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南京工程學院繼續(xù)教育學院 繼 續(xù) 教 育 學 院 系 數(shù) 控 技 術 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 一 題目及專題 1 題目 冰箱調溫按鈕塑模設計 2 專題 模具設計 主要零 部件設計 二 課題來源及選題依據(jù) 課題來源 在大專階段 我們曾經進行了 塑料模具技術 塑 料模具設計手冊 的課程設計 根據(jù)類似的某個零件作為畢業(yè)設計 課題 選題依據(jù) 認真分析該零件的各部分細節(jié) 確定該零件關鍵性 技術問題的解決方法 審查零件的有關尺寸 結構 視圖 材料及 技術要求的合理性 確定最合理的模具結構 三 本設計 論文或其他 應達到的要求 1 設計技術圖樣折合 A0 不少于二張 2 選擇適當?shù)男颓徊贾?3 脫模機構的設計 4 澆注系統(tǒng)的設計 5 型腔壁厚和底板厚度的設計 6 模具外形尺寸的確定 7 設計說明書一份 字數(shù)不少于 10000 字 四 接受任務學生 數(shù)控 50305 班 姓名 許明 五 開始及完成日期 自 200 7 年 11 月 5 日 至 2008 年 1 月 11 日 六 設計 論文 指導 或顧問 指導教師 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所所 長 簽名 院長 系主任 簽名 年 月 日 南京工程學院繼續(xù)教育學院 畢業(yè)設計 論文 設計 論文 題 目 冰箱調溫按鈕塑模設計 學 生 姓 名 許明 指 導 教 師 李超 2008 年 1 月 11 日 摘 要 進行塑料產品的模具設計首先要對成型制品進行分析 再考慮澆注系統(tǒng) 型腔的分布 導向推出機構等后續(xù)工作 通過制品的零件圖就可以了解制 品的設計要求 對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品 有必要了解制品的使 用目的 外觀及裝配要求 以便從塑料品種的流動性 收縮率 透明性和 制品的機械強度 尺寸公差 表面粗糙度 嵌件形式等各方面考慮注射成 型工藝的可行性和經濟性 關 鍵 詞 澆注系統(tǒng) 分型面 型腔 設 計 目錄 一 產品介 紹 1 二 產品材料的選擇與配方設 計 1 三 工藝參數(shù)的確定 3 四 設備的選擇 4 五 模具設計 5 5 1 選擇制品的分面 5 5 2 型腔布置 5 5 3 澆注系統(tǒng)的設計 6 5 4 成型零件的設計 10 5 5 合模導向機構置 14 5 6 脫模機構的設計 15 5 7 模具調溫系統(tǒng)的設置 18 5 8 排氣系統(tǒng)的設計 19 5 9 模具外形尺寸的確定 20 5 10 注射機有關參數(shù)的校核 20 六 設計小結 22 七 致 謝 24 八 參考資料 25 第 1 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 一 產品介紹 1 產品名稱 冰箱調溫按鈕 2 產品用途 用于各種電氣系統(tǒng)的控制按鈕鍵 3 產品結構尺寸 見產品圖 1 4 生產量 月產量 150 萬只 5 產品性能及使用要求 1 外觀為原料本色 透明美觀 無其它雜色或斑點 表面 平滑無裂紋 銀絲 無氣泡 無形變等缺陷 質量輕 可減輕設備自重 2 性能要求 收縮率不大于 0 5 吸水性不高于 0 8 沖 擊強度 15 KG cm 2 彎曲強度 70 KG cm 2 表面電阻系 數(shù) 1 10 13 體積電阻系數(shù) 70 3 使用條件 使用溫度 室溫 220V 用電場所 使用負荷 人工手指操作按壓力 二 產品材料的選擇與配方設計 根據(jù)產品的使用要求和性能要求 選擇 PSH GN 095 06 的樹脂作主原料 PS 是所有塑料當中最輕的一種 能減輕設的自重 透光率不低于 88 霧 度約 3 折射率比較大具有特殊的光亮性 PS 的拉伸 彎曲常規(guī)力學性能 皆高于其它聚烯烴 是屬于硬而脆的材料 所以必須加入一些增韌劑以改 善制品的柔韌性 加入量為 15 份 由于制品屬于透明塑件 無需加染色劑 如表 1 表 2 1 PSH GN 095 06 樹脂性能參數(shù)表 項目 參數(shù)值 項目 參數(shù)值 相對密度 吸水性 收縮率 比體積率 拉伸屈服強度 Mpa 沖擊韌性 KJ m 2 1 05 0 04 0 7 0 95 48 20 6 拉伸彈性模量 Mpa 馬丁耐熱溫度 熱變形溫度 1 82MPa 體積電阻率 cm 熔點 軟化溫度 2 8 103 52 92 1 1016 165 120 PS 中文名 聚苯乙烯 英文名 Polystyrene 2 1 基本特性 第 2 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 