機箱上蓋注塑模具設計【含CAD圖紙】

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塑件模流分析 在PORE軟件模具模塊中進行分模及澆注系統(tǒng)創(chuàng)建后，即可自動產生鑄模件，也就是注射成型時包括澆注系統(tǒng)在內的注射件，為了能夠更好的分析塑件的注射成型性能，我們還是使用MoldFlow分析軟件對其進行模流分析。 本設計使用的是MoldFlow MPA模塊，即Mold Plastic Adviser，使用MoldFlow MPA可對塑件進行簡單的成型工藝分析，包括最佳澆口位置選擇（前面已經使用）、流動分析，填充性能分析、成型質量預測、氣泡與熔接痕分析，收縮痕分析等，如果要對塑件進行精確分析，還必須使用MoldFlow設計軟件的MPI模塊，這里只進行簡單分析，故只需使用MPA即可，使用MPA分析前需設定成型條件，由前面的設計選擇成型條件為： 預熱溫度：115℃；料桶溫度：250℃，注射最大壓力800MPa；高壓時間：0.5s 5.7.10結論 由以上分析可知，塑件較容易充模充滿，完全滿足注塑要求，但塑件質量可能存在問題，塑件可能產生少許的熔接痕及氣泡等缺陷，但成型條件如壓力，溫度等均符合要求，而澆口位置已靠近最佳澆口，故缺陷產生條件應為塑件本身結構所致。 解決辦法：如需求更高的產品精度，而結構允許，可考慮更改塑件結構，如使塑件壁厚趨向均勻等。 XXX學院 畢 業(yè) 設 計（論 文） 題目（機箱上蓋塑件注塑模具設計） 系　　　　　　別： XXX學院 專業(yè)名稱： 機械設計制造及自動化 學生姓名： 學　　　　　　號： XXXXXX 指導教師姓名、職稱： 完成日期 年 月 日 I 機箱上蓋塑件注塑模具設計 摘 要 本設計詳細地闡述了2.1 機箱上蓋注射模具的參數(shù)化設計過程，給出了注射模具設計的一般步驟。在對產品進行結構分析和工藝分析的過程中，使用了MPA來模擬充型過程、分析成型過程中的參數(shù)變化、預測充型質量和可能出現(xiàn)的缺陷。列出了注射機選擇的主要依據(jù)，并對主要參數(shù)進行了校核。在模具的結構設計的過程中，舉出了各部分設計時應參照的原則，并結合本課題進行了具體的分析。在分型面的選擇問題上，本設計列出了三種方案，通過分析比較，選擇了一種最佳方案。側抽芯主要參數(shù)的確定，參照了斜導柱的計算方法，指出了側抽芯機構的設計要點。重點分析設計了調溫系統(tǒng)，說明了調溫系統(tǒng)對產品成型的重要性，詳細計算了進、出模具的熱量，最終確定散熱面積、冷卻水道直徑、冷卻水道長度等工藝參數(shù)。在設計完結構后，對模具的安裝進行了大致的說明，對模具的開合動作做了必要的分析，對試模過程中可能出現(xiàn)的問題做了詳細的分析，并提出了相應的解決方法。使用Pro/E進行三維造型貫穿整個設計過程，使設計變得很輕松，也可以及時地發(fā)現(xiàn)模具中的干涉等問題。 關鍵詞：注射模；POR/E；成型機的選擇；機箱上蓋 II Abstract This paper has elaborated the injection mould parametric design of the Round Box, and mentioned the general steps of injection mould design. During plastic part analysis and structure analysis, MPA is used to simulate the filling process, analysis the parameters’ change during molding and forecast the filling quality. How to choose machine and check the main parameters is involved in this paper. During the structure design of the mold, the principle of each part is been listed out and analysised combining this title. The issue of designing parting plane, there list three programs and choose the best one at last. The determination of side core’s parameters is referenced to the method of oblique guide. The design points of the side core is listed out. The temperature adjusting system’s design and analysis is the focus in this paper. Here elaborated the importance of the temperature adjusting system, and detailed calculated the heat that enter and out the mold, then determined the parameters of cooling system. After the design of structure, this paper simply explains the assemble order, analyses the course of mold opening and closing. It analyses the problem that would appear during testing the mold and gives some blue