng)了綜合運用所學知識，獨立分析問題、解決問題的能力。 目 錄 摘要 I ABSTRACT I 前 言 1 第1章 塑料成型制件的工藝性 1 1.1 制件原料的工藝性 1 1.2 制件的結(jié)構(gòu)工藝性 2 第2章 初步選擇注射機 3 2.1 成型前的準備 3 2.2 制品PS的注塑成型參數(shù) 3 2.3 塑件的形狀估算其體積和質(zhì)量 3 2.4 確定型腔數(shù)量 3 2.5 注射機有關(guān)參數(shù) 4 2.6 分型面選擇 4 第3章 澆注系統(tǒng) 5 3.1 主流道的設(shè)計 5 3.2定位圈 6 3.3 分流道設(shè)計 6 3.4 澆口設(shè)計 6 3.5 流動比的校核 7 3.6 排溢系統(tǒng) 7 第4章 成型零件設(shè)計 8 4.1 凹模 8 4.2 凸模和滑塊 8 4.3 型腔、型芯徑向尺寸 9 4.4 型腔深度和型芯高度尺寸 9 4.5 凹模側(cè)壁厚度和底板厚度的計算 10 4.6 合模導向結(jié)構(gòu)機構(gòu)設(shè)計 11 4.7 推出機構(gòu)的復位 12 4.8 二級推出機構(gòu) 12 4.9 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 13 4.10 導滑槽設(shè)計 14 4.11 模架專用零件選取 14 4.12 推出行程的校核 16 4.13注射機有關(guān)參數(shù)校核和最終選擇 17 第5章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 20 第6章 UG模具設(shè)計 22 6.1 制件分析 22 6.2 UG模具設(shè)計 22 第7章 模具主要零件圖及加工工藝規(guī)程 23 第8章 模具安裝與調(diào)試 25 8.1 模具的安裝 25 8.2 模具的調(diào)試 25 第9章 模具工作過程 26 結(jié) 論 27 參考文獻 28 致 謝 29 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第1章 塑料成型制件的工藝性 第1章 塑料成型制件的工藝性 1.1 制件原料的工藝性 PS具有的成型性能： (1)PS成型性能優(yōu)良，其吸水性小，成型前可不進行干燥。 (2) 收縮小，塑件尺寸穩(wěn)定。 1.2 制件的結(jié)構(gòu)工藝性 塑件結(jié)構(gòu)如圖1.2所示: a b 圖1.2 塑件結(jié)構(gòu) 1.2.1 尺寸及精度 塑料杯蓋是放在杯子上不承受壓力，且已有5°斜度，有圓角，所以，對精度要求比較低，為自由尺寸，采用8級精度。 1.2.2 表面粗糙度 杯蓋的外表要求高，表面粗糙度應(yīng)越低。一般來說，模具表面粗糙度要比塑料件的要求低1～2級。塑料制件的表面粗糙度Ra為0.2～0.8μm，模具在使用過程中，由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以應(yīng)隨時給以拋光復原。 1.2.3 拔模斜度 為了方便備用芯塑料部件或擺脫腔的塑料部件,防止脫模壓力塑料部分,設(shè)計時必須內(nèi)外塑料表面有足夠邊坡沿脫模方向,稱為草案。塑料零件本身有5坡,容易脫模,所以不需要設(shè)置一個草案。 1.2.5 圓角 蓋子在街角R8圓角過渡,不僅避免應(yīng)力集中,提高強度,但也造型的完美的塑性流動。 1 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第2章 初步選擇注射機 第2章 初步選擇注射機 2.1 成型前的準備 (1) 與PS吸濕性大,為了保證我們的產(chǎn)品質(zhì)量將會準備材料到烤箱,80 + 5℃下干燥2-3小時(根據(jù)材料層的厚度),為了實現(xiàn)樹脂的含水率處理規(guī)則。 (2)塑料注射成型機材料罐,加熱后,塑化流動狀態(tài)的模具澆注系統(tǒng)進入模具型腔的形狀,這個過程可以分為成型,成型,保壓和冷卻四個階段。 