帶自動(dòng)脫螺紋結(jié)構(gòu)的注射模設(shè)計(jì)

帶自動(dòng)脫螺紋結(jié)構(gòu)的注射模設(shè)計(jì),自動(dòng),螺紋,羅紋,結(jié)構(gòu),注射,設(shè)計(jì) 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 作 者: 周志宇 學(xué) 號(hào)： 05010158 系　部: 機(jī)械工程系 專 業(yè): 機(jī)械工程及自動(dòng)化 題 目: 帶自動(dòng)脫螺紋結(jié)構(gòu)注射模設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 丁武學(xué) 副教授 評(píng)閱者： 胡小秋 副教授 2009 年 6 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 本論文根據(jù)工程實(shí)際的需要完成化妝品盒蓋的注射模具設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中采用聚乙烯塑料注射而成型，成型方式為一模兩腔，該論文具體分析了產(chǎn)品的工藝性，確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設(shè)備，確定了模具制作的總體方案，分析并解決了模具的總體結(jié)構(gòu)和各工作部分的具體結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了一些必要的尺寸計(jì)算和強(qiáng)度的校核。該論文還對(duì)分型面、澆注系統(tǒng)和脫模機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，完成了模具工程圖設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行了主要零件加工工藝設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 注射模 成型 工藝性 設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要 Title Dressing Case Top Injection Molding Design Abstract The present paper actual needs to complete according to the project accomplish the dressing case top injection molding design. Uses the polyethylene plastic injection in the design to take shape, the formation way is a mold two cavity, this paper concrete study product's technology capability, had determined uses the formation equipment which the plastic the technological parameter and uses, had determined the mold manufactures the overall concept, analyzed and has solved mold's gross structure and each effective range concrete structure, and has carried on some essential size computation and the intensity examination. This paper also halved the profile, the gating system and the mold emptier has carried on the analysis design, has completed the mold engineering plat design. Keywords Injects the mold Formation Technology capability Design 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系　　　部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 周志宇 學(xué) 號(hào)： 05010158 設(shè)計(jì)(論文)題目： 帶自動(dòng)脫螺紋結(jié)構(gòu)的注射模設(shè)計(jì) 起 迄 日 期: 2009年3月09日 ~ 6月14日 設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn): 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師: 彭斌彬 專業(yè)負(fù)責(zé)人: 龔光容 發(fā)任務(wù)書日期: 2009年 2 月 26 日  任務(wù)書填寫要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系部領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在第七學(xué)期結(jié)束前填好并發(fā)給學(xué)生； 2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系部主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫； 4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“系部”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫全號(hào)； 5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB 7714—2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 圍繞《模具設(shè)計(jì)與制造》課程的建設(shè)，需要特制幾副包含典型結(jié)構(gòu)的注射模，為課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及開放實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境氛圍。通過模設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生檢索資料，綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，并根據(jù)工程實(shí)際的要求解決工程實(shí)際問題的方法與能力，訓(xùn)練學(xué)生模具設(shè)計(jì)制造的基本技能和模具CAD設(shè)計(jì)能力，提高獨(dú)立工作的能力，適應(yīng)社會(huì)需求。 2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 本課題的任務(wù)內(nèi)容是要求設(shè)計(jì)一副帶自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)的注射模，課題工作量較大，難度適中。具體內(nèi)容包括： （1）調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻(xiàn)資料，撰寫開題報(bào)告； （2）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行塑件設(shè)計(jì)； （3）模具總體方案論證（至少設(shè)計(jì)3個(gè)方案）； （4）模具裝配圖及全部零件圖； （5）模具制造工藝； （6）跟蹤完成模具的制造與試模； （7）模具成形過程動(dòng)畫設(shè)計(jì)； （8）文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及使用說明書。 對(duì)模具的要求： （1）自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)（內(nèi)螺紋） （2）動(dòng)力——利用開模動(dòng)作 （3）自動(dòng)脫凝料 （4）一模兩件 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 3．對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕： 課題成果內(nèi)容包括： （1）開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、資料翻譯； （2）模具總體方案圖（至少3個(gè)）； （3）模具裝配圖及全部零件圖； （4）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 4．主要參考文獻(xiàn)： [1] 成都科技大學(xué)，北京化工學(xué)院，天津輕工業(yè)學(xué)院合編.