print to solve those problem. Pro/E is being used to built of three-dimensional model. It makes the design a easy work, and some problems like intervene has been found out in time. Keywords: Injection Molding；POR/E； Plastic Molding Analysis；Round Box III 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 緒 論 1 1.1 注射成型模具的地位及發(fā)展趨勢 1 1.1.1 注塑成型模具的地位 1 1.1.2 注塑成型模具的發(fā)展趨勢 1 1.2 畢業(yè)設計選題的背景、設計方法、目的和意義 2 1.2.1 設計選題的背景和設計方法 2 1.2.2 設計的目的和意義 2 2 塑件工藝性及成型工藝條件 3 2.1 2.1機箱上蓋制品圖 3 2.2 塑件結構工藝性分析 3 2.3 塑件成型工藝條件分析 4 3.1 成型設備的選擇 9 3.2 注射機基本參數(shù)的校核 9 3.2.1 注射量的校核 9 3.2.2 鎖模力的校核 10 3.2.3 最大注射壓力的校核 10 3.2.4 注射機安裝模具部分的尺寸校核 10 3.2.5 開模行程的校核 11 4.1 型腔數(shù)目的確定和排列方式 12 4.2 分型面的選擇 12 4.3 澆注系統(tǒng)的設計 14 4.3.1 主流道的設計 14 4.3.2 澆口的設計 15 4.4 成型零部件的設計 16 4.4.1 成型零部件工作尺寸的計算 16 4.4.2 成型型腔壁厚的計算 19 4.5 脫模機構 20 4.5.1 脫模力的計算 20 4.5.2 推出零件尺寸的確定 21 4.6 側抽芯機構 22 4.6.1 側抽芯機構主要參數(shù)的確定 22 4.6.2 側抽芯機構設計要點 24 4.7 調溫系統(tǒng) 25 4.7.1 調溫系統(tǒng)的重要性 25 4.7.2 調溫系統(tǒng)設計 25 4.7.2.2 通過自然冷卻所散發(fā)的熱量 25 4.8 導向機構 32 4.8.1 成型部分的導向 33 4.8.2 推出機構的導向 33 4.9 排氣系統(tǒng) 34 5.1 模具的安裝 35 5.1.1 模具總裝圖 35 5.1.2 模具的裝配 36 5.2 模具的開合動作分析 39 5.3 試模 40 5.3.1 試模時可能出現(xiàn)的問題和解決辦法 40 5.3.1 試模時應注意的事項 41 6 PROE參數(shù)化設計過程 42 6.1 繪制塑件三維圖 42 6.2 模具體的設計 42 6.3 模具各零件三維圖的設計 44 結 論 52 致 謝 53 參考文獻 54 附 錄 1 公式出處對照表 55 50 1 緒 論 1.1 注射成型模具的地位及發(fā)展趨勢 塑料是當今極具活力的一門產業(yè)。塑料是現(xiàn)代主要的工業(yè)結構材料之一，廣泛應用于汽車、宇航、電子通信、儀器儀表、文體用品、化工、紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、建筑五金等各個領域。至2004年，我國塑料制件的年產量已突破2500[1]萬噸。展望21世紀，高分子合成材料將進入質的飛躍發(fā)展時期。 1.1.1 注塑成型模具的地位 從2003年我國模具進口的海關統(tǒng)計資料可知，塑料模具占了模具進口量的57%，而注射成型模具在整個塑料模具中占據(jù)了很大的比例。注射成型模具設計得好壞，決定著注塑成型制件的質量優(yōu)劣及成品率高低，也就是說，是否能加工出優(yōu)質價廉的塑料制件，在很大程度上要靠注塑成型模具設計的合理性和先進性來保證。 現(xiàn)代塑料制件的生產中，合理的注塑成型工藝、先進的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑設備是當代塑料成型加工中必不可少的三個重要因素。尤其是注塑模具對完成塑料加工工藝要求、塑料制件使用要求和造型設計起著重要作用。高效的、全自動的設備也只有裝上能自動化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創(chuàng)新為前提的。 我國注塑模具產品水平自2004年以來也取得了長足的進步。在大型注塑模具方面，可以生產1219mm電視機的塑料外殼模具、6.5kg大容量洗衣機洗衣桶的模具以及汽車保險杠、整體儀表板等塑料模具；在精密注塑模具方面，已能生產照相機塑料模具、多型腔中模數(shù)齒輪模具等。這也顯示了目前我國注塑模技術已達到了較高水平，并在國民經濟中將發(fā)揮越來越重要的作用。 現(xiàn)在考察某個國家的科學與生產技術水平，塑料的生產與應用情況是重要標志之一。塑料的加工與應用和塑料工業(yè)發(fā)展的快慢，對國家科技與生產，以及國民經濟的發(fā)展的巨大影響是不言而喻的。隨著現(xiàn)代化技術的迅速發(fā)展，人們生存在“塑料世界”[1] 洪慎章．實用注塑成型及模具設計［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，注塑模在國民經濟發(fā)展過程中將處于十分重要的地位。 1.1.2 注塑成型模具的發(fā)展趨勢 我國塑料模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達國家相比存在很大的差距。但在國家產業(yè)政策和與之相配套的一系列國家經濟政策的支持和改革開放方針引導下，我國注塑模得到迅速發(fā)展，高效率、自動化、大型、微型、精密、無流道、氣體輔助、高壽命模具在整個模具產量中所占的比例越來越大?？