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江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院—畢業(yè)設(shè)計(jì)
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目： F型果杯支架腳
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： 許方城
學(xué) 號(hào)： 20100967
專(zhuān) 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
年 級(jí)： 農(nóng)機(jī)1001班
指導(dǎo)教師： 劉木華 職 稱： 教授
二0一四 年 五 月
摘要
我國(guó)是世界第一大水果和蔬菜生產(chǎn)大國(guó)，但采后經(jīng)商品化處理上市的數(shù)量?jī)H占總產(chǎn)量的 10%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家 70%以上的水平，由此導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益低下，造成于此的根本原因是采后處理裝備落后，缺乏高端分選設(shè)備。為此，研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、性價(jià)比合理、維護(hù)便捷的果蔬分選設(shè)備，不僅是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需要，同時(shí)對(duì)于打破國(guó)外技術(shù)壟斷，具有重要的戰(zhàn)略意義。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)果蔬分選機(jī)中果杯輪進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一副一模兩腔的果杯腳塑料模具，并利用PRO/E中的EMX(模具專(zhuān)家系統(tǒng)擴(kuò)展)對(duì)設(shè)計(jì)完成的塑料模具進(jìn)行了開(kāi)模分析。詳細(xì)的敘述了模具成型零件包括型腔、型芯等設(shè)計(jì)，重要零件的工藝參數(shù)的選擇與計(jì)算，澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程，模架的選擇原則。
關(guān)鍵詞： 注塑模具；PRO/E；EMX
Abstract
China is the world's largest fruit and vegetable production big country, but the number of recovery after the treatment, the commercial market accounted for only about 10% of total output, far below the level of developed countries over 70%, resulting in the low economic benefit, which is the root of post harvest handling equipment is backward, the lack of high-end sorting equipment.Therefore, developed with independent intellectual property rights, reasonable price, convenient repair, separation equipment, is not only the needs of industrial development, at the same time, breaking the monopoly of foreign technology, has important strategic significance. This graduation design is the analysis of cup wheel fruit and vegetable fruit sorting machine, plastic mold design and mold two cavity fruit cup feet, and in the Pro/E using EMX (extended expert system) to complete the analysis of plastic mold design and mold. Details of the resonant cavity design, core molding parts, important component, calculation and selection of technological parameters of gating system, cooling system design process andother structures, selection principle of die.
Key words： injeetion mould；Pro／E；EMX
目錄
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 1
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 1