塑料成型模具[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1982 [2] 胡石玉.模具制造技術(shù)[M].南京：東南大學(xué)出版社，1997 [3] 駱志斌.模具工手冊(cè)[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2000 [4] 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版上、中、下）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987 [5] 王慶五，仇亞琴，張昱等編著.SolidWorks 2006中文版模具設(shè)計(jì)專家指導(dǎo)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [6] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì).塑料模具設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [7] 張明善主編.塑料成型工藝及設(shè)備[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1998 [8] 輕工業(yè)部廣州輕工業(yè)學(xué)校編.塑料成型工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1990 [9] 唐志玉主編．塑料模具設(shè)計(jì)師指南[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999 [10] 模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)教育叢書編委會(huì)編．模具常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [11] 林清安.Pro/ENGINEER零件設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)篇上、下）[M].北京：北京大學(xué)出版社，2000 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2009年 3月 9日 ~ 3月15日 熟悉課題，查閱有關(guān)資料，完成資料翻譯 3月16日 ~ 3月29日 完成文獻(xiàn)綜述，撰寫開題報(bào)告，學(xué)習(xí)注射模設(shè)計(jì)方法，熟悉Solidworks或ProE三維CAD軟件 3月30 日 ~ 4月8 日 按照模具結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行塑件設(shè)計(jì)，進(jìn)行模具初步方案考慮。 4月9日 ~ 4月15日 進(jìn)行注射模結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)畫出模具總體方案圖（至少3個(gè)），優(yōu)選一種（應(yīng)有文字說明）。 4月16日 ~ 4月29日 基本掌握CAD軟件操作，完成塑件注射模方案設(shè)計(jì)和基本計(jì)算 4月30日 ~ 5月10日 塑件注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用Solidworks或ProE等CAD軟件進(jìn)行零件造型設(shè)計(jì) 5月11日 ~ 5月17日 完成塑件注射模零件造型、裝配體設(shè)計(jì)和修改完善 5月18日 ~ 5月31日 完成塑件注射模工程圖和裝配圖設(shè)計(jì) 6月1 日 ~ 6月7日 完善圖紙，撰寫設(shè)計(jì)說明書 6月8日 ~ 6月13日 打印設(shè)計(jì)說明書和圖紙，整理相關(guān)資料 6月14日~ 準(zhǔn)備答辯 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 系部意見： 系部主任： 年 月 日 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料 學(xué)生姓名: 周志宇 學(xué) 號(hào)： 05010158 系　部: 機(jī)械工程系 專 業(yè): 機(jī)械工程及自動(dòng)化 設(shè)計(jì)(論文)題目: 帶自動(dòng)脫螺紋結(jié)構(gòu)注射模設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師: 彭斌彬 材 料 目 錄 序號(hào) 名 稱 數(shù)量 備 注 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告〔含文獻(xiàn)綜述〕 1 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 1 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 1 2009年5月 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表 系　　部 機(jī)械工程系 指導(dǎo) 教師 姓 名 彭斌彬 專業(yè)技術(shù)職 務(wù) 課題名稱 帶自動(dòng)脫螺紋結(jié)構(gòu)的注射模設(shè)計(jì) 適用專業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 課題性質(zhì) A B C D E 課題來源 A B C D √ √ 課題預(yù)計(jì) 工作量大小 大 適中 小 課題預(yù)計(jì) 難易程度 難 適中 易 √ √ 課題簡(jiǎn)介 圍繞《模具設(shè)計(jì)與制造》課程的建設(shè)，需要特制幾副包含典型結(jié)構(gòu)的注射模，為課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及開放實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境氛圍。本課題的任務(wù)就是要求設(shè)計(jì)一副帶自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)的注射模，依此為基礎(chǔ)，做好模具制造的工藝設(shè)計(jì)。通過模具設(shè)計(jì)這樣一個(gè)典型環(huán)節(jié)綜合訓(xùn)練，達(dá)到綜合訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決工程實(shí)際問題的能力。 課題應(yīng)完成的任務(wù)和對(duì)學(xué)生的要求 1．測(cè)繪塑件圖紙。要求實(shí)測(cè)實(shí)物尺寸，合理確定零件精度，利用三維CAD軟件進(jìn)行實(shí)體造型，生成工程圖紙； 2．完成塑件注射模方案設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)計(jì)算； 3．全部模具零件圖、裝配圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。要求所有成型零件完成三維實(shí)體造型后生成工程圖； 4．模具制造工藝設(shè)計(jì)。要求完成主要零件工藝設(shè)計(jì)； 5．編寫設(shè)計(jì)說明書。 要求：學(xué)生具備塑料模具設(shè)計(jì)、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，熟悉常用的CAD設(shè)計(jì)軟件。 條件：計(jì)算機(jī) 所在專業(yè)審定意見： 專業(yè)負(fù)責(zé)人(簽名)： 年 月 日 本課題由 周志宇 同學(xué)選定，學(xué)號(hào)： 05010158 注：1．該表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)所在專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名后生效，作為該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題使用； 2．有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“√”； 3．課題一旦被學(xué)生選定，此表須放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中存檔。 填 表 說 明 1．該表的填寫只針對(duì)1名學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)選擇使用，如同一課題由2名及2名以上同學(xué)選擇，應(yīng)在申報(bào)課題的名稱上加以區(qū)別（加副標(biāo)題），并且在“設(shè)計(jì)（論文）要求”一欄中說明。 2．“課題性質(zhì)”一欄： A．產(chǎn)品設(shè)計(jì)； B．工程技術(shù)研究； C．軟件開發(fā)； D．研究論文或調(diào)研報(bào)告 E．其它。 3．“課題來源”一欄： A．自然（社會(huì)）科學(xué)基金與?。ú浚?、市級(jí)以上科研課題； B．企