聚苯乙烯是僅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品種 聚苯乙烯無 色透明 無毒無味 落地時發(fā)出清脆的金屬聲 密度為 1 054g cm 聚苯 乙烯的力學性能與聚合方法 相對分子質量大小 定向度和雜質量有關 相對分子質量越大 機械強度起高 聚苯乙烯有優(yōu)良的電性能 尤其是高 頻絕緣性能 和一定的化學穩(wěn)定性 能耐堿 硫酸 磷酸 10 30 的鹽 酸 稀醋酸及其他有機酸 但不耐硝酸及氧化劑的作用 對水 乙醇 汽 油 植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力 能溶于苯 甲苯 四氯化 碳 氯仿 酮類和脂類等 聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良 能染成各種鮮艷的 色彩 但耐熱性低 熱變形溫度一般在 70 98 oC 只能 在不高的溫度下使用 質地硬而脆 有較高的熱膨脹系數(shù) 因此限制了它 在工程上的應用 近幾十年來 發(fā)展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯為基體的 共聚物 在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺點 又保留了它的優(yōu)點 從而 擴大了它的用途 2 2 成型特性 1 無定形料 吸濕性小 不易分解 性脆易裂 熱膨脹系數(shù)大 易產生 內應力 2 流動性較好 溢邊值 0 03mm 左右 防止出飛邊 3 塑件壁厚應均勻 不宜有嵌件 如有嵌件應預熱 缺口 尖角 各 面應圓滑連接 4 可用螺桿或柱塞式注射機加工 噴嘴可用直通式或自鎖式 5 宜用高料溫 模溫 高注射壓力 延長注射時間有利于降低內應力 防止縮孔 變形 尤其對厚壁塑件 但料溫高易出銀絲 料溫低或脫 模劑多則透明性差 6 可采用各種形式澆口 澆口與塑件應圓弧連接 防止去除澆口時損壞 塑件 脫模斜度宜取 2 度以上 頂出均勻以防止脫模不良發(fā)生開裂 變形 可用熱澆道結構 2 3 綜合性能 熱變形溫度 65 oC 96oC 屈服強度 35 63 MPa 抗拉強度 35 63 MPa 斷裂伸長率 1 0 拉伸彈性模量 2 8 3 5 GPa 第 3 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 抗彎強度 61 98MPa 抗壓強度 80 112 MPa 2 4 PS 的成形條件 注射機類型 螺桿式 預熱 溫度 60 75 oC 時間 2h 料筒溫度 前段 170 190 oC 后段 140 160 oC 模具溫度 32 65 oC 成形時間 注射時間 15 45s 高壓時間 0 3s 冷卻時間 15 60s 總 周 期 40 120s 注射壓力 60 110Mpa 螺桿轉速 48 r min 參照樹脂性能對照產品性能與使用要求可知 PSH GN 095 06 能滿足 要求 故除加增強劑外不需加其它助劑配方 即可生產產品 三 工藝參數(shù)的確定 3 1 注射量計算 根據(jù)一次注射出的產品和澆注系統(tǒng)的體積進行計算 V 實 6 V 塑 V 分 V 主 V 塑 d1 2 d2 d3 1 d2 0 5 13 5 2 10 6 1 10 0 5 316 V 分 d 2 h 3 14 4 10 12 56 V 主 h r Rr R 35 1 75 1 75 3 3 634 2 V 主 6 376 12 56 634 2 2965 56 2 966 3 2 鎖模力計算 根據(jù) 3 F K P A 根據(jù) PS 的流動性和模具結構特點選取 K 0 6 注射壓力考慮采用多 型腔注射 壓力應高些 取 P 60MPa cm2 A 表示表示成型面積 A 的計算 A d 0 25 13 5 1 4316cm 2 F K P A 0 6 60 1 4316 51 696KN 3 3 保壓時間的計算 T 保 0 3 S 2S 2 0 3 2 2 32 3s 第 4 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 3 4 冷卻時間的計算 T 冷 S k in 8 Ts Tm TE Tm 3s 3 5 塑化時間的計算 T 塑 一次注射量 塑化能力 2 3 10 0 23s Ts 成型溫度 5 Tm 模具溫度 TE 脫模溫度 熱擴散系數(shù) h 取 3 2 1 表 3 1 注射工藝控制參數(shù) 四 設備的選擇 4 1 注射機的選擇 1 注射量的確定 由工藝參數(shù)的確定中已知一次注射量為 2 4cm3 射機的公稱注射量 Q 為 Q 2 4 1 2 2 88cm 3 取注射機的公稱注射量為 3 cm 3 項目 控制部位 控制參數(shù) 備注 干燥 60 料筒后段 150 5 料筒中段 180 5 料筒前段 160 5 噴嘴 150 5 溫度 模具 60 5 5 P237 附 D 塑化背壓 20 注射壓力 60 保壓壓力 