傮w上來看注塑模具發(fā)展趨勢，注塑成型模具正加深理論研究，加速推進標準化進程，擴大研究各種特殊結構注塑模具，全面推廣CAD/CAE/CAM，進一步加強快速原型制造技術。 1.2 畢業(yè)設計選題的背景、設計方法、目的和意義 1.2.1 設計選題的背景和設計方法 本次設計的2.1 機箱上蓋是一商品，在日常生活中它有很多的應用。由于它的生產批量大，精度要求高，且材料為塑料PS，適合在塑料模具行業(yè)進行生產。本設計中使用注射模具來生產該產品，其原理是將粒狀塑料連續(xù)輸入到成型機的料筒中加熱熔融，然后由注射桿推進，由噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)導入模具中，然后保壓冷卻，使之固化成型。為了合理而快速的設計出模具，采用參數(shù)化設計，保證模具的各種數(shù)據(jù)上有緊密的量的聯(lián)系。整個設計過程包括工藝條件的分析、最佳方案的確定、模具結構設計、模具二維和三維圖的繪制。使用MPA分析制件的成型工藝，使用PROE進行三維建模并進行參數(shù)化分析，通過CAD繪制各種零件圖，最后整理設計說明書，完成整個設計。 1.2.2 設計的目的和意義 通過這次畢業(yè)設計，預期達到以下目的： 1）加深對塑料的組成及性能的了解。 2）了解塑料成型的基本原理，學會正確分析成型工藝對模具的要求。 3）掌握一類成型模具的結構特點及設計方法。 4）具有初步分析、解決模具現(xiàn)場技術問題的能力。 注塑成型是一門實踐性很強的學問，若想對它融會貫通，還需要長期的生產實踐經驗。在畢業(yè)設計中，需要對大學四年以來學過的知識進行綜合應用，即可以加深對已學知識的理解，又可以從中發(fā)現(xiàn)不足同時，也可以加強創(chuàng)新以及動手能力的培養(yǎng)，加強獨立分析和解決問題的能力，因此，本次2.1 機箱上蓋的設計有非常重要的現(xiàn)實意義。 2 塑件工藝性及成型工藝條件 2.1 機箱上蓋塑件制品圖 圖2.1.1 2.1 機箱上蓋制品圖 2.2 塑件結構工藝性分析 了解制件的用途，分析塑料制件的工藝性，包括結構分析、尺寸精度和表面質量等。例如塑料制件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結構、斜度、嵌件等情況是否合理，熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度，有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工。選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進行分析，看看估計成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來。此外，還要了解塑料的塑化及成型工藝參數(shù)。 本塑件為圓形桶狀薄壁商品，壁厚均勻，有利于各部分同時冷卻，減緩內應力。將零件開口朝上放置，其底部有一個圓形凸起，上部有一個凸臺，并開有小窗，需要采用側抽芯結構，桶比較深，要求較大的開模行程，但有足夠的斜度，可以順利脫模，經模流分析，氣孔和熔結痕較少，且不在關鍵部位，充型質量很高，可以保證表面質量，塑件體積為107.95cm3。塑件不允許有裂紋、變形缺陷，精度等級為高精度。綜上，可以成型合格的塑料制件來。 2.3 塑件成型工藝條件分析 成型本零件使用丙烯腈（ABS），該材料為熱塑性塑料，比重小，具有高的強度、剛性、硬度，耐腐蝕、性耐熱性、電絕緣性優(yōu)良，可在100℃左右使用。該塑料為無定形高聚物，注射時一般不需要進行干燥。流動性好，它的流變特性是黏度對剪切速率的依賴性比溫度的依賴性大。因此，在注射充模時，通過提高注射壓力或注射速度來增大熔體的流動性比通過提高溫度有利。其結晶能力較強，提高模具溫度將有助于制件結晶度的增加，甚至能提前脫模。同時，聚苯乙烯質軟易脫模，塑件有淺的倒凹模時可強行脫模。 表2.3.1 PS的基本特性參數(shù) 項目 參數(shù) 密度ρ（g/cm3） 1.04～1.06 壓縮比 1.9～2.2 拉伸彈性模量（KMpa） 2.8～3.5 泊松比 0.32 成型收縮率 0.2～0.8% 吸水率 0.04%～0.06% 與鋼的磨擦因數(shù) 0.12 表2.3.2推薦成型工藝 塑料 項目 丙烯腈（AVS） 注射機類型 螺桿式 螺桿轉速/r/min 30～60 噴嘴 形式 直通式 溫度/oC 160～170 料筒溫度/oC 前段 170～190 中段 -- 后段 140～160 模具溫度/oC 20～60 注射壓力/MPa 60～100 保壓力/Mpa 30～40 注射時間/s 0～3 保壓時間/s 15～40 冷卻時間/s 15～30 成型周期/s 40～90 （資料來源：王孝培主編.《塑料成型工藝及模具簡明手冊》.北京：機械工業(yè)出版社,2000.6，第63頁） 3成型設備 3.1 成型設備的選擇 選注射機考慮注塑容量、最大成型面積、閉合高度、模具體的截面尺寸、模具的頂出、定位環(huán)、澆品套以及成型工藝，現(xiàn)初步確定注塑型號為海天110×1A，根據(jù)型腔尺寸選定模架型號為CI-3335-A45-B70-C70 GB/T12556-1990，但A板改用45mm厚的板。 