摘要 2
ABSTRACT 2
第一章 緒論 5
1.1 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用 5
1.2 我國(guó)模具技術(shù)與國(guó)外的差距 6
1.3 CDA/CAE/CAM 在塑料模具中的運(yùn)用 7
第二章 塑料的成型特性 10
2.1、注塑件實(shí)體 10
2.2 、材料的成型特性 11
2.3、PP材料的成型工藝參數(shù) 12
第三章 設(shè)計(jì)方案及參數(shù)的確定 12
3.1 注塑機(jī)的確定 12
3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
3.2.1 主澆道設(shè)計(jì) 14
3.2.2 冷料穴的設(shè)計(jì) 15
3.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 16
3.2.4 澆口的設(shè)計(jì) 17
3.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19
3.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19
第四章 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
4.1 成型零件的設(shè)計(jì) 20
4.2 動(dòng)、定模的工作尺寸計(jì)算 20
4.2.1 型芯設(shè)計(jì) 21
4.2.2 型腔設(shè)計(jì) 21
4.2.3 粗糙度設(shè)計(jì) 22
4.2.4 X——綜合修正系數(shù)設(shè)計(jì) 22
4.2.5 形體尺寸公差設(shè)計(jì) 22
4.3 機(jī)構(gòu)的設(shè)技 24
4.3.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
4.3.2 推桿（復(fù)位桿）的設(shè)計(jì) 24
4.3.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
4.3.4 拉料桿的設(shè)計(jì) 26
4.4 注射模標(biāo)準(zhǔn)模架的設(shè)計(jì) 27
4.4.1 模架設(shè)計(jì) 27
4.4.2 動(dòng)模板的設(shè)計(jì) 27
4.4.3 定模板的設(shè)計(jì) 28
4.4.4 定模座板設(shè)計(jì) 28
4.4.5 動(dòng)模座板設(shè)計(jì) 28
4.4.6 墊塊設(shè)計(jì) 29
4.4.7 推桿固定板設(shè)計(jì) 29
4.4.8 推板的設(shè)計(jì) 30
4.5 模具的整體設(shè)計(jì) 30
參考文獻(xiàn) 33
致謝 34
第一章 緒論
目前，我國(guó)模具工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。這就要求，用戶對(duì)模具制造的要求是交貨期短、質(zhì)量好、精度高、價(jià)格低。因此，模具的發(fā)展的趨勢(shì)是非常明顯。雖然我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度雖然放緩，但考慮到我國(guó)模具在國(guó)際上很有優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)2013年依舊有10%的增長(zhǎng)，為我國(guó)模具行業(yè)在2020年進(jìn)入世界模具強(qiáng)國(guó)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
根據(jù)模具行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)在劉木華老師的指導(dǎo)下進(jìn)行，通過(guò)對(duì)果杯輪腳的設(shè)計(jì)，運(yùn)用以往學(xué)過(guò)的CAD和Pro/E了解注塑模設(shè)計(jì)方法，生產(chǎn)原理，為今后的學(xué)習(xí)工作打下更深厚的基礎(chǔ)！
1.1 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)行業(yè)，模具涉及機(jī)械、汽車(chē)、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個(gè)行業(yè)，應(yīng)用范圍十分廣泛。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化的概念開(kāi)始逐漸滲透到各行各業(yè)以及我們生活中的方方面面。以智能模具為代表產(chǎn)品之一的高端裝備制造業(yè)及助力模具企業(yè)生產(chǎn)的企業(yè)，將有力支撐中國(guó)高端裝備零件制造等領(lǐng)域快速發(fā)展。與傳統(tǒng)模具相比，智能模具具有技術(shù)含量高、產(chǎn)品附加值高、使用壽命長(zhǎng)、應(yīng)用范圍廣、市場(chǎng)空間大等明顯優(yōu)勢(shì)。
使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。
1.2 我國(guó)模具技術(shù)與國(guó)外的差距
（1）矛盾