30 40 壓力 Map 鎖模力 噸 52 干燥時間 2h 注射時間 0 2 保壓時間 3 冷卻時間 3 開合模時間 5 時間 秒 成型周期 12 第 5 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 2 鎖模力的計算 由工藝參數(shù)的確定中已知為 0 6 噸 成型面積為 1 4316 cm 2 3 所需注射機臺數(shù)的計算 由月產量和注射機的生產能力 成型周期 及考慮設備利用率求出 本產品生產工作制度設計為 24h 三班工作制 設備 24 小時連續(xù)運轉 設備利用率設為 0 85 根據(jù)如前初設的工藝控制參數(shù)成型周期約為 12 秒 生產模具一模六件 則所需注射機臺數(shù)為 6 0 85 1 36 臺 取整數(shù)值 2 臺243015 160 根據(jù)以上計算出的公稱注射量 3 cm 3 鎖模力 0 6 噸 成型面積選 用 SYS 10 型號注射機 數(shù)量為 2 臺 表 4 1 注射機技術性能參數(shù)表 項目 單位 參數(shù) 備注 理論注射量 cm3 10 注射壓力 Map 150 最大注射面積 cm2 90 鎖模力 KN 15 最大模具厚度 180 最小模具厚度 100 模板行程 120 噴嘴球半徑 12 噴嘴口半徑 2 5 五 模具設計 5 1 選擇制品的分型面 5 分型面應設置在零件截面最大的部位 塑件冷卻時會因為收縮作用而 包覆在凸模上 故從塑件脫模件精度要角度考慮 應有利于塑件滯留在動 模一側 以便于脫模 而且不影響塑件的質量和外觀形狀 以及尺寸精度 如 A A 面 箭頭的朝向代表動模的位置 塑料包整動模天型芯而留在動模 模分型如下圖 分型如下圖 第 6 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 圖 5 1 分型面 5 2 型腔布置 已知的體積 V 塑 或質量 W 塑 又因為此產品屬大批量生產的小型塑件 綜合考慮生產率和生產成本及產品質量等各種因素 以及注射機的型號選 擇 初步確定采用一模六腔平衡式排列 根椐制品的形狀 在模板上的的 排列形式為圓形 以確保制品的均一和穩(wěn)定 而且型腔布置與澆口開設部 位也非常對稱 這樣防止了模具承受偏載而產生的溢料現(xiàn)象 排布圖如下圖所示 圖 5 2 型腔布置 5 3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)的設計主要包括主流道 分流道 澆口 冷料井和拉料桿的設計 澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn) 流程應盡量短 防止型芯變 形 整修應方便 防止制品變形和翹曲 應與塑件材料品種相適用 冷料 穴設計合理 盡量減少塑料的消耗 第 7 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出 5 3 1 主流道及主流道襯套 5 主流道的主要設計要點 a 在模具結構的允許的情況下 L 盡量短 一般小于 60mm 過大則會影響熔體的順利充型 b 主流道大端呈圓角 以減少料流轉向過渡時的阻力 c 大多數(shù)情況下 將主流道和定位圈設計成兩個零件 然后配合固定在模板上 主流道襯套采用 H7 m6 過渡 配合 與定位圈的配合采用 H9 f9 間隙配合 d 主流道襯套選用 T8 T10 制造 熱處理強 52 56HRC e 定位環(huán)固定螺釘一般取 M6 M8 螺釘一般選用兩個以 上 R 噴嘴球面半徑 2 3 12 3 15mm d 噴嘴孔徑 1 2 5 1 3 5mm a 4 r 1mm D 6mm 圖 5 3 主流道及主流道襯套的結構 5 3 2 分流道 3 a 分流道截面和尺寸 選用 U 形分流道截面 表面積 體積比小 冷卻速度慢最低 熱量及摩擦損失 小 進料流中心冷凝慢 有利于保壓 D 0 2654 m L m 流經分流道的塑料量 g L 分流道的長度 mm D 分流道直徑 mm 查資料得部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍 苯乙烯是 3 5 10 之間 根據(jù)實際情況取 D 5mm 尺寸的確定 根據(jù)經驗公式確定分流道的直徑 5 第 8 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 圖 5 4 分流道截面形狀 b 分流道布置 根據(jù)型腔的布置 分門巴道貌岸然也是選用平衡式布置 其長度 形狀和斷 面尺寸都必須對應相等 以保證塑件在強度 性能及質量上的一致性 分流道表面粗糙度 Ra 一般為 1 6um 圖 5 5 分流道的布置 C 澆口 5 各澆口的尺寸計算 1 2 l 1 r 2 經驗公式計算 h nt 0 6 2 5 2 5 n 塑料系數(shù) PS 為 3 6 b n A 30 0 2 圖 5 6 澆口尺寸 第 9 