表3.1.1 注射機基本參數(shù) 型號 參數(shù) 單位 110×1A 螺桿直徑 mm 34 理論注射容量 cm3 131 注射重量PS g 119 注射壓力 Mpa 206 注射行程 mm 144 螺桿轉速 r/min 0~215 料筒加熱功率 KW 5.7 鎖模力 KN 1100 拉桿內間距(水平×垂直) mm 400×400 允許最大模具厚度 mm 410 允許最小模具厚度 mm 160 移模行程 mm 340 移模開距(最大) mm 750 液壓頂出行程 mm 100 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動機功率 KW 13 油箱容積 l 210 機器尺寸(長×寬×高) m 4.7×1.3×1.85 機器重量 t 3.4 最小模具尺寸(長×寬) mm 280×280 3.2 注射機基本參數(shù)的校核 3.2.1 注射量的校核 根據(jù)生產經驗，注射機的最大注射量是其額定注射量的80%，按體積表示法，必須 （3.1） 式中——單個塑件容量，用POR/E測得11.63； ——澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量，1.2； ——型腔數(shù)目，在型腔的數(shù)目和排列方式中確定為2； ——注射機額定注射量，131。 則，故注射量符合要求。 3.2.2 鎖模力的校核 為防止模具分型面被脹模力頂開，必須對模具施加足夠的鎖模力，否則在分型面處將產生溢料現(xiàn)象。本設計中必須 （3.2） 式中——注射機額定鎖模力（N）； ——塑料熔體在型腔內的平均壓力，根據(jù)文獻[4]第138頁表4-1，取25； ——制品在分型面上的垂直投影面積，經計算得5742.4。 則，故鎖模力符合要求。 3.2.3 最大注射壓力的校核 本設計中成型時的注射壓力為60～100MPa，注射機額定注射壓力為208MPa，故注射壓力符合成型要求。 3.2.4 注射機安裝模具部分的尺寸校核 定位環(huán)尺寸：定位環(huán)必須與定位孔呈間隙配合，便于模具安裝并使注流道中心線與注射機噴嘴中心線重合，定位環(huán)的高度小型模具取8～10mm，大型模具取10～15mm，定位孔深度應大于定位環(huán)的高度。 模具厚度：確定型腔尺寸后選定標準模架，查資料6得模架的閉合厚度為220mm，在注射機允許的最大460mm、最小閉合厚度160mm之間。 模具的長度與寬度：查資料6得模板長度為350mm，寬度為400mm，故可以安裝在注射機上。 3.2.5 開模行程的校核 開模行程應小于或等于注射機的模板行程，按下式校核 （3.3） 式中——注射機最大開模行程，340； ——模具所需開模距離，； ——抽芯距，5； ——塑件脫模距離，25； ——包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度，85。 可見，開模行程滿足設計要求。 4模具的結構設計 4.1 型腔數(shù)目的確定和排列方式 確定型腔的數(shù)目有四種方法：按注射機的最大注射量、注射機的額定鎖模力、制品的精度要求以及加工的經濟性。 現(xiàn)在根據(jù)注射機的最大注射量來確定型腔數(shù)目n （4.1） 式中 ——注射機最大注射量，cm3 ——澆注系統(tǒng)凝料量，cm3 ——單個塑件的體積，cm3 查表2.1.1，=131cm3，設定=1.2cm3 上面已算出=24.46 cm3 則：=1.48（個） 所以，取n=2，即采用一模二腔形式。 若為多型腔模具，則應使各型腔的排列盡量緊湊和對稱，且盡量使用平衡進料方式。 本模具為一模二腔，布置在上下既可。 4.2 分型面的選擇 模具上用于取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸面通稱為分型面。 通常按分型面的形狀，將分型面分為平面型、曲面型和階梯形三種。常把動定模分開的面稱為主分型面。選擇分型面的基本原則：①便于脫模和簡化模具結構；②不影響外觀；③保證尺寸精度；④有利于排氣；⑤便于模具零件加工；⑥考慮注射機的技術規(guī)格；⑦側向分型應與主分型面協(xié)調。 本設計中分型面可以有以下幾種方案： 方案一： 如圖4.2.1，分形面選在凸臺的下沿。經模流分析，產生的氣孔和熔結痕主要集中在圖4.2.1所示A-A面上，且該面為料流未端，利于利用分型面排氣，且比較容易達到表面質量，但是增加了側型芯的制造難度。 圖4.2.1 方案一分型面示意圖 綜上，全面考慮到制品的成型質量和模具的制造工藝性，選擇方案一為本設計最終的設計方案。 4.3 澆注系統(tǒng)的設計 普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成，其作用是使熔體順利而平衡的充模、壓實和保壓。 4.3.1 主流道的設計 主流道與熔體接觸，應選用較好的材料制造，還要進行淬火處理，以提高硬度，常設計成澆口套，便于更換。為保證澆口套不被沖出定模，加定位環(huán)固定，同時也能讓澆口套與噴嘴對中定位。 ①主流道設計成錐形，PS流動性好，可取較小的錐角，本設計中取=2?。 內壁表面粗糙度Ra=0.63。 ②主流道半球形=+（1~2）mm，本設計=18mm，=18+1=19mm。 小端直徑=+(0.5~1)mm，=7.5mm, =7.5+0.5=8mm,取0.5是為了獲得更小的截面積，從而有更大的充型速度，并且減小溫降和壓力降。 凹坑深度取h=4mm. ③大端過渡圓角半徑取r=2mm ④主流道長度根據(jù)模板厚度確定，暫取L=85mm 襯套和定模采用配合H7/m6,熱處理后硬度為55~60HRC。 ⑤定位環(huán)與注射機定位孔采用H11/h11配合。 圖4.3.1 澆口套結構示意圖 圖4.3.2 澆口套安裝形式示意圖 4.3.2 澆口的設計 本模具為單腔深腔模具，可以采用直接澆口。該澆口流通途徑短，壓力、能量損失小，易于加工，補縮作用強，有利于充型。為防止冷料進入型腔，在澆口內側開0.5倍壁厚的不明顯的冷料穴，主流道長度就盡量短，澆口直徑應盡量小，一般D≤2t。 4.4 成型零部件的設計 4.4.1 成型零部件工作尺寸的計算 （1）主型芯參數(shù)的確定 ①主型芯徑向尺寸 主型芯徑向尺寸按以下公式計算： (4.2) 式中——型芯基本尺寸； ——塑件內形基本尺寸； ——塑料平均收縮率，0.6%； ——修正系數(shù)，??