工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品的更新速度的要求越來(lái)越高，模具，改革開(kāi)放以來(lái)，模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在數(shù)量和質(zhì)量上都還不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，滿意率達(dá)70%。供需矛盾的原因，一是專(zhuān)業(yè)化，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，除了少量的標(biāo)準(zhǔn)件購(gòu)買(mǎi)，大部分工作量的完成模具廠。加工企業(yè)管理制度的約束，造成模具制造周期長(zhǎng)，不能適應(yīng)市場(chǎng)的要求。二是設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)，如模具CAD／CAM技術(shù)是不常見(jiàn)的，加工設(shè)備，數(shù)控率低，導(dǎo)致模具的生產(chǎn)效率不高，周期長(zhǎng)?？傊?，把握發(fā)展機(jī)電，輕工業(yè)。
（2）產(chǎn)品，企業(yè)結(jié)構(gòu)
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)模具分為十類(lèi)，沖壓模具，塑料模具占模具總量的大部分。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)目前的沖壓占50%～60%，塑料模具占25% - 30%。國(guó)外十分重視對(duì)塑料模具的發(fā)展，塑料模具占30% - 40%。國(guó)內(nèi)模具，大型，精密，復(fù)雜，長(zhǎng)壽命模具相對(duì)較低，約20%，50%多個(gè)外國(guó)。我國(guó)模具結(jié)構(gòu)不合理的生產(chǎn)企業(yè)，主要的模具產(chǎn)能集中在主機(jī)廠模具廠生產(chǎn)（如車(chē)間），模具產(chǎn)品率低，模具自住的比例高達(dá)70%。在國(guó)外，70%以上的商品。
（3）產(chǎn)品水平
衡量模具產(chǎn)品水平，主要模具加工和制造精度和表面粗糙度，復(fù)雜度，模具加工模具的使用壽命和制造周期。
（4）差距，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)存在和海外的原因
近年來(lái)，中國(guó)的模具行業(yè)的快速發(fā)展，但不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。主要的問(wèn)題是低模過(guò)剩，高檔模具是供不應(yīng)求，而必須依靠進(jìn)口。因此，模具企業(yè)必須找到自己的弱點(diǎn)，我們與國(guó)外同行的差距主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面：原材料問(wèn)題，生產(chǎn)技術(shù)水平，模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，調(diào)試水平，支撐系統(tǒng)。
1.3 CAD/CAE 在塑料模具中的運(yùn)用
隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)和制造塑料注塑模具已無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前的應(yīng)用。事實(shí)上，縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，提高了制造精密塑膠和性能是一個(gè)正確的方式。80年代以來(lái)，為注塑模具的實(shí)驗(yàn)研究階段進(jìn)入實(shí)用階段的CAD技術(shù)，并在生產(chǎn)中取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)入第二十一個(gè)世紀(jì)的傳播時(shí)代，高科技通訊產(chǎn)品如手機(jī)，更新的周期越來(lái)越升級(jí)，產(chǎn)品外觀，功能的要求越來(lái)越高，相應(yīng)的周期，質(zhì)量，模具的設(shè)計(jì)與制造成本的要求也越來(lái)越高，所以應(yīng)用CAD／CAE技術(shù)將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益的好處。
CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）主要是基于有限元法，有限差分法，有限體積和無(wú)網(wǎng)格方法是軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。在有限元方法的廣泛應(yīng)用，所以這里主要介紹國(guó)內(nèi)應(yīng)用有限元軟件，其他一些軟件不做過(guò)多的闡述。
技術(shù)的出現(xiàn)為第二十世紀(jì)中葉，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，有限元技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。基于有限元方法，形成了在世界市場(chǎng)上百億的規(guī)模，以及主要制造商包括ABAQUS，SolidWorks Simulation，ADINA，ALGOR有限元，ANSYS和MSC，其他一些有限元算法的基礎(chǔ)上，分析專(zhuān)業(yè)軟件將不勝枚舉。