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 D 冷料井 6 結構及尺寸 圖 5 7 冷料井 d 6 H1 5 4 d 8 H2 3 4 d 5 20 E 拉料桿 3 拉料桿的結構 圖 5 8 拉料桿的結構 下圖為主流道的拉料桿組合形式 同時還具有脫除主流道凝料的作用 一般拉料桿安裝在主流道的對面 開模時 拉料桿將主流道凝料拉出 d 6 公差為 0 015 與拉料桿配合的型板孔 配合長度 M1 1 5 2 d 10 D 10 H 4 M 根據(jù)模板尺寸 確定 第 10 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 圖 5 9 拉料桿的組合形式 5 4 成型零件的設計 5 4 1 成型零件的工作尺寸的計算 根據(jù)塑件形狀簡單 體積較小 適宜采用整體式型腔 見圖 2 和圖 3 組合式型芯見圖 4 這種形式的型腔形狀簡單 牢固可靠 不易變 形 成型塑件的質量較好 本產品為 PS 制品 屬于大批量生產的小型塑 件 此產品采用 6 級精度 屬于一般精度制品 因此 凸凹模徑向尺寸 高度尺寸及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 間 凸凹模各處工作尺寸的制造公差 因一般機械加工的型腔和型芯的制 造公差可達到 IT IT 級 綜合參考 相關計算具體如下 收縮率 Sax 0 8 Sin 0 6 平均收縮率為 S 0 7 第 11 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 圖 5 10 塑件成型尺寸 如上圖所示塑件尺寸單位 mm 已知 D 13 50 0 24 D1 100 0 16 H1 1 50 0 16 H2 20 0 16 H3 1 50 0 16 d 6 0 20 h 1 0 160 型腔尺寸 Dm D 1 S 0 75 0 z 13 5 1 0 007 0 75 0 24 0 0 043 Dm1 D m1 1 S 0 75 0 z 10 1 0 007 0 75 0 16 0 0 036 9 99540 0 036 Hm1 H 1 1 S 0 667 0 z 1 5 1 0 007 0 667 0 16 0 0 025 1 4040 0 025 Hm2 H 2 1 S 0 667 0 z 2 1 0 007 0 667 0 16 0 0 025 1 9070 0 025 Hm3 H3 1 S 0 667 0 z 1 5 1 0 007 0 667 0 16 0 0 025 1 4040 0 025 型芯尺寸 dm d 1 S 0 75 0 z 6 1 0 007 0 75 0 2 0 0360 13 40 0 043 第 12 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 6 19 0 0360 hm h 1 S 0 667 0 z 1 1 0 007 0 667 0 16 0 0250 1 017 0 0250 5 4 2 型腔壁厚和底板厚度計算 注射成型過程中 型腔主要承受塑料熔體的壓力 如注射壓力 保壓 力 合模力和脫模力等 因此模具的型腔必須具有足夠的強度和剛度 如果 型腔壁厚和底板厚度不夠 當型腔中產生的內應力超過型腔材料的許應力 時 型腔將導致塑性變形 甚至開裂 與此同時 若剛度不足將導致過大的 彈性變形 從而產生型腔由外膨脹或溢料間隙 從而導致整個模具失效或 無法達到技術質量要求 因此必須對型腔進行強度和剛度的計算 型腔板采用調質鋼 45 彈性模量 E 2 105MPa 強度計算的許用應力 160MPa 型腔壓力 50 Map 型腔半徑 r 6 75 h 3 5 由表 3 4 16 對于中粘度塑料 PS 模具制造精度 IT9 級時 有許用變形量 25i 且 W H 3 5 I 2 0 45w0 2 0 001w 0 58 所以 25 0 666 14 54um 0 0145 圖 5 11 圓形整體型腔 整體式圓筒型腔壁厚 6 A 按鋼度計算 34 15 phs 第 13 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 按強度計算 整體式圓筒型底板厚度 B 按鋼度計算 按強度計算 公式分別計算出相應的值為 按強度計算得 S 4 27 hs 3 28 按剛度計算得 s 1 55mm hs 0 76mm 比較強度和剛度條件計算結果 取整體式圓筒形型腔壁厚為 15 按強度的剛度分別計算取底板厚度為 18 5 4 3 支承板的強度 常規(guī)結構凹模做在定模上 型芯固定在動模上 支承板與墊塊構成橋 形 承受型芯投影注射壓力 因此支承彈性變形量必須控制在允許的范圍 之內 支承板的受力狀態(tài)可以簡化為受均布荷重的簡支梁 12 PS 34 56 0 phhs 87 2 s 第 14 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 圖 5 12 支承板的變形 支承板的厚度計算如下 