； ——塑件尺寸公差； ——型芯制造公差，取。 ② 主型芯的軸向尺寸 主型芯軸各尺寸按以下公式計算： (4.3) 式中——型芯基本尺寸； ——塑件內形基本尺寸； ——塑料平均收縮率，0.6%； ——修正系數(shù), ； ——塑件尺寸公差； ——型芯制造公差，取。 圖 4.4.1 型芯主要尺寸計算示意圖 （1）型腔參數(shù)的確定 計算尺寸示意如圖4.4.2所示： 圖 4.4.2 型腔主要尺寸計算示意圖 4.5 脫模機構 脫模機構設計原則：①保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀；②盡量將塑件留在動模；③推出機構運動要準確、靈活、可靠，無卡死現(xiàn)象，機構本身應有足夠的剛度、強度和耐磨性。 因圓盒型較深，PS質軟，且一模二腔，為不使塑件變形，可利用成型零件推出。 4.5.1 脫模力的計算 本圓盒為薄壁制件（t/d=2/116=0.017<0.05）,所需脫模力按以下公式計算： （4.8） 式中——圓環(huán)形制品的壁厚，2mm； ——塑料的彈性模量，3000； ——塑料平均成型收縮率,0.6%； ——制件對型芯的包容長度，128； ——模具型芯的脫模斜度，5o； ——塑料的泊松比，0.32； ——無量綱系數(shù)，隨和而異，取1.0084； ——制件與型芯間的磨擦系數(shù)，0.12； ——盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積，5742.4。 =2074.48 4.5.2 推出零件尺寸的確定 本設計使用成型零部件脫模，只需計算推桿即連接桿的尺寸。根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式，可得推桿直徑（）的公式 （4.9） 式中——推桿的最小直徑，； ——安全系數(shù)，可??； ——推桿的長度，144， ——脫模力，456312.32； ——推桿數(shù)目，1； ——鋼材的彈性模量，3000； =21.37,取25； 推桿直徑確定后，按以下公式進行強度校核 (4.10) 式中——推桿材料的許用應力，200； ——推桿所受的應力，； 其它符號同前。 =4.23<200，符合受力要求。 推出機構形式如圖4.5.1所示： 圖 4.5.1 推出機構示意圖 4.6 側抽芯機構 圓盒的兩側開有對稱小窗，存在與開模方向垂直的分型，深度較大不能強制脫模，故需要側向抽芯機構。 考慮到型腔較深，對型芯的包緊力較大，雖有較大斜度仍不能保證能順利脫模，故采用彎銷滯后側抽芯機構，開模后有一段空行程，該機構抗彎強度高，可使用較大的傾斜角，在開模行程相同的條件下，可以得開更大的抽芯距。 4.6.1 側抽芯機構主要參數(shù)的確定 ①抽芯距 型芯從成型位置到不妨礙塑件脫模的位置所移動的距離叫抽芯距。一般抽芯距為側孔或側凹深加2～3mm的余量。 這里=2，則=2+3=5mm ②彎銷的傾角 傾角不僅決定開模行程和彎銷長度，對彎銷的受力狀況也會產生重要影響。本設計取傾角。 ③有效工作長度 ==11.67 彎銷和滑塊孔之間的間隙，取0.5。 工作原理見圖4.6.1。 圖 4.6.1 彎銷工作原理示意圖 ④彎曲力 彎曲力，式中為抽芯阻力，即塑料對側型芯的包緊力。 因 式中——塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，一般取8～12，收縮力越大，包緊力越大，的取值越大，本設計取=9。 ——塑料制品包緊型芯的側面積，這里為 故=1341 =1427 ⑤彎銷的截面尺寸、 彎銷的截面形狀為矩形，寬為，高為。抽芯時，彎銷受有彎矩的作用，其最大值為=26.6 由材料力學可知彎銷的彎曲應力為 （4.11） 式中——彎銷的抗彎截面系數(shù)； ——彎銷材料的彎曲許用應力，對碳鋼可取13.7(137)； 彎銷的截面為矩形，其截面系數(shù)為 ，本設計中取=， ==13.13，規(guī)整取14 則==8.75，此為不安裝螺釘而滿足強度要求時需要的最小尺寸，由于還需螺釘固定，螺釘選用M3系列的，故應加上螺釘導致的缺孔的寬度，取12。 空行程取5。 抽芯行程為=12.37。 4.6.2 側抽芯機構設計要點 彎銷常采用45鋼、T10A、T8A及20鋼滲碳淬火， 熱處理硬度在55以上，表面粗糙度不大于0.8，彎銷與固定板采用。 滑塊采用組合式，便于加工、維修和更換，并能節(jié)省優(yōu)質鋼材，滑塊常用45鋼或T8、T10制造，淬硬至40以上，而型芯則要求用、T8、T10或45鋼制造，硬度在50以上。 導滑塊槽應使滑塊運動平衡可靠，二者之間上下、左右各有一對平面配合，配合取H7/f7，其余各面留有間隙。滑塊的導滑部分應有足夠的長度，以免運動中發(fā)生偏斜，一般導滑部分長度應大于滑塊寬度的2/3，否則滑塊在開始復位時容易發(fā)生傾斜。導滑槽應有足夠的耐磨性，由T8、T10或45鋼制造，硬度在50以上。 滑塊應有定位和鎖緊裝置。鎖緊塊有于在模具閉合后鎖緊滑塊，承受成型時塑料熔體對滑塊的推力，以免彎銷彎曲變形；但開模時，又要求鎖緊塊迅速讓開，以免阻礙彎銷驅動滑塊抽芯。故銷緊塊的楔角應大于傾斜角，一般取。 設計結果如圖4.6.2所示： 圖 4.6.2 側抽芯機構示意圖 1．彎銷 2.動模墊板 3.滑塊 4.定位裝置 4.7 調溫系統(tǒng) 4.7.1 調溫系統(tǒng)的重要性 模具溫度對塑料制件的質量及生產效率有極大的影響： （1） 改善成形性 （2） 成型收縮率 （3） 塑件變形 （4） 尺寸穩(wěn)定性 （5） 力學性能 （6） 外觀質量 4.7.2 調溫系統(tǒng)設計 4.7.2.1 單位時間型腔內的總熱量Q（kJ/h） （4.12） 式中——每小時注射次數(shù)； ——每次塑料的注射量，kg； ——單位熱流量，。 