隨著有限元技術(shù)的發(fā)展，原有的有限元應(yīng)用體系正在發(fā)生深刻的變化。早在80年代初，中國(guó)已經(jīng)形成了一批高校和有限元技術(shù)的研究，重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)，應(yīng)用系統(tǒng)。SAP大學(xué)教師袁明武早期應(yīng)用，在當(dāng)時(shí)引起了廣泛的影響。在這樣的背景下，國(guó)內(nèi)學(xué)者已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多套的有限元程序，如有限元大連JIFEX，鄭州機(jī)械研究所，紫瑞分析系統(tǒng)的北京農(nóng)學(xué)院，和FEPG計(jì)算梁國(guó)平先生。軟件的一些原因，雖然在國(guó)內(nèi)有一定影響，但還沒(méi)有被廣泛的應(yīng)用在企業(yè)界。隨著90年代國(guó)外商業(yè)軟件進(jìn)入中國(guó)，掀起了第二波有限元應(yīng)用。并根據(jù)國(guó)內(nèi)高校有限元技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，已成為應(yīng)用程序的早期階段的主要力量。
第二章 塑料的成型特性
2.1、注塑件實(shí)體
圖2-1塑件實(shí)體圖（1）
圖2-2塑件實(shí)體圖（2）
由以上兩圖可知塑件的最大外形尺寸是78mm，可見(jiàn)注塑件較小，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，以及節(jié)約資本，選用一模兩腔結(jié)構(gòu)。
圖2-3凹模主視圖
圖2-3制件主視圖
2.2 、材料的成型特性
該材料是聚丙烯（PP塑料）。它具有良好的流動(dòng)性，冷卻速度，塑料壁厚應(yīng)均勻，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
PP吸水率小于0.2%，因此，高頻率的絕緣性能，它可以干燥成型前。
在100°在威脅滅菌PP，熔點(diǎn)在164°170°，在150的最高溫度。特別高的疲勞強(qiáng)度，良好的可成形性！為此，畢業(yè)選擇塑料材料PP！
PP具有許多優(yōu)良的特性，所以他用來(lái)制造各種機(jī)械零件，如法蘭，配件，葉片泵，汽車(chē)配件，而且作為一個(gè)蓋和罐體保溫。
2.3、PP材料的成型工藝參數(shù)
參數(shù)
取值范圍
選取數(shù)值
密度ρ
0.90～0.91g/cm3
0．90g/cm3
收縮率S
1.0%～2.5%
1.5%
溫度/℃
噴嘴
170°-190°
180°
料筒
200°-220°
210°
模具
40°-80°
60°
壓力MPa
注射
70-120
80
保壓
50-60
60
時(shí)間/S
注射
0-5
3
保壓
20-60
40
冷卻
15-50
30
總計(jì)
40-120
60
第三章 設(shè)計(jì)方案及參數(shù)的確定
3.1 注塑機(jī)的確定
本產(chǎn)品由聚丙烯，檢查手冊(cè)，它的密度是0.90～0.91g/cm3，收縮率為： 1.0% ~2.5%，計(jì)算0.90g/cm3平均密度，2﹪平均收縮。
利用Pro/E軟件計(jì)算圖形的體積，可以得出的體積塑件是= 19.6。因?yàn)樗且荒汕坏拿芏?，根?jù)塑件可以從塑性體積計(jì)算：= 17.64g。
的凝固鑄造材料系統(tǒng)內(nèi)的體積計(jì)算約為= 3，= 2.7g
總體積的所需的塑料和總質(zhì)量：
+ = 17.64 + 2.7 = 20.34g
約22.6毫升的總體積。
根據(jù)塑料表所需的總體積可以選擇注射機(jī)的類(lèi)型：xs-zs-22
注塑機(jī)參數(shù)：
注射容量為： 30 cm3
注射壓力為：117 Mpa
螺桿直徑：20*2cm
注射行程：130 cm
最大成型面積為：90cm2
最大開(kāi)（合）模行程：160 mm
模具最大厚度為：180 mm
模具最小厚度為：60mm
合模方式：機(jī)械、液壓
注射時(shí)間： 0.5s
1）、最大注射量的校核:
注射機(jī)的額定注射量為30 cm3
塑件體積：19.6cm3，每次成型2個(gè)塑件。
澆道凝料為3.0cm3。
實(shí)際注射量＝19.6+3.0 = 22.6cm3 < 3080% =24cm3
2）、注射壓力的校核:
PP塑料的注射壓力為75-105Mpa，取100MPa;
XS-ZS-22注射機(jī)的注射壓力為117MPa
注射機(jī)的注射壓力滿足要求。
3）最大開(kāi)模行程校核：
G-54-S200/400注射機(jī)的最大開(kāi)模行程為260mm;
開(kāi)模行程校核公式為8.0+50+10=68mm<160mm
因上面幾方面校核都滿足要求，所以選用XS-ZS-22型注射機(jī)合適。
3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：
型腔的布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。
型腔和澆口的排列要盡可能減小模具外形尺寸。
系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)；盡可能減少?gòu)澱?，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。