2 9 5 50 3 14 29 32 2 1 105 20 0 005 1 927 20 H 支承板的厚度 L 支承板在墊塊之間的跨度 P 型腔內壓力表 R 凹模型腔半徑 B 支承板的寬度 E 鋼材的彈性模量一般為 2 1 105 y 支承板允許最大彎曲變形量 一般取 0 005 其整體形狀與尺寸見圖 5 5 4 4 墊塊的設計 2 墊塊設在支撐板與動模座板之間 可以減少動模座板的變形 或可減少 動模座板的厚度 L 50 D 30 3214 5ByRPLH 第 15 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 螺釘直徑選用 M10 d1 11 d2 16 H 11 5 5 合模導向機構設置 導向機構的主要零件是導柱和導套 主要作用是導向 定位 承受一 定的側壓力 導柱導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r 正確定位和導 向的零件 導柱導套的選擇 一般在注射模中 動 定模之間的導柱既可設置在動模一側 也可 設置在定模一側 視具體情況而定 通常設置在型芯凸出分型面最長的那 一側 導柱的直徑應根據(jù)模具的尺寸選用 必須保證足夠的強度 剛度和 足夠的抗彎強度 導柱設計要點 長度 導柱導向的長度應該比凸模端高出 10 形狀 導柱前端應做成錐臺 以使導柱能順利進入導向 孔 材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌不易折斷的內 芯 因此多采用 T8 T10 鋼 經淬火處理 硬度 為 50 55HRC 數(shù)量及分布 導柱應合理均勻分布在模具的分型面上 根據(jù)此模具形狀 數(shù)量為四根 固定部分粗糙度 Ra 0 8um 導向部分 Ra 0 5um 配合精度 固定端與模板之間采用 H7 m6 的過渡配合 導 柱導向部分采用 H7 m6 的間隙配合 導柱尺寸 圖 5 13 導柱 導套設計要點 1 形狀 為使導柱順利進入導套 在導套的前端應倒圓角 導柱孔最 好做好通孔 以利于排出孔內空氣及殘渣廢料 第 16 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 2 材料 導套用導柱相同的材料或銅合金耐磨材料制造 其硬度一般 低于導柱硬度 導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度一般為 Ra0 8um 3 固定形式及配合精度 直導套用 H7 r6 的配合鑲入模板 為了增加 導套鑲入的牢固性防止導套被拉出來 圖 5 14 導套 5 6 脫模機構的設計 6 5 6 1 脫模機構設計 為了保證塑件在頂出過程中不變形或不損壞 必須正確分析塑件對模 腔粘附力的大小及所在部位 以便選擇合適的頂出方式 和頂出裝置 頂 出位置應設在頂出阻力大的地方 根據(jù)此塑件的形狀 零件的推出阻力不 大 將推桿設在 6 孔的內部 推桿參與成型 此類推桿又稱為成型推桿 5 6 2 脫模力的計算 6 脫模力 Fe 由兩部分組成 即 Fe Fc Fb Fc 克服塑料件對型芯包整的脫模力 N Fb 一端封閉殼體需克服的真空阻力 N 其中 Fb 0 1Ab Ab 型芯的斷面面積 Ab 0 25 3 14 d 28 26 所以 Fb 2 86N 已知 rcp 3 t 2 h 1 0 E 2 8 103 MPa f 0 4 v 0 32 s 0 007 rcp t 3 2 1 5 10 為厚壁圓筒塑料件 60 4N 所以 Fe Fc Fb 60 4 2 826 63N 第 17 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 E 塑料材料的拉伸彈性模量 MPa S 塑料的平均收縮率 塑料材料的泊松比 型芯的脫模斜度 h 型芯脫模方向高度 f 脫模斜度修正系數(shù) 厚壁塑料的計算因子 60 4N 所以 Fe Fc Fb 60 4 2 826 63N E 塑料材料的拉伸彈性模量 MPa S 塑料的平均收縮率 塑料材料的泊松比 型芯的脫模斜度 h 型芯脫模方向高度 f 脫模斜度修正系數(shù) 厚壁塑料的計算因子 5 6 3 推桿脫模機構 2 推桿直接與塑件接觸 開模后將塑件推出 此成型推桿除了推出塑件之 外還參與塑件局部成型 即作為型芯 推桿的計算公式 圓形推桿的直徑可由歐拉公式簡化得 1 2 d 推桿直徑 E 推桿材料的彈性模量 MPa 第 18 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 L 推桿長度 F 脫 塑件的脫模力 安全系數(shù)取 1 5 為推桿長度系數(shù) n 推桿數(shù)量 推桿直徑確定后還應進行強度校核 其計算式為 壓 為推桿材料許用力 MPa s 推桿鋼材的屈服極限強度 N cm 一般中碳鋼的 s 為 3200 N m 所以此材料合符要求 推桿的具體形狀及尺寸見型芯圖 4 5 6 4 推桿位置 推桿應設置于有效部位 