2.2 制品PS的注塑成型參數(shù) 注射機：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：30～60 料筒溫度：前200～210℃° 中210～230℃° 后180～200℃° 模具溫度：60～80℃ 注射壓力(MPa)：70～90 成型時間注射時間(s)：35； 高壓時間：15～30； 冷卻時間：40～70； 總周期：90-135 2.3 塑件的形狀估算其體積和質(zhì)量 塑件的體積: (1)錐體上圓體積:其中r=83.2×（37-22.5）×sin5°=77.43mm3 錐形部分體積：V1=3.14×29.88×（83+77.43）×2 /2=15052.4mm3 (2)平底部分: V2=3.14×（77.43-2×8×cos5°）×2/2=5939.1mm3 L=3.14×8×5°/180=0.749mm V3=3.14×2×（77.435×0.749+2×8×7.25）=1092.69mm3 V= V1 +V2+ V3= 22084.2 mm3 PS的密度:1.02～1.05g/cm3 (取1.03 g/cm3)。所需原料質(zhì)量=22084.2×10-3×1.03g=22.75g 2.4 確定型腔數(shù)量 由于采用內(nèi)部抽芯結(jié)構(gòu)部分,更復雜,和部分面積較大,不宜使用多腔,以免夾緊力是不夠的,和越來越多的空腔尺寸和表面質(zhì)量,蓋子的形狀和要求較高,并且包含凸平臺,為保證工藝參數(shù)容易控制,形狀、大小一致、鉛字腔模具,單型腔也有生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)周期短的優(yōu)點。 塑件重為22.75g,初選注射機為臥式XS-Z-60注射機。 2.5 注射機有關(guān)參數(shù) 表2.1 XS-Z-60型注射機的主要參數(shù) 額定注射量：60 cm3 柱塞直徑:38mm 注塑壓力：122MPa 模具最大厚度：200mm 最大開模行程：180mm 最大成型面積：130 cm2 注射時間：2.9s 鎖模力：500 KN 噴嘴球頭直徑：12 動定模固定板尺寸：330×440mm 注塑機定位孔直徑：Φ50mm 模具最小厚度：70mm 2.6 分型面選擇 結(jié)合的原則,分型面、分模面應(yīng)設(shè)計蓋子最大輪廓和外觀質(zhì)量的要求蓋(需要考慮分型面的flash是否 容易清除),所以分型面在底部。 3 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第3章 澆注系統(tǒng) 第3章 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔進料通道,壓力的作用,傳熱傳質(zhì),并極大地影響了塑料零件的質(zhì)量。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、澆口。 3.1 主流道的設(shè)計 主流方式通常是位于中心的模具塑料熔體入口,它將融入分流河道噴射器噴嘴噴射或腔。主要用于錐形狀,為了促進熔體的流動和模具當主流方式設(shè)置材料順利退出。 3.1.1 主流道尺寸 主流道小端直徑 D=注射機噴嘴直徑+（0.5～1） =4+（0.5～1），取D=5 (3-1) 主流道球面半徑SR=注射機噴嘴球頭半徑+（1～2） =11+(1～2)，取SR=12 球面配合高度h=3～5mm，取h=4mm 主流道長度L=26mm 主流道大端直徑D′=D+2Ltanα=5+2×26×tan2°=6. 8，取D′=6.8mm 澆口套總長LO=L+h=30mm 3.1.2 主流道襯套的形式 主流方式小側(cè)門注塑機噴嘴反復接觸,屬于易損件,材料要求嚴格,所以主流方式旨在消除一部分模具澆道襯套是門組的變化形式,這樣的選擇有效的天真單獨鋼鐵加工和熱處理,經(jīng)常使用碳素工具鋼,如T8A T10A,熱處理硬度的54 ~ 58,澆道襯套與固定模板使用H7 / m6過渡配合,配合位置環(huán)H9 / H9、使用間隙配合。由于模具流時間,定位環(huán)和襯墊設(shè)計構(gòu)圖風格更合適。 3.2定位圈 為使?jié)部谔缀妥⑸錂C噴嘴對正定位，可設(shè)定位圈。定位圈尺寸由注射機的定位孔直徑確定，一般比定位孔直徑小0.1～0.3mm，以便于裝模。定位圈直徑為f100。