對(duì)多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置。
滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡可能小，以減小塑料的耗量。
澆品位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。
3.2.1 主澆道設(shè)計(jì)
主澆道是塑料熔體進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過(guò)的部位，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開(kāi)在定模板上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道襯套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。澆口套常用T8或T10鋼材制作，并淬火處理到洛氏硬度50-55HRC。
3.2.2 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端。其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，載模時(shí)對(duì)能將主流道的凝料拉出。冷料穴的直徑宜大于主流道大端的直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。本設(shè)計(jì)中采用倒鉤形，如圖3-2
圖 3-2 冷料穴示意圖
3.2.3 分流道的設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔之前，通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段，因此要求所設(shè)計(jì)的分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地泫經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動(dòng)過(guò)程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均勻的分配到各個(gè)型腔。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。
3.2.4 澆口的設(shè)計(jì)
澆口的位置與塑料的質(zhì)量有直接影響。在確定進(jìn)料口位置時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
1) 澆口的位置應(yīng)使填充型腔的流程最短
2) 澆口設(shè)置應(yīng)有利于排氣和補(bǔ)縮
3) 澆口的位置的選擇要避免塑件變形
4) 澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免產(chǎn)生熔接痕
5) 澆口的位置應(yīng)避免側(cè)面沖擊細(xì)長(zhǎng)的型芯或鑲件
綜合分析可以選擇澆口的位置如圖3-4通孔圓心的地方。
圖3-4 最佳澆口位置分析
3.3 分型面的選擇
塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來(lái)，必須將模具型腔打開(kāi)，也就是必須將模具分成兩部分，即有定模和動(dòng)模兩大部分。定模和動(dòng)模相接觸的面稱分型面。
分型面的選擇好壞對(duì)塑件質(zhì)量、操作難易、模具結(jié)構(gòu)及制造都有很大的影響。通常遵循以下原則：
（1）分型面不僅應(yīng)選擇在制品外觀沒(méi)有影響的位置，而且還必須考慮如何能比較方便的清除分型而產(chǎn)生地溢料飛邊。同時(shí)，還應(yīng)避免分型而產(chǎn)生飛邊。分型面一般選擇在塑件的尺寸的最大處。
（2）分型面的選擇應(yīng)有利于制品脫模。否則，模具結(jié)構(gòu)便會(huì)變得比較復(fù)雜，通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使制品在開(kāi)模厚滯留在動(dòng)模一側(cè)。
（3）分型面不影響制品的形狀和尺寸精度。
（4）分型面應(yīng)盡量與最后填充溶體的型腔表面重合，以利于排氣。
（5）選擇分型面時(shí)，應(yīng)盡量減少脫模斜度給制品大小端尺寸帶來(lái)的差異。
（6）分型面的選擇應(yīng)便于模具加工。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直分型面或易于加工的分型面。
（7）選擇分型面時(shí)，應(yīng)盡量減少制品在分型面上的投影面積，以防止面積過(guò)大，造成鎖模困難，產(chǎn)生嚴(yán)重溢料。
（8）有側(cè)孔或側(cè)凹的制品，選擇分型面時(shí)應(yīng)自首先考慮將抽心或分型面距離長(zhǎng)的一邊放在動(dòng)、定模的方向，而將短的一邊作為側(cè)向分型抽心機(jī)構(gòu)時(shí)，除水液壓抽心能獲得較大的側(cè)向抽拔距離外，一般分型抽心機(jī)構(gòu)側(cè)向抽拔距離都較小。
3.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