根據(jù)此塑件形狀 可將推桿設置在凹模內部 從投影面上看 如下圖應在陰影部位范圍之內 圖 5 15 推桿位置布置 推桿的設計要點 1 推桿和模體的配合性質一般為 H8 f7 以保證同軸度 配合長 度一般為走私的 1 5 2 倍 但至少要大于 15 2 推桿材料多用 45 鋼 T8 T10 碳素工具鋼 淬火硬度為 HRC50 以上 3 表面粗糙度在 Ra1 6 以下 5 6 5 復位機構 為了使推出機構合模后能回到原來的位置 推出機構通常設有復位桿 復 位桿在結構上與推桿相似 所不同的是與與模板的間隙比較大 同時復位桿 頂面不應高出分型面 復位桿的材料選用一般 T8 T10 淬火 55 60HRC 37 3200N m 第 19 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 頂桿長度計算如下 6 H H 凸 1 H 動模 H 墊塊 H 頂墊 1 0 1 30 50 13 67 1 圖 5 16 復位桿的結構與裝配尺寸 5 7 模具調溫系統(tǒng)的設置 基本原則 熔體熱量 95 由冷卻介質 水 帶走 冷卻時間占成型周期 的 2 3 5 7 1 注射模冷卻系統(tǒng)設計 1 冷卻水道應盡量多 截面尺寸應盡量大 型腔表面的溫度與冷卻 水道的數(shù)量 截面尺寸及冷卻水的溫度有關 2 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 當塑件壁厚均勻時 冷卻水道到型腔表面最好距離相等 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近一些 間距也可適當 小一些 一般水道孔邊至型腔表面的距離應大于 10mm 常用 12 15mm 3 澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時 澆口附近溫度最高 距澆口越遠溫度就越低 因此澆口附近應加強冷卻 通常將冷卻水道的入口處設置在澆口附近 使 澆口附近的模具在較低溫度下冷卻 而遠離澆口部分的模具在經過一定程 度熱交換后的溫水作用下冷卻 4 冷卻水道出 入口溫差應盡量小 如果冷卻水道較長 則冷卻水出 入口的溫差就比較大 易使模溫不 均勻 所以在設計時應引起注意 冷卻水道的總長度的計算可公式 Lw Aw Lw 冷卻水道總長度 Aw 熱傳導面積 Dw 冷卻水道 直徑 5 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 第 20 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 聚苯乙烯的收縮率較小 水道應盡量沿著收縮方向設置 冷卻水道 的設計必須盡量避免接近塑件的熔接部位 以免產生熔接痕 降低塑件強 度 冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為 10mm 左右 不小于 8mm 根 據(jù)此套模具結構 采用孔徑為 8mm 的冷卻水道 冷卻系統(tǒng)的結構設計 根據(jù)塑料制品形狀及其所需冷卻效果 冷卻回流可選擇直通式既簡 單流道式 這是生產過程中最常用的形式 其具體結構及尺寸如下圖所示 冷卻水孔直徑 d 8 兩水孔的中心距 C 20 圖 5 17 直通式冷卻系統(tǒng) 5 7 2 加熱系統(tǒng)的設計 需要設置加熱系統(tǒng)的一般是對模具溫度要求在 80 以上 熔融黏度高 流動性差的熱塑性塑料 或者是熱固性塑料 而 PS 對模溫的要求只需 60 以下 且是屬于熔融黏度低 流動性好的熱塑性塑料 所以此模具對加熱 系統(tǒng)的設置可以不予考慮 5 8 排氣系統(tǒng)的設計 5 8 1 排氣槽的設計要點 當塑料熔體填充型腔時 必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑 料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體 如果型腔內因各種原因而產生的氣 體不被排除干凈 一方面將會在塑件上形成氣泡 接縫 表面輪廓不清及充 填缺料等成型缺陷 另一方面氣體受壓 體積縮小而產生高溫會導致塑件 局部碳化或燒焦 褐色斑紋 同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充 模速度 因此設計型腔時必須考慮排氣問題 有時在注射成型過程中 為 保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度 還需在塑 料最后充填到的型腔部位開設溢流槽以容納余料 也可容納一定量的氣體 第 21 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 通常中小型模具的簡單型腔 可利用推桿 活動型芯以及雙支點的固定 型芯端部與模板的配合間隙進行排氣 其間隙為 0 03 0 05mm 5 8 2 排氣槽的設置 4 