如圖3.1所示： a b 圖3.2 澆口套和定位圈 定位圈一般用45鋼或A5鋼制造。 3.3 分流道設(shè)計 由于塑件在分型面上的投影是連續(xù)的，所以可以不設(shè)計分流道. 3.4 澆口設(shè)計 澆口的分流河道和腔之間的聯(lián)系是一個簡短的通道,它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。 澆口的大小、位置和形狀的塑料部件的質(zhì)量產(chǎn)生了巨大的影響。 塑料蓋子外觀質(zhì)量要求特別高,如果側(cè)澆口,因此容易產(chǎn)生焊疤,縮孔等缺陷,抑郁,和注射壓力損失更大。因此,點門,點門顯著特點:小澆口位置限制,移除門在小殘留痕跡,不影響外觀。模具很容易打破,在大門附近的加載引起的應(yīng)力很小,但是對于薄壁塑料部件由于剪切率高,局部應(yīng)力引起的分子高度方向,甚至開裂。為了改善這種情況,可以增加門在當?shù)厮芰媳诤?、圓弧過渡,詳細的尺寸如圖3.4所示： 圖3.4 澆口套和澆口尺寸 =1043.5mm3 GJ=902.9×10-3×1.03g=1.75g (3-4) 式中：VJ----主流道、澆口的體積 GJ----主流道、澆口的質(zhì)量 3.5 流動比的校核 Φ=∑= =15.4 PS允許的流動比為240～260，所以流動比要求。 3.6 排溢系統(tǒng) 杯蓋的模具為中小型模具可之際利用推桿、活動抽芯與模板的配合間隙進行排氣,其間隙為0.03～0.05mm. 6 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第4章 成型零件設(shè)計 第4章 成型零件設(shè)計 4.1 凹模 用整體嵌入式凹模，加工效率高，裝拆方便，可以保證精度。用螺釘定位，且拼合處有間隙，利于排氣。便于模具維修，節(jié)省貴重的模具鋼。與凹模固定孔的配合為。 圖4.1 凹模 4.2 凸模和滑塊 由于采用內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)在凸模上設(shè)導滑槽，以放置滑塊，凸模采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，放在動模墊板上，型芯與固定孔的配合為。 圖4.2 凸模 4.3 型腔、型芯徑向尺寸 PS的平均收縮率==％ (4-3) 由SJ1372-78[6]表2-37公差數(shù)值表得 4.3.1型腔徑向尺寸 = Lm----型腔的最小基本尺寸 Ls----塑件的最大基本尺寸 Scp------塑件的平均收縮率 Δ-------塑件的公差；由SJ1372-78公差數(shù)值表，Δ=1.8 -------模具制造公差 4.3.2 型芯徑向尺寸 (4-3) Lm-----型腔的最大基本尺寸 Ls-----塑件孔深最小基本尺寸 Scp------塑件的平均收縮率 Δ------塑件的公差 由SJ1372-78公差數(shù)值表， Δ=1.8 ------模具制造公差 4.4 型腔深度和型芯高度尺寸 SJ1372-78公差數(shù)值表得 4.4.1 型腔深度尺寸 (4-3) -------型腔深度的最小基本尺寸 Hs-------塑件的最大基本尺寸 -------塑件的平均收縮率 Δ-------塑件的公差 ,Δ=1 -------模具制造公差 , 4.4.2 型芯高度尺寸 ----型腔的最大基本尺寸 hs----塑件孔深最小基本尺寸 ----塑件的平均收縮率 Δ----塑件的公差 Δ=1 -------模具制造公差 4.5 凹模側(cè)壁厚度和底板厚度的計算 本模具采用整體嵌入式圓形凹模型腔，根據(jù)經(jīng)驗值，圓形型腔壁直徑2r=83mm，整體式型腔壁厚S=45mm，型腔壁厚應(yīng)以最大型腔壓力為準。一副模具正常生產(chǎn),不允許空腔力量不足,也不允許其剛度不足,因此,腔壁厚應(yīng)考慮其強度和剛度條件在同一時間。根據(jù)大尺寸腔的分析,剛度不足是主要矛盾,應(yīng)按剛度計算;小腔的彈性變形,在發(fā)生大的錢,其內(nèi)部應(yīng)力超過許用應(yīng)力,強度是主要矛盾,應(yīng)按強度計算,塑料蓋子的設(shè)計體積小,應(yīng)按強度計算。 