塑料熔體在填充模具的型腔過(guò)程中同時(shí)要排出型腔及流道原有的空氣，除此之外，還有會(huì)產(chǎn)生微量的氣體。這些氣體必須及時(shí)排出。否則，這部分氣體會(huì)產(chǎn)生高溫，會(huì)引起局部碳化燒焦，使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良，引起強(qiáng)度下降，甚至充模不滿等。但是對(duì)于PP這種材料，排氣間隙不得高于0.05mm.在本設(shè)計(jì)中排氣方式采用在分型面處，利用動(dòng)、定模板的配合間隙排氣，另外模具的推管、型芯較多，形成的排氣通道較多，所以可利用推管與模板間的縫隙以及型芯與推管間的縫隙排氣。所以，采用分型面處動(dòng)、定模板的縫隙，推管與模板、推桿與孔的配合間隙排氣是可行的，合理的。
3.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
為了縮短成型周期，需對(duì)模具冷卻，常用水來(lái)對(duì)其進(jìn)行冷卻。即在注塑完成后，通循環(huán)的冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔內(nèi)，使模具冷卻。
冷卻水孔的設(shè)計(jì)原則：
1） 冷卻水孔的數(shù)量應(yīng)盡可能的多，孔徑盡可能的大。冷卻水孔的中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水道直徑的1～2倍（通常12～15cm），冷卻水道之間的中心距約為水孔直徑的3～5倍。
2） 冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能的相等。
3） 澆口處要加強(qiáng)冷卻。
4） 冷卻水孔道不應(yīng)穿過(guò)鑲塊或其接縫部位，以防止漏水。
5） 冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處。
6） 進(jìn)出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機(jī)的背面。
由以上原則得，本設(shè)計(jì)中取水線的直徑為5mm，初步的計(jì)算滿足要求。由于塑料是從上表面注入， 上面的溫度比下面的高，且溫度不高，所以定模上的水線中心距離塑件上表面為10mm,動(dòng)模板不需要。
第四章 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 成型零件的設(shè)計(jì)
成型零件是直接與塑料接觸的塑料成型件。其中一個(gè)成型塑件形狀稱為模具成型零件，塑膠零件構(gòu)成的內(nèi)部形狀為凸模（或核心）。由于凹，凸模直接與高溫，高壓塑料接觸，并多次和塑料的摩擦，因此釋放，凹，凸模要有足夠的強(qiáng)度，剛度，硬度，耐磨性，耐腐蝕性和足夠低的表面粗糙度。如果凹，凸模與一體，具有成本低，但共同的框架模板材料為普通碳鋼，作為一個(gè)凹，凸模，壽命短，如果好的材料選擇模板的凹，凸模整體，制造成本高。考慮上述因素，凹，采用整體式凸模，所以強(qiáng)度高，剛性好，不離縫痕跡使塑件能降低注塑模具成型零件的數(shù)量，容易成型的模具..平縮小。
4.2 動(dòng)、定模的工作尺寸計(jì)算
通常，凹、凸模的工作尺寸根據(jù)塑料的收縮率，凹、凸模零件的制造公差以及磨損量3個(gè)因素確定。本設(shè)計(jì)中塑件的精度采用5級(jí)精度計(jì)算。
4.2.1 型芯設(shè)計(jì)
1） 型芯徑向尺寸計(jì)算公式：
式中—型芯外徑尺寸
—塑件內(nèi)形尺寸
—塑件公差
—塑料平均收縮率
—成形零件制造公差,尺寸較大、精度較低時(shí)取Δ/2，反之取Δ/3。
2）型芯高度計(jì)算公式：
式中—模具型芯高度基本尺寸；
—塑件空深度基本尺寸。
4.2.2 型腔設(shè)計(jì)
1） 型腔徑向尺寸計(jì)算公式
式中—型腔的內(nèi)形尺寸
—塑件外形基本尺寸
— 塑件公差
—塑料平均收縮率
—成形零件制造公差,取Δ/2。
2） 型腔深度尺寸計(jì)算公式
式中—型腔深度基本尺寸
—塑件外形高度尺寸
x—修正系數(shù)，x=1/2~1/3。當(dāng)尺寸較大、精度較低時(shí)選小值，反之選大值。
4.2.3 粗糙度設(shè)計(jì)
該產(chǎn)品是不是透明的，使核心的表面粗糙度不需要太高。一般Ra1.6，處理可直接投入使用的機(jī)器上，無(wú)需特殊處理等?？紤]到模具維修及穿芯模，在精度范圍內(nèi)，芯的尺寸為大的值。腔較大的值，表面粗糙的腔將決定產(chǎn)品的外觀，因此，型腔表面粗糙度較高，一般ra0.8 ~ 0.4。在本設(shè)計(jì)中，空腔ra0.8。
4.2.4 X——綜合修正系數(shù)設(shè)計(jì)
X——綜合修正系數(shù)（考慮塑料收縮率的偏差和波動(dòng)，成型零件的磨損等因素），塑件精度低、批量較小時(shí)，X取1/2；塑件精度高、批量比較大，X取3/4，根據(jù)設(shè)計(jì)要求取X為0.5。
4.2.5 形體尺寸公差設(shè)計(jì)
通常，凹、凸模的工作尺寸根據(jù)塑料的收縮率，凹、凸模零件的制造公差以及磨損量3個(gè)因素確定。本設(shè)計(jì)中塑件的精度采用5級(jí)精度計(jì)算。塑件的尺寸及偏差如下圖：要計(jì)算型芯、型腔的工作尺寸，必先確定塑件的公差及模具的制造公差。根據(jù)要求塑件精度取五級(jí)精度。根據(jù)塑料制件公差數(shù)值表（SJ1372—78）塑件在五級(jí)精度下，基本尺寸對(duì)應(yīng)的尺寸公差如表4-1所示：
表4-1 尺寸公差