排氣槽應開設在型腔最后被充滿的地方 最好是在分型號面上 因為 分型面上排氣槽產生的毛邊也很容易隨塑件脫出 排氣槽的出口不要正對 操作人員 與塑件的深度不應超過塑料的溢料值 其斷面為矩形或梯形 圖 5 18 排氣槽系統(tǒng) 1 分流道 2 澆口 3 排氣槽 4 導向溝 5 分型面 5 9 模具外形尺寸的確定 第 22 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 圖 5 19 模具外形尺寸 5 10 注射機有關參數(shù)的校核 5 10 1 注射量的校核 為了保證正常的注射成型 模具每次需要的實際注射量應該小于本注 射機的公稱注射量 既 V 實 V 公 0 8 10 8 V 實 實際塑料 包括澆注系統(tǒng)凝料 的總體 所以 V 實 6 V 塑 V 分 V 主 V 塑 316 V 分 d 2 h 3 14 4 10 12 56 V 主 h r Rr R 35 1 75 1 75 3 3 634 2 V 主 6 376 12 56 634 2 2965 56 2 966 8 所以注射量滿足要求 5 10 2 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力 當高壓與塑 料熔體充填模腔時 會沿鎖模方向產生一個很大的脹型號力 為此 注射機的 額定鎖模力必須大于該脹型力 既 F 鎖 F 脹 A 分 P 型 5 F 鎖 注射機的額定鎖模力 P 型 模具型腔內塑料熔體平均壓力表 MPa 通常為 20 30MPa 在此取 25MPa A 分 塑料和澆注系統(tǒng)在分型號面上的投影面積之和 A 分 d 0 25 3 14 13 5 143 1 故 F 脹 A 分 P 型 143 1 25 3 58KN F 鎖 15KN 5 10 3 注射壓力校核 該項工作是校核所選注射機的公稱壓力 P 公能否滿足塑成型時所需 要的注射壓力 Po 成型時所需的壓力一般由塑料流動性 塑件的結構和壁 厚 以及澆注系統(tǒng)類型等因素決定 其值一般為 70 150 MPa 通常要求 P 公 Po 5 聚苯乙烯的 Po 為 100 MPa P 公 150 MPa 5 10 4 模具厚度校核 模具厚度 Hm 160 Hmax 180 Hmin 100 故 Hmin Hm Hmax Hm 模具閉合總厚度 Hmax 注射機允許的最大厚度 Hmin 注射機允許的最小厚度 5 10 5 開模行程的校核 第 23 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 對于單分型面注射模所需開模 H 為 S H H1 H2 5 10 1 39 10 50 120 H1 塑件推出距離 也可作凸模的高度 H2 包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度 S 注射機移動板的最大行程 H 所需開模行程 第 24 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 六 設計小結 通過這次系統(tǒng)的注射模的設計 我更進一步的了解了注射模的結構及 各工作零部件的設計原則和設計要點 了解了注射模具設計的一般程序 進行塑料產品的模具設計首先要對成型制品進行分析 再考慮澆注系 統(tǒng) 型腔的分布 導向推出機構等后續(xù)工作 通過制品的零件圖就可以了 解制品的設計要求 對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品 有必要了解制品 的使用目的 外觀及裝配要求 以便從塑料品種的流動性 收縮率 透明 性和制品的機械強度 尺寸公差 表面粗糙度 嵌件形式等各方面考慮注 射成型工藝的可行性和經濟性 模具的結構設計要求經濟合理 認真掌握 各種注射模具的設計的普遍的規(guī)律 可以縮短模具設計周期 提高模具設 計的水平 要設計過程中可以鍛煉自己獨立思考的能力 動手能力和其它 一些綜合能力 同時 還可以為今后的工作奠定一個良好的基礎 在設計 過程中我們始終結合計算機進行設計 提高了我們對 UG Pro E AutoCAD 等軟件的應用能力 通過設計 也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足和有待提高的知識 主要有 1 各門基礎課知識掌握的不夠扎實 運用起來不夠熟練 2 實際工作能力還有待提高 設計與社會上的實際生產還有很大差距 3 專業(yè)軟件的使用能力 包括熟練度和使用的廣度 還需要再提高一 個層次 通過運用 CAD CAM 軟件來更好的完成和優(yōu)化設計 通過這樣 來進一步地充實自我 增強自我能力 提高自我水平 總而言之 我認為 這次畢業(yè)設計雖然還存在這樣那樣的錯誤和缺陷 但通過這次設計我又學到了很多的知識 把自己的工作能力提高到一個更 高的層次 這次畢業(yè)設計是自己邁向模具設計師很重要的第一步 設計中 存在的問題請老師批評指正 