4.5.1 型腔壁厚計算 S=r[]=41.5×[] =22mm (4-5) 4.5.2 型腔深度計算 H==0.87×r =18mm (4-5) Δ----型腔壁厚（mm）； H----型腔深度（mm）； ----模具強度計算的許用應(yīng)力（MPa）,一般中碳鋼為160 MPa ； r----型腔內(nèi)半徑（mm）； p----模腔內(nèi)最大熔體壓力（MPa）,一般為30～50 MPa; 底板厚度應(yīng)至少為18mm，根據(jù)型腔深度及澆注系統(tǒng)的分布,中間板厚度可選為63mm。 4.6 合模導向結(jié)構(gòu)機構(gòu)設(shè)計 采用導柱和導套構(gòu)成導向機構(gòu)，主要作用：定位作用，模具閉合后保證上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸準確；指導作用,夾緊,第一個是面向部分接觸,指導模具關(guān)閉準確,避免核心為第一腔形成部分損傷;側(cè)的壓力下,塑料熔體在充填過程中可能會產(chǎn)生單向側(cè)壓力,在壓力下導柱端,保證模具的正常工作。 導柱應(yīng)合理地均勻分布在模具分型面的四面，導柱中心至模具邊緣有足夠的距離，以保證模具強度（導柱中心至模具邊緣通常為直徑的1～1.5倍，所選用導柱直徑為25mm，距模具邊緣距離為長30mm,寬40mm,符合要求）；導柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼經(jīng)滲碳淬火處理或T8、T10經(jīng)淬火處理，硬度為HRC 50～55。導柱固定部分表面粗糙度為0.8。導向部分表面粗糙度為0.8～0.4。導柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或者H7/k6的過渡配合，導向部分采用H7/f7或者H7/f8間隙配合。具體尺寸如圖4.6所示： 圖4.6 導柱 選擇指導布什應(yīng)該協(xié)調(diào)導料銷、導套用于導料銷相同的材料或銅合金耐磨材料,其硬度應(yīng)低于一般導銷硬度,減少磨損和防止導料銷、導套,毛坯。導柱固定部分和導向部分采用Ra = 0.8米,導套采用H7 / m6或H7 / k6適合的模板。 4.7 推出機構(gòu)的復位 圖4.7 復位桿 介紹為了使組件可以鎖模后返回到原來位置,固定板復位桿同時,常見的重置與圓形截面桿,一般每副模具設(shè)置四復位桿,位置應(yīng)盡量設(shè)計的四周固定板,為了順利發(fā)射機構(gòu)當夾緊復位,復位桿端面和離別的臉,詳細的尺寸如圖4.7所示： 4.8 二級推出機構(gòu) 利用彈簧的彈力作用實現(xiàn)第一次推出，然后再由復位桿實現(xiàn)第二次推出，彈簧應(yīng)采用四根，分布在限位螺釘上，彈簧的選擇如下： — 塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)一般為0.15～0.2 所以： F==0.2 7.85250250639.8=90.87N (4-8) 查手冊選擇彈簧具體尺寸： 驗證彈簧選取是否正確： =16.8 (4-8) 符合要求。 4.9 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 (4-9) =52.8N 式中：c——側(cè)型芯成型部分的截面平面周長 h——側(cè)型芯成型部分的高度 p——塑料件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力 其中模內(nèi)冷卻為0.8～1.2，模外冷卻為2.4～3.9 — 塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)一般為0.15～0.2 —側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角 計算核心拉力很小,原因是側(cè)凸,克服塑料和側(cè)空腔粘附力和橫向腔滑塊移動時的摩擦阻力,可以被忽視的設(shè)計。 圖4.9 側(cè)型芯 4.10 導滑槽設(shè)計 導槽和滑塊導滑部分采用間隙配合,一般使用H8 / f8,配合的表面部分的需求較高,表面粗糙度Ra 0.8或更少。