基 本 尺 寸
公 差 等 級(jí)
3
4
5
公 差 數(shù) 值
>180~200
0.50
0.74
1.00
>200~225
0.56
0.82
1.10
>225~250
0.62
0.90
1.20
>250~280
0.68
1.00
1.30
>280~315
0.74
1.10
1.40
>315~355
0.82
1.20
1.50
（1）型腔的尺寸計(jì)算
根據(jù)公式可計(jì)算出型腔的各徑向尺寸：
型腔深度尺寸計(jì)算公式：
取值為1/3
（2）型芯的尺寸計(jì)算
根據(jù)公式計(jì)算型芯各徑向尺寸：’
根據(jù)型芯高度尺寸計(jì)算公式：
取值為1/3
4.3 機(jī)構(gòu)的設(shè)技
4.3.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射模的推出機(jī)構(gòu)有推桿、推管、推件板三種形式。
根據(jù)塑件的形狀，構(gòu)造，設(shè)計(jì)中選擇推件版推出的形式，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，又因?yàn)榱慵叽绱?，為防止零件變形，故采用推件板和推管?lián)合推出機(jī)構(gòu)。如圖4-1所示，頂桿的尺寸、形狀如圖4-2所示：
圖4-2 推管
推桿材料選用碳素結(jié)構(gòu)鋼T10A號(hào)鋼，淬火處理，低溫回火，HRC50-55表面粗糙度Ra1.6，與型芯的配合為間隙配合。
4.3.2 推桿（復(fù)位桿）的設(shè)計(jì)
在推件板推出機(jī)構(gòu)中，推桿也起復(fù)位作用，為防止推件板從動(dòng)模導(dǎo)柱
和型芯上脫落，推桿可以用螺紋與推件連接以防推件板從導(dǎo)柱上脫落。
復(fù)位桿的設(shè)計(jì)如圖4-4所示：
圖4-4 復(fù)位桿二維圖
復(fù)位桿的直徑選25mm，采用圓柱形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度由模板厚度和塑件的推出距離決定，取160mm。
復(fù)位桿材料選用T10A號(hào)鋼，淬火處理，低溫回火，HRC50-55,表面粗糙度Ra0.8，與動(dòng)模板的配合為間隙配合。
4.3.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要包括導(dǎo)柱（圖4-5），導(dǎo)套（圖4-6），主要作用是保證核心定位準(zhǔn)確，在動(dòng)模腔與定模相結(jié)合，保持模具型腔模具的正確的形狀；模具導(dǎo)模順序關(guān)閉，以防止損壞模具凸塊。引導(dǎo)部分應(yīng)均勻分布在模具圍繞或靠近邊緣，中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止發(fā)生變形的壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套。根據(jù)形狀和尺寸
的模具，模具，一般采用2～4支柱。本設(shè)計(jì)采用4導(dǎo)柱。加工4大支柱，導(dǎo)套孔，應(yīng)固定模板，模板在一起，一次性加工出來(lái)的，以確保這兩個(gè)孔的同軸度，然后在模板，動(dòng)態(tài)模板加工沉孔。導(dǎo)柱，導(dǎo)套的材料都是由碳工具鋼T10A淬HRC45 ~ 48。
圖4-5 導(dǎo)柱
圖4-6 導(dǎo)套
4.3.4 拉料桿的設(shè)計(jì)
拉桿的主要功能是在一個(gè)模式下打開(kāi)分型面。準(zhǔn)備塑件脫模。在本設(shè)計(jì)中，Z形拉桿，工作時(shí)依靠Z形鉤將主流道凝料的孢子，推出時(shí)，推出機(jī)構(gòu)帶動(dòng)拉桿主流總發(fā)射模式后，由于鉤的方向發(fā)射并不能自動(dòng)脫落，手動(dòng)去除的需要。拉桿直徑為4mm，長(zhǎng)度由厚度和開(kāi)模行程模板尺寸決定，選擇220mm。如圖4-7顯示。用碳素工具鋼T10A鋼棒材淬火臨界~ 55。
圖4-7 拉料桿
4.4 注射模標(biāo)準(zhǔn)模架的設(shè)計(jì)
4.4.1 模架設(shè)計(jì)
選用標(biāo)準(zhǔn)模架應(yīng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：
1) 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào)；
2) 確定模架的長(zhǎng)度和寬度；
3) 確定模架的厚度，并使之與注射機(jī)要求的最大、最小模具厚度適應(yīng)。
4) 設(shè)計(jì)動(dòng)定模板和座板。
本設(shè)計(jì)中選取龍記模架公司標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào)為SC-Type-300 x 350， 其結(jié)構(gòu)示意圖為4-8所示：
該模架的的參數(shù)為：350mm x 300 mm x 290 mm
圖4-8 S4050模架示意圖
4.4.2 動(dòng)模板的設(shè)計(jì)
動(dòng)模板設(shè)計(jì)尺寸為：300 mm x 350mm x 80 mm 材料為45鋼。
4.4.3 定模板的設(shè)計(jì)
定模板的設(shè)計(jì)尺寸為：300 mm x 350 mm x 80 mm，材料為45鋼。成型表面直接在銑床上進(jìn)行銑削加工，加工誤差為0.03，粗糙度為0.8，加工后表面進(jìn)行滲氮處理.