本設計中成型周期為20s，=3600/20=180次； 每次塑料的注射量包括塑件的質量和澆注系統(tǒng)的質量，本設計中塑件的質量為113.3g，設澆注系統(tǒng)質量為10g，則=123.3g=0.1233kg。 查文獻[1]第222頁圖10-2，取=160.8 ==3568.7952 4.7.2.2 通過自然冷卻所散發(fā)的熱量 、、 ① 由對流所散發(fā)的熱量Qd（kJ/h） (4.13) 式中——模具平均溫度，本設計中為30； ——室溫，一般取20； ——模具表面積，； (4.14) 式中——模具的四個側表面積，即=526820=0.52682； ——模具的兩個分型面表面積，為模板面積與塑件側面積之和的兩倍，即=332050=0.33205； ——開模率； (4.15) 式中——注射成型周期，20s； ——注射時間，2s； ——制品冷卻時間，9.3s。 故 =0.435，=0.671, =81.16 ② 由幅射所散發(fā)的熱量（） (4.16) 式中——模具的四個側表面積，0.52682； ——輻射率，本設計取0.80；（資料1P223） ——模具平均溫度，本設計中為30； ——室溫，一般取20； =92.82 ③ 向注射機工作臺所傳遞的熱量（） (4.17) 式中——模具與工作臺接觸面積，=284000=0.284； ——傳熱系數(shù)，普通鋼取=502 =1425.68 ④ 脫模后塑件帶走的熱量（） 式中——每小時注射次數(shù)，180次； ——每次塑料的注射量，0.1233； ——單位熱流量，30時取20。 =443.88 4.7.2.3 由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量 （） == 1525.2552 應分別由凹模和型芯的冷卻回路帶走，采用資料1式（10-41）的分配方案， =610.10 =915.18 4.7.2.4 計算冷卻回路有關參數(shù) 4.7.2.4.1 凹模所需冷卻水管參數(shù) (4.18) 式中——冷卻水入口溫度，設定20； ——冷卻水出口溫度，本設計要求精度較高，設定出口溫度為21（精度為3級時進出口溫差應小于2）； ——冷卻水平均溫度時水的密度，998.2； ——冷卻水平均溫度時水的比熱容，4.187； ——所需冷卻水的體積流量， = 2.43 則冷卻水的平均流速 ==1.61 將冷卻管道設計成螺旋形半圓水道，直徑設為0.08，則冷卻水流速應是計算的一倍，即3.22。 凹模冷卻水道長度: 模具熱阻按以下公式計算 (4.19) 式中——模具的熱傳導阻力，表現(xiàn)為溫差，； ——進入模具的熔體的總熱含量，922.1W； ——水孔中心至型腔的距離，取12； ——型腔表面積，122783； ——模具材料的傳熱系數(shù)，查資料2P215表5-55，一般鋼材取； =K 可見，冷卻水管壁與型腔壁溫差幾乎為零，即整個型腔溫度可視為相等。 則型腔散熱面積 (4.20) 式中——型腔的散熱面積，； ——冷卻水平均溫度，20.5； =0.0037，制件與型腔的接觸面積為0.047，與計算的散熱面積比較接近。 則型芯冷卻水管長度 ==179.96 凹模冷卻水道參數(shù)校核 冷卻水流動狀態(tài)的校核 校核公式為 (4.21) 式中——水的運動黏度，查資料1P229圖10-8，取= 則 故水的流動屬于穩(wěn)定湍流，有良好的冷卻效果。 冷卻回路壓降計算 (4.22) 式中——水在時的密度，993.2； ——冷卻回路因孔行變化或改變方向引起的局部阻力的當量長度，型腔中有一次90o轉彎，得===0.24 =671.6Pa 該壓力遠小于一般自來水的壓力，故該方案可靠。 4.7.3.4.2 型芯所需冷卻水管參數(shù) 式中——冷卻水入口溫度，設定20； ——冷卻水出口溫度，本設計要求精度較高，設定出口溫度為21； ——冷卻水平均溫度時水的密度，998.2； ——冷卻水平均溫度時水的比熱容，4.187； ——所需冷卻水的體積流量， = 3.65 將冷卻管道設計成螺旋形半圓水道，直徑設為0.008，則冷卻水的平均流速 ==2.42 半圓形水道流速應為4.82。 型芯冷卻水道長度: 與型腔設計時同理，整個型芯溫度可視為相等。 則型腔散熱面積 式中——型芯的散熱面積，； ——冷卻水平均溫度，20.5； =0.0055 制件與型芯的接觸面積為0.048，與計算的散熱面積比較接近。 則型芯冷卻水管長度 ==267.51 型芯冷卻水道參數(shù)校核 冷卻水流動狀態(tài)的校核 校核公式為 式中——水的運動黏度，查資料1P229圖10-8，取= 則 故水的流動屬于穩(wěn)定湍流，有良好的冷卻效果。 冷卻回路壓降計算 式中——水在時的密度，993.2； ——冷卻回路因孔行變化或改變方向引起的局部阻力的當量長度，型腔中有一次90o轉彎，得===0.24 =1220.74Pa 該壓力遠小于一般自來水的壓力，故該方案可靠。 圖 4.7.2 型芯冷卻回路三維圖 4.8 導向機構 導向機構主要用于保證動模和定模兩大部分或模內其他零部件之間的準確對合，起定位和導向作用。主要有導柱導向和錐面導向兩種形式，其設計基本要求是導向精確，定位準確，并具有足夠的剛度、強度和耐磨性。 4.8.1 成型部分的導向 本設計中塑件的尺寸較大，成型壓力會使型芯和型腔偏移，且型腔較深，精度要求較高，故采用錐面定位。此種設計還可以提高模具的剛性。 具體結構見圖4.8.1，其中錐角取22o，高度大于15mm,兩錐面均進行淬火處理。 4.8.2 推出機構的導向 為保證連接桿的準確推出與復位，同時也為了使復位桿的運動不至于偏離預定路徑，本設計中采用了四根導柱來保證推出機構的運動精確，其安裝形式如圖4.8.2所示。 圖4.8.2 推出機構導向示意圖 1.動模墊板 2.推桿固定板 3.推板 4.動模座板 5.導柱 6.導套 4.9 排氣系統(tǒng) 型腔得澆注系統(tǒng)產生的氣泡常分布在與澆口對應的位置；熔體中水分蒸發(fā)產生的氣泡呈不規(guī)則分布；熔體分解產生的氣泡主要分布在厚壁部分?？