與滑塊導槽,保持一定的精度,滑塊拉行動結(jié)束后,滑動部分應(yīng)全部或部分左導滑槽,滑塊滑動配合長度通常是大于1.5倍的滑塊的寬度,和留存在導槽長度不應(yīng)小于導滑配合部分的三分之二,[3]因此,滑塊10毫米,否則滑塊開始重置傾斜,甚至破壞模具。 為上層側(cè)向抽芯,這是安裝在斜打孔機,一般使用H8 / f7或H8 / f8合作,其底端連接到幻燈片的分布(經(jīng)銷商可以在滑槽中移動),并能扭轉(zhuǎn)經(jīng)銷商,滑動在固定板用螺絲固定。 4.11 模架專用零件選取 4.11.1定模座板 B×L=320×300 mm, H=35mm。用于固定澆口套和彈簧，所以必須具有足夠的強度（HRC40-44）。 a b 圖4.11.1 定模座板 4.11.2 定模板 B×L=300×270，H=60mm。用于固定澆注系統(tǒng)和彈簧，所以得具有足夠的強度（HRC40-44）。 a b 圖4.11.2 定模板 4.11.3 動模板 B×L=300×270mm,H=40mm。 a b 圖4.11.3 動模板 4.11.4墊板 B×L=300×270mm,H=40mm。 圖4.11.4 墊板 4.11.5 推板 推板的公式B×L=160×290mm,H=15mm。 (4-11) 4.12 推出行程的校核 推出澆注系統(tǒng)所必須的長度25mm 所以：H=10+60+40+10=120mm 注射機允許的最大開模行程為180mm，開模行程滿足要求. 4.13注射機有關(guān)參數(shù)校核和最終選擇 4.13.1 確定型腔數(shù)量 （1）按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)量 =(0.8×60×1.3-0.93)/22.75=2.7 （2）按注射機的額定鎖模力大小確定型腔數(shù)量 =（500×103-（0.25～0.5）×122×0.25×3.14×132）/（0.25～0.5） ×122×0.25×3.14×832=1.52 (4-13) K----注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8 M----注射機的額定塑化量 t----成型周期（s） ----澆注系統(tǒng)所需要的塑料質(zhì)量或體積 ----單個塑件的質(zhì)量或體積 綜上所述，型腔N=1是符合計算結(jié)果的。 4.13.2 最大注射量校核 由第3章中計算得塑件重量為22.75g，澆注系統(tǒng)所需材料重量為0.93g，則每次注射所需塑料為： 22.75+0.93=23.65g 注射機最大注射量60×0.8=48g﹥23.65g 所以注塑機符合要求。 4.13.3 鎖模力的校核 PS的注射壓力為100～130MPa，取115 MPa。 鎖模力的大小必須滿足下式： (4-13) —塑件型腔在模具分型面上的投影面積 —塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 F—鎖模力 P—模腔壓力， 取120MPa F≥115×(0.25～0.5) × [] ≥268.16 KN (4-13) 由于F=500 KN，故滿足F=Pm(nAS+Aj)。 4.13.4 注射壓力校核 塑料成型所需注射壓力是由各種各樣的塑料、注塑、噴嘴形式,形狀的塑料部件,以及澆注系統(tǒng)全面的壓力因素。為達到精度要求和過程塑造瘦,長注塑壓力檢查是否注射機的注射壓力額定值大于注入壓力成型。 PS塑料注射所需的注射壓力是70 ~ 90 MPa,由于x - Z - 60活塞機、注射壓力傳輸是不好的,我們要大一些,122 MPa是符合要求的PS塑料注塑機的壓力。 4.13.5 塑件在分型面上投影面積的校核 nA1+A2＜A,即68.89＜130 A1---制件投影面積(mm) A2---澆注系統(tǒng)投影面積(mm) A---注塑機允許使用的最大成型面積 4.13.6 模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核 需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大與最小厚度。 （1） 噴嘴尺寸 注射機噴嘴頭一般為球面，其球面半徑應(yīng)與相接觸的模具主流道始端凹下的球面半徑相適應(yīng)，噴嘴直徑=4mm，噴嘴球面半徑=12mm。 （2） 定位圈尺寸 模具的定位部分設(shè)計一個與主流道同心的凸臺，此為定位圈，并需求與注射機模板上的定位孔采用一定的配合（尺寸如4.2節(jié)）。 （3） 模具厚度校核 模具厚度必須滿足：＜H＜ -----注射機允許的最小模具厚度 ------注射機允許的最大模具厚度 模具厚度為196㎜，即70＜196＜200，因此符合條件。 4.13.7 頂出裝置校核 采用的是XS-Z-60注射機,采用中心頂出桿機械頂出。 19 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第5章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 第5章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 在塑料成型過程中,模具溫度將直接影響到塑料成型,成型,成型周期和塑料零件的質(zhì)量。所以,我們需要設(shè)置在模具溫度控制系統(tǒng)達到理想的溫度要求。 一般的注塑模具塑料熔體溫度約200℃,和塑料零件的模具型腔時其溫度低于60℃。所以熱塑性注塑后,必須進行有效的冷卻模具,以便可靠冷卻的刻板印象,迅速從塑料,因此提高塑料零件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。為更好的塑料熔體粘度低,流動性,如聚丙烯、有機玻璃、等,當小薄壁零件,如我們的塑料零件,模具可以冷卻或簡單的可以使用自然冷卻冷卻系統(tǒng)不設(shè)置;當塑料塊大的產(chǎn)品,可能需要人工冷卻的模具,以確保完整的固化定型的部分。 查表得PS的△i=3～4×105J/Kg，取△i=4×105J/Kg，G=12Kg/h， 所用介質(zhì)為水，常溫是20℃，出口溫度為27℃，模具平均溫度為40℃。 (1) Q= G×△i=12×4×103=4.8×106J/h (5-1) (2)冷卻水的體積流量 V= =2.73×10-3 m3/min 冷卻水道直徑，根據(jù)體積流量查表，取冷卻水道直徑為d=8mm (3)冷卻水道的流速： v= (4)冷卻水孔壁冷卻水之間傳遞系數(shù)，查表得30℃時水的=8.4 = (5)冷卻水孔總傳熱面積A A= (6)冷卻水道總長度L L= (7)冷卻水道應(yīng)開的孔數(shù) n=≈2 (8)冷卻水道流動狀態(tài)校核 當平均水溫23.5℃查表得水的運動粘度為 (9)冷卻水道進出口溫度校核 ℃ 與原定值一樣。 綜上計算可知，采用2個水孔，水速為0.91m/s,水孔長度0.26m,鑒于澆口處溫度比較高，把冷卻系統(tǒng)設(shè)計在端蓋處，當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面距離最好相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些，間距也適當小一些。一般水孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于10mm,常用12～15mm,選用15mm的，具體尺寸如圖5.1所示： 圖5.1 冷卻系統(tǒng)尺寸及位置 21 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第6章 UG模具的設(shè)計 第6章 UG模具設(shè)計 6.1 制件分析 利用UG分析中的塑模部件驗證對制件分析，并設(shè)置脫模方向及型芯和型腔區(qū)域。 6.2 UG模具設(shè)計 利用UG注塑模向?qū)нM行模具設(shè)計，依次利用UG注塑模向?qū)нM行初始化項目設(shè)置模具CSYS收縮率工件型腔布局分型模架標準件澆口流道冷卻等功能設(shè)計模具，得到模具如圖6.1，再利用UG注塑模向?qū)е械难b配圖紙和組件圖紙功能得到二維圖。 