4.4.4 定模座板設(shè)計(jì)
定模座板設(shè)計(jì)尺寸為：350 mm x 300 mm x 25 mm， 材料為45號(hào)鋼，設(shè)計(jì)圖如圖4-11所示：
圖4-11定模板
4.4.5 動(dòng)模座板設(shè)計(jì)
定模座板設(shè)計(jì)尺寸為：350 mm x300 mm x 25 mm，材料為45號(hào)鋼，設(shè)計(jì)圖如圖4-12所示：
圖4-12動(dòng)模座板
4.4.6 墊塊設(shè)計(jì)
墊塊設(shè)計(jì)尺寸為：48mm x 80mm x 350mm ， 材料為45號(hào)鋼，設(shè)計(jì)圖如圖4-13所示：
圖4-13 墊塊
4.4.7 推桿固定板設(shè)計(jì)
頂桿固定板的設(shè)計(jì)尺寸為：150 mm x 350 mm x 15 mm ，材料為45鋼，設(shè)計(jì)圖如圖4-14所示：
圖4-14 推桿固定板
4.4.8 推板的設(shè)計(jì)
推板的設(shè)計(jì)尺寸為：300 mm x 350 mm x 15 mm ，材料為45鋼，設(shè)計(jì)圖如圖4-15所示：
圖4-15 推板
4.5 模具的整體設(shè)計(jì)
模具的整體設(shè)計(jì)圖如圖4-16所示：
圖4-16 模具整體圖
模具是由以下幾部分組成：成型零件，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向機(jī)制，模，澆注系統(tǒng)，加熱和冷卻系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)，確保生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，每個(gè)部分應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。
為了保證塑件的質(zhì)量和模具的使用壽命，應(yīng)滿足下列要求：
成型部分，分型面：形狀和尺寸的表面粗糙度，腔體尺寸和空間，設(shè)計(jì)必須滿足的要求；分型面光滑，邊緣銳；插入組合符合質(zhì)量要求，并結(jié)合固定部分，不得有間隙應(yīng)保持一致的凹凸模間隙；塑料組合，它的表面是由上，下?；蛐纬晌诲e(cuò)應(yīng)在允許的范圍內(nèi)。
噴射系統(tǒng)，動(dòng)作靈活，頂出行程滿足要求，排出部分無(wú)晃動(dòng)，推桿移動(dòng)；在塑件上殘留的痕跡，在塑性范圍內(nèi)（通常允許高配置0.1mm）；正確可靠的復(fù)位，復(fù)位桿復(fù)位系統(tǒng)SA正確，一般應(yīng)在地面下0.02 ~ 0.05mm。
制導(dǎo)系統(tǒng)：導(dǎo)柱，垂直導(dǎo)向套為100mm：0.02mm，導(dǎo)套孔同軸0.01mm；滑動(dòng)靈活，無(wú)松動(dòng)和吸收現(xiàn)象；保證相對(duì)位置導(dǎo)向部件和組件；導(dǎo)柱，導(dǎo)套為100mm模板：0.02mm軸線垂直度公差。
澆注系統(tǒng)：主要流道，流道尺寸，形狀，表面粗糙度，應(yīng)符合要求；渠道扁平，光滑連接，無(wú)死角，裂縫，坑；澆口套，表面粗糙度，加工痕跡應(yīng)該有利于塑性流動(dòng)和模具澆注系統(tǒng)；將不能滿足側(cè)向噴孔交叉河，在排放口不得影響倒錐釋放。
對(duì)模具的所有零部件的加工應(yīng)保證精度要求，導(dǎo)柱，導(dǎo)套應(yīng)保證同軸度要求；加工導(dǎo)柱，導(dǎo)套孔應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，以保證同軸度要求，其他同軸孔的加工方法，在同一時(shí)間。
模具應(yīng)保證對(duì)模具各部分的準(zhǔn)確的定位精度，平行度誤差，平面是不大于0.05mm；裝配基準(zhǔn)相鄰部位或相鄰單元連接需要之間的協(xié)調(diào)，根據(jù)裝配過(guò)程是用來(lái)定位和固定，為了保證精度和位置精度。
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致謝
在此設(shè)計(jì)過(guò)程中，要特別感謝我的導(dǎo)師劉木華教授的指導(dǎo)與督促，同時(shí)感謝他的諒解與包容。沒(méi)有劉院長(zhǎng)的幫助也就沒(méi)有今天的這個(gè)設(shè)計(jì)。求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂(lè)的。在這四年的學(xué)期中結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。在此，也對(duì)他們表示衷心感謝。
謝謝我的父母，沒(méi)有他們辛勤的付出也就沒(méi)有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻(xiàn)給你們！
本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬！
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