本設計首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當今注塑模具的現(xiàn)狀 隨著 經濟的發(fā)展 塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢 其次介紹了注塑件的一 般設計原則 對塑件的特征如倒圓角 加強筋等做了說明 從實際來看 幾乎所有的注塑件都遵循這些原則 在做好注塑成型的準備工作之后 接 著介紹了模具設計的內容 冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng) 澆注系 統(tǒng) 溫度調節(jié)系統(tǒng) 頂出系統(tǒng)和機構系統(tǒng) 其實也可以歸為頂出系統(tǒng) 該 系統(tǒng)如斜導柱 滑塊和開閉器等 在澆注系統(tǒng)的設計中根據(jù)經驗公式取流 道橫截面形狀 確定澆口尺寸 對流道剪切速率進行校核 溫度調節(jié)系統(tǒng) 說明了設計的一般步驟 確定冷卻時間 計算體積流量等 頂出系統(tǒng)著重 說明了推桿 推管的安裝要求 并進行強度校核 該模具屬于簡單脫模機 第 25 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 構 無滑塊抽芯機構 也無開模先后順序的要求 做完這些工作之后 該 模具的設計到此結束 在設計的過程中發(fā)現(xiàn)經驗公式有不一致的地方 不同公式的計算結 果有的相差很大 特別是在溫度調節(jié)與脫模力的計算這兩塊 在完成圖紙 之后發(fā)現(xiàn)塑件的設計有的地方是不合理的 比如說壁厚 雖然有經驗可循 但從實際中看顯然本設計的塑件壁厚過大 還有就是推管處的設計不合理 按該塑件加工 則標準推管需要再加工 從這里可以知道 注塑件的設計 與模具設計關系密切 好的塑件結構可以簡化模具結構 降低生產成本 單分型面注射模是最為簡單和常見的一種結構形式 約占全部注射模 具的 70 左右 但目前傳統(tǒng)冷流道模具設計還是以經驗為主 很難對注射各 參量進行嚴密的數(shù)學建模 因為各參量相互影響 關系復雜 隨著科技的 進步及注射理論的突破 熱流道模具發(fā)展的越來越迅速 隨著技術的成熟 熱流道模的生產控制將會變得比以前更為輕松 產品質量將會得到更好提 高 所以 以后注射模具的研究會以熱流道模具為主 在完成參數(shù)化設計之后發(fā)覺 PROGRAM 模塊語言控制語句太少 參數(shù)類 型也少 這使得編程很受約束 只適宜簡單有相同特征零件的參數(shù)化 若 零件復雜些 那么參數(shù)化所需要花費的時間是較多的 對工作效率的提高 并無太大好處 但是這體現(xiàn)了以后 3D 建模的思路 與直接建模相比 程序 還是有它獨到的魅力的 第 26 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 致謝 經過一個月的畢業(yè)設計忙碌之后 設計最終完成 心理有一種說不出 的輕松 設計過程中遇到許多的問題 在眾多師友的幫助下予以解決 首 先要感謝 老師對我的指導和督促 老師給我指出了正確的設計方向 使我加深了對知識的理解 同時也避免了在設計過眾多莘莘學子辛勤的耕耘 在這塊土地上我健康快樂的成長 我永遠不會忘記可親的同學程中少走彎 路 老師的督促使我一直把畢業(yè)設計放在心理 保證按質按量的完成 要 感謝宿舍同學 是大家營造了良好的學習環(huán)境 在做設計的過程中互幫互 助 使我的 CAD 和 PRO E 操作水平比以前有了很大提高 同時較全面的掌 握了 Word 的編輯功能 還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學 使得我查 閱資料非常方便 還要感謝學校在我最需要電腦的時候給我提供電腦 使 我能夠按時完成畢業(yè)設計 學生生活至此劃上了圓滿的句號 在這塊土地上有 我永遠記得這片 土地 第 27 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用 八 參考資料 書名代 號 書名 編書作者 出版社 出版年月 1 塑料模具技術手 冊 塑料模具 技術 編委 會 機械工業(yè)出版 社 1999 年 9 月 第一版 2 塑料模具設計手 冊 塑料模具 設計手冊 編寫組 機械工業(yè)出版 社 1999 年 8 月 第二版 3 注塑制品與注塑 模具設計 付宏生 劉 京華 化學工業(yè)出版 社 2003 年 7 月第一版 4 實用塑料注射模 設計與制造 陳萬林 機械工業(yè)出版 社 2004 年 1 月第一版 5 塑料制品成型及 模具設計 葉久新 王 群 湖南科學技術 出版社 2004 年 7 月第一版 6 塑料制品與模具 設計 徐佩弦 中國輕工業(yè)出 版社 2001 年 7 月第一版 7 塑料成型工藝學 黃銳 中國輕工業(yè)出 版社 2005 年 8 月第二版 8 塑料成型設備 陳濱楠 化學工業(yè)出版 社 2004 年 6 月第一版