圖6.1 UG模具設(shè)計的模具 22 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第7章 模具主要零件圖及加工工藝規(guī)程 第7章 模具主要零件圖及加工工藝規(guī)程 下面以模具動模板（型芯固定板）為例介紹其加工工藝規(guī)程，動模板機械加工工藝卡片如表7.1所示。 表7.1 動模板機械加工工藝卡片 機械加工工藝卡片 零件號 4 零件名稱 動模板 材料牌號 45 工序號 工序名稱 ? 工序內(nèi)容 機床設(shè)備名稱及編號 夾具名稱及編號 切削工具名稱及編號 量具名稱及編號 1 備料 矩形板料: 310×280×65mm ? ? ? ? 2 銑削 銑六面至尺寸300.5×270.5×60.5mm 立式銑床 機用平口鉗 立銑刀 對角尺 3 磨 磨六面至尺寸300×270×60mm 平面磨床 矩形電磁吸盤 平行砂輪 對角尺 4 鉗工 以底面為基面,找正4-Ф20復位桿孔、4-Ф35導柱孔、4-M12螺紋孔,4-Ф32定距拉桿孔;并標出中間圓形孔孔心 ? ? ? ? 5 鉆 鉆4-Ф20的復位桿,留0.5mm的加工余量;定模板、墊板配作4-Ф35導柱孔至Ф32;4-M12至Ф10深40,并攻螺紋深35;4-M4的階梯孔至Ф7.5深1;4-M4至Ф3深15,并攻螺紋深12;與動模板配作4-Ф32定距拉桿孔,留0.5mm余量; 立式鉆床 通用平口鉗 直柄麻花鉆 ? 6 鏜 與動模板、墊板配作鏜出4-Ф35孔,并鏜出階梯孔Ф40深8，鏜出4-Ф110.4孔,鏜出4-M4的階梯孔至Ф8深1,并鏜出階梯孔Ф130.4深10 坐標鏜床 ? 鏜刀 7 熱處理 淬火回火至43-48HRc ? ? ? 8 磨 磨板的上下面至尺寸至要求尺寸精度 平面磨床 矩形電磁吸盤 平行砂輪 9 磨 各銷釘孔、導柱孔、圓形孔到尺寸精度 內(nèi)圓磨床 精密平口鉗 圓柱磨頭 24 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第8章 模具安裝與調(diào)試 第8章 模具安裝與調(diào)試 8.1 模具的安裝 盡量采用整體吊裝,安裝時將死后注射機之間的掛桿模板,調(diào)整軸承,軸承套圈的模具固定在固定板上的定位孔,并將是緩慢關(guān)閉模板,然后用夾子或螺旋壓力機設(shè)置模板,固定和初步的動態(tài)模型,然后跟蹤一個緩慢的開始模具的3-5次,檢查模具是否在開啟和關(guān)閉的過程中平衡靈活,存在堵塞現(xiàn)象,最后固定模板。 8.2 模具的調(diào)試 模具的安裝后,空轉(zhuǎn)的第一檢查和調(diào)試,根據(jù)下列事項調(diào)整注射機各種模具或檢查。 8.2.1 調(diào)節(jié)鎖模系統(tǒng) 緊密的鎖?？梢愿鶕?jù)夾緊力的大小和經(jīng)驗來判斷,控制夾緊力的兩個原則:一方面夾緊力應(yīng)足夠大,以確保模具在塑料熔體注射壓力的影響不開骨,所以夾緊力應(yīng)大于表面的空腔和塑料部件分別投影區(qū)域,緊夾緊力的產(chǎn)物,另一方面,導致變形的模板,并主要是通過視覺體驗調(diào)整夾緊的松緊程度,即當離別時使用注射成型機的液壓雙夾緊機制,使用本鎖模先快后慢,不是很自然,夾緊的緊度是剛剛好的。 8.2.2 開模距離調(diào)整 調(diào)整塑料零件、澆口凝固,可以自動從磨具,拉桿限制模具、模具開模開必須注意的距離和速度不是太快,避免拉桿拉到極限狀態(tài)和開模具的模具的過程。 8.2.3 安全檢查 (1)檢查小管是否通暢，走向是否正確，有無泄漏現(xiàn)象。 (2)有電加熱器的模具在通電前要做絕緣檢查。 (3)有液壓、氣動裝置的模具，進行通液或通氣試驗，檢查看有無漏液或漏氣現(xiàn)象。 (4)空轉(zhuǎn)檢查 上述事項完成后，正式試模前需進行空轉(zhuǎn)檢查以檢驗?zāi)＞吒鞑糠值墓ぷ髑闆r是否正常通過。 26 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第9章 模具工作過程 第9章 模具工作過程 根據(jù)產(chǎn)品的形狀盤,一小部分部分的核心,和側(cè)墻也有四個孔直徑為5毫米,因此產(chǎn)品核心脫模需要設(shè)置測試;模具采用嵌入式,所以避免浪費寶貴的材料,容易加工成型,因此產(chǎn)品的表面質(zhì)量要求,所以推桿部分。 