蓳?jù)此判斷氣泡來源。 排氣方式很多： ① 利用分型面排氣； ② 利用型芯與模板的配合間隙排氣； ③ 利用推桿或側型芯的間隙排氣； ④ 開設排氣槽。 經模流分析，本塑件中氣泡主要產生有分型面上，如圖2.3.7，故可利用分型面排氣，若還不足，則加大側型芯運動間隙來排氣。 5模具的安裝及調試 5.1 模具的安裝 5.1.1 模具總裝圖 圖5.1.1 模具裝配圖主視圖 圖5.1.2 模具裝配圖俯視圖 1. 定模板2. 定模座板3. 型芯4. 定位環(huán)5. 推件型芯6. 主流道襯套7. 圓柱銷8. 型腔9. 密封圈10. 圓柱銷11. 襯套12. 冷卻水套13. 彎銷14. 內六角圓柱頭螺釘M3x2015. 圓柱銷 16. 滑塊17. 動模板18. 銷形定位裝置19. 動模墊板20. 彈簧21. 導套22. 動模座板23. 限位釘24. 推板25. 推桿固定板26. 連接桿釘27. 墊塊28. 內六角圓柱頭螺29. 復位桿30. 內六角圓柱頭螺釘M5x25 31. 水嘴32. 導軌壓塊33. 導柱34. 內六角圓柱頭螺釘M10x30 35.內六角圓柱頭螺釘M16x60 5.1.2 模具的裝配 1）按圖紙要求檢驗各裝配零件。 2）加工定模板1的外形 以定模板1的一大面為基準，用插床精加工四周（四邊保持垂直度）。 3）鏜線切割用穿線孔 按精插后的外形，求得型腔的實際中心尺寸L和L1（如圖5.1.3），鉗工畫線，銑制平臺尺寸φ10mm（鏜孔用），鏜制穿線孔φ10mm。 圖5.1.3 鏜穿線孔中心示意圖 4）以穿線孔φ10mm為基準，線切割型腔安裝孔φ134mm。加工臺肩尺寸φ146mm，深5mm。 5）在型腔上裝上密封圈9，并將型腔8壓入定模板。型腔壓入模板一小部分時，用百分表校正其位置，當調整位置正確后，再將型腔全部壓入模板。 6）在定模板1和型腔8上加工限位釘孔并壓入圓柱銷10。 7）將主流道襯套6壓入型腔8。 8）在動模座板1上加工出定位環(huán)孔以及主流道襯套孔。 9）將定位環(huán)4與定模座板2用平行夾頭夾緊，加工螺釘孔。然后分別在定位環(huán)4上加工沉孔、在定模座板2上加工螺紋。 10）將定模座板2與定模板1用平行夾頭夾緊，加工M16螺紋孔，之后分別在定模板1上加工螺紋、在定模座板2上加工沉孔。 11）將定模板1、定模座板2、定位環(huán)4用螺釘緊固。 12）同步驟2）、3），在動模板1上找出實際中心位置，并線切割出型芯安裝孔φ134mm與臺肩φ146mm。 13）在冷卻水套上裝入密封圈。 14）同步驟5），裝入型芯3、冷卻水套12。 15）配鉆出型芯3與動模板17、型芯3與冷卻水套12的防轉銷孔并壓入防轉銷。 16）將動模板17與4個導軌壓塊用平行夾頭夾緊并在相應位置鉆出螺紋孔，之后分別加工出沉孔與螺紋。 17）將推桿固定板25、動模墊板19、動模板17，用平行夾頭夾緊，并加工出φ10mm復位桿孔，之后加工φ11mm深87孔，如圖4.1.4所示。 圖5.1.4 復位桿孔加工示意圖 1．推桿固定板 2.動模墊板 3.動模板 18）將動模墊板19、推桿固定板25、推板24、動模座板22用平行夾頭壓緊，加工出導柱孔φ20mm。拆下動模墊板，加工導柱孔臺肩φ27mm。 19）將動模墊板19與推桿固定板25用平行夾頭夾緊后，加工出連接桿孔φ25mm，拆下推桿固定板并在其上加出連接桿臺肩φ37mm。 20）在推板24與推板固定板25上配鉆出相應的螺紋孔。 21）將動模座板19、墊塊27、動模墊板19、動模板17用平行夾頭夾緊，加工出螺紋孔φ16mm，拆下后分別在動模座板上加工螺孔臺肩、在動模板上加工螺紋。 22）將導柱33壓入動模墊板19。 23）將復位桿29裝入推桿固定板25并套上彈簧20。 24）將襯套11壓入冷卻水套12，然后將連接桿26通過推桿固定板25和動模墊板16插入襯套21，將連接桿26與推件型芯5用圓柱銷7連接。 25）在動模板17中加入定位裝置18并與動模墊板19合攏，調整復位桿的位置。 26）在推板中壓入導套，并用螺釘將其與推桿固定板緊固，注意調整各零件的位置。 27）在動模座板22上裝入限位釘23。 28）將動模座板22、墊塊27、動模墊板19、動模板17用螺釘28固定。 29）將滑塊16放在動模板17上，用導軌壓塊32壓緊并用螺釘固定，注意滑塊的運動靈活。 30）將彎銷13插入滑塊，將動模和定模緩慢靠攏，到動定模完好合攏時，將彎銷固定在定模板1上。 31）裝配完后進行試模，合格后打標記并交驗入庫。 圖5.1.5 2.1 機箱上蓋注射模三維示意圖 5.2 模具的開合動作分析 1) 拉出凝料。開模時，開始滑塊有5mm的空行程，這一過程中滑塊與動模板不發(fā)生相對運動，塑件依靠小窗這一結構將凝料從流道中拉出。 2) 側抽芯過程。滑塊經歷5mm的空行程后，開始與彎銷的斜面接觸，在彎銷的作用下，滑塊開始向兩側運動，經歷17.37mm的開模行程后完成側抽芯動作。 3) 推出塑件。完成側抽芯后，動模繼續(xù)運動一段距離，在注射機頂桿的作用下，推板通過連接桿作用到推件型芯，使整個塑件平穩(wěn)的脫離型芯。至此，可以取下塑件。 4) 合模。合模過程是以上開模運動的逆過程，首先是動模向定模側運動，推出機構復位，之后在彎銷的作用下，滑塊復位，最后鎖緊方可進行下一次注射。 5.3 試模 試模是模具生產的最后階段，此時模具要經受正常工作條件的考驗。試模時可能發(fā)現(xiàn)各種各樣的產品缺陷，要經具體的分析改進注塑條件以求獲得滿意的質量。如果生產由于產品設計或模具設計、制造的問題而產生問題，且不能由注塑條件的調整加以解決就必須修整模具或提交有關人員解決。 試模的一般過程是：先將擦干凈的模具按常規(guī)安裝到注射機上，然后調整合模、開模和頂出，在空載情況下合模開模來回活動幾下，若沒發(fā)現(xiàn)模具有異?；虿混`活等問題，就開始試打樣件。料筒的塑料應符合要求并存放一定的量，由注射機加熱塑化，打樣件時注射量，注射壓力鎖模力通過試模確定最佳值，此時塑件應符合外形和表面質量達到產品設計要求。