工作原理:當打開模具,模具分型,上述零件的分類,在分類的過程中,外面的部分零件的固定模的凸凹模,但由于核心和動模部分更多的核心,從而使部分留在動態(tài)模型;動態(tài)模型的移動,模型的零件還沒有完全的凹模和凸側(cè)斜導柱的作用下已經(jīng)完全失去,因為模具腔設(shè)置2°草案,和動態(tài)模型,沒有移動部件,其在移動核心模力也更大,所以可以安全的部分過程的動態(tài)模型,最后推桿在板作用下的部分模型腔,制造的出現(xiàn)。推桿夾緊,把一盤復位桿的作用下回到原位,和滑塊在斜導柱的作用下,回到原位,緊塊將滑塊的壓力在注射機注射過程中不會回來。 27 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 結(jié)論 結(jié) 論 注射模具設(shè)計從塑料杯蓋的工藝性開始，了解PS和杯蓋的一些特性比如塑料的流動性和收縮性、形狀、斜度等，根據(jù)杯蓋的體積選擇注射機，利用注射機里的一些參數(shù)確定澆注系統(tǒng)的主要零件如定位圈、主流道和澆口等，用UGNX對方案進行設(shè)計、分析和優(yōu)化。成型零件的設(shè)計包括型腔、型芯、導柱、導套等，其中滑塊的設(shè)計是模具設(shè)計的關(guān)鍵部位，精度、公差、尺寸得按計算和工藝性進行，最后設(shè)計冷卻系統(tǒng)，主要包括孔數(shù)和冷卻水道長度。 28 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 參考文獻 參考文獻 [1] 張榮清.模具設(shè)計與制造[M].北京：高等教育出版社，2003. [2] 翟震,毋彩虹.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011. [3] 劉彥國.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2009. [4] 孫玲.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：清華大學出版社，2008. [5] 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010. [6] 齊曉杰. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011. [7] 孫鳳勤.模具制造工藝與設(shè)備[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002. [8] 田寶善,劉永.塑料注射模具設(shè)計技巧與實例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009. [9] 胡石玉.模具制造技術(shù)[M]. 南京：東南大學出版社，1997. [10] 李秦蕊.塑料模具設(shè)計.西安：西北工業(yè)大學出版社，1995. [11] 左逢興.塑料技術(shù)手冊.北京：化學工業(yè)出版社，1996. [12] 屈華昌.塑料成型工與模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，2005. [13] 謝昱北,藍曼,劉昌麗.UGNX4.0中文版模具教程[M]北京:電子工業(yè)出版社,2006 [14] 王文廣.注射模具設(shè)計技巧與實例.北京：化學工業(yè)出版社，2004. [15] 唐志玉.塑料設(shè)計師指南.北京：國防工業(yè)大學出版社,1999 29 致 謝 畢業(yè)設(shè)計之所以能夠圓滿地完成，首先得感謝陳慧珍老師的教導，她在百忙當中抽出時間并耐心地指導我，使我在畢業(yè)設(shè)計的過程中少走了許多彎路，也使自己及時地改正自己犯的錯誤，從她身上感受到知識淵博的重要性，自己以后得以她為榜樣，為機械行業(yè)貢獻自己的一份力。 和同學們一起探討專業(yè)上的疑問，使自己在知識上理解得更深透和更全面，還有彼此的相互照顧，讓自己更有信心，在這里感謝同學們。 最后是自己的努力完成了畢業(yè)設(shè)計，我告誡自己做事要有恒心，要學會多思、多問、多看的學習過程，鼓勵自己不管有多大的困難都要平常心對待，自己的努力終會有回報。 30