塑件在注射成型過程中模具動作靈活，操作正常，制品合格，試模工作即告結束。 5.3.1 試模時可能出現(xiàn)的問題和解決辦法 注射填充不足： 產生原因：熔體流動阻力過大；型腔排氣不良；鎖模力不足。 改進措失：正確的設計流道或分流道使其合理；合理的安排頂桿、鑲塊，利用間隙充分排氣調大鎖模力，保證正常制件料量。 制品尺寸超差： 產生原因：注射壓力過高，保壓時間過長；注射壓力偏低，保壓時間不足。 改進措失：提高模具溫度；降低注射壓力，縮短保壓時間；調整工藝參數(shù)。 制品產生飛邊： 產生原因：注射過量；鎖模力不足；模具局部配合不佳。 改進措失：調整工藝參數(shù)；加大鎖模力；省模。 翹曲變形： 產生原因：物料帶有雜質灰塵，未干燥；排氣系統(tǒng)不佳；型腔表面粗糙度不高。 改進措失：加大噴嘴、改變冷卻水道和推出桿的位置或延長保壓時間。 表面質量差： 產生原因：物料帶有雜質灰塵，未干燥；排氣系統(tǒng)不佳；型腔表面粗糙度不高等。 改進措失：通過對物料的充分清潔干燥；改進排氣系統(tǒng)；研磨型腔表面等。 制品粘模: 產生原因：澆口尺寸太大，且位置不當、型腔的表面粗糙度太高了、脫模斜度太小或推出位置不恰當。 改進措失：增加澆口尺寸、改正它的位置；拋光型腔的表面；增加脫模斜度；選擇合適的推出位置來達到要求。 主流道粘模: 產生原因：主流道襯套的表面粗糙度太高、主流道脫模斜度太小、噴嘴的孔徑大于主流道的直徑、主流道襯套的弧度與噴嘴的弧度不吻合。 改進措失：減低主流道粗糙度、增加主流道的斜度、減小噴嘴直徑、使噴嘴和主流道的尺寸相同并對準。 氣泡: 產生原因：原料含水分、溶劑或易揮發(fā)物、塑料溫度太高或受熱時間太長，已降解或分解、注射壓力太大、注射螺桿退回太早、模具溫度太低、注射速度太快、在機筒加料端混入空氣等。 改進措失：干燥原料、降低成型溫度，或拆機換新料、降低注射壓力、延長退回時間或增加預塑時間、提高模溫、降低注射速度、適當增加背壓排氣，或對空注射。 凹痕： 產生原因：流道澆口太小、制品太厚或薄厚懸殊太大、澆口位置不適當、注射及保壓時間太短、加料量不夠、機筒溫度太高、注射壓力太小、注射速度太低。 改進措失：增加流道澆口尺寸、改進制件工藝設計使制件薄厚相差小、澆口開在制件的厚壁處改進澆口位置、延長注射及保壓時間、增加裝料量、降低機筒溫度、提高注射壓力、提高注射溫度等。 熔接痕： 產生原因：塑料溫度太低、脫模劑過量、模具溫度太低、注射壓力太小、模具排氣不良等。 改進措失：提高機筒噴嘴及模具溫度、減少澆口或改變澆口位置、采用霧化脫模劑減少用量、提高注射速度、提高模溫、提高注射壓力、增加模具排氣孔等。 5.3.1 試模時應注意的事項 試模過程中應做詳細的記錄并將結果填入試模記錄卡，注明模具是否合格。如需返修，則應提出相應的返修意見，在記錄卡中應摘錄成型工藝條件及操作注意點，著明產品的缺陷，最好能附上加工出來的制品，以供參考。試模后，將模具清理干凈，涂上防銹油，然后入庫或返修。 6 PORE參數(shù)化設計過程 6.1 繪制塑件三維圖 圖6.1.1 2.1 機箱上蓋產品三維圖 6.2 模具體的設計 利用上一步做好的三維模型，在Ug“建模”模式下的“型腔”模塊下進行模具體的設計。收縮率設置為0.005，利用復制、延伸、填充、合并等多種方法創(chuàng)建分型面，并分割出模具各個體積塊。 圖6.2.1 分離出的型腔體積塊三維圖 圖6.2.2 分離出的型芯體積塊三維圖 6.3 模具各零件三維圖的設計 在POR/E中打開2.1 機箱上蓋模具體的裝配文件，修改模具體各部分至設計形狀。 圖6.3.6 滑塊三維圖 圖6.3.7 壓緊塊三維圖 圖6.3.8 動模座板三維圖 圖6.3.9 主流道襯套三維圖 圖6.3.10 定模板三維圖 圖6.3.11 動模板三維圖 圖6.3.13 推桿固定板三維圖 圖6.3.14 推板三維圖 圖6.3.15 動模座板三維圖 所有零件三維圖完成后，將其裝配好，如圖6.3.16所示。 圖6.3.16 裝配后閉合時模具三維圖 結 論 通過本次畢業(yè)設計，使我對產品分析、模具設計、模具制造工藝、模具裝配與調試、模具材料的選用、二維及三維參數(shù)化設計等知識有了系統(tǒng)的認識和把握。同時，使我深刻體會到了模具從產品工藝和結構分析到整副模具的設計及制造過程的一體性，以及各個部分數(shù)據(jù)的相關性和經驗在模具設計中的重要性。在這個忙碌充實的探索過程中我受益匪淺，同時也暴露出了自己某些方面的不足，簡單的總結如下： （1）一開始設計時思路不夠清晰，對模具的設計流程不是很清楚，該做的工作沒做，甚至還有順序顛倒的情況。 （2）對模具各部分數(shù)據(jù)相關性認識不夠，不懂得利用后面的數(shù)據(jù)，以至在一個環(huán)節(jié)上反復徘徊，浪費了太多時間。 （3）基礎知識不太扎實，設計過程中出現(xiàn)過制圖上的錯誤，在繪制零件圖的過程中不懂得形位公差的標注等。 （4）過于主觀，缺乏交流。 （5）解決問題角度過于單一，缺乏多方案分析的意識。 畢業(yè)設計是完成學業(yè)走向工作崗位從事實際工作之前的最后一次實戰(zhàn)性演練，通過這次的畢業(yè)設計，不但完成設計任務，還使我處理問題的方法，得到了從單一到系統(tǒng)化的全面提高，領悟了設計規(guī)范和設計標準的運用的重要性，也使我在文檔的撰寫等方面得到全面的訓練和提高，相信這為我以后從事本專業(yè)實際工作和研究工作奠定了重要的思想基礎。 在這次設計過程中，得到了老師和同學們的幫助。老師的悉心指導，使我受益菲淺。在此，對關心和幫助過我的各位老師和同學表示衷心的感謝！ 致 謝 經過了幾個月的時間，終于比較圓滿完成了畢業(yè)設計任務?；厥走@些天來的設計過程，感覺經過了一場艱苦的跋涉，同時也感覺自己的專業(yè)水平也有了一個較大幅度的提升。整個設計過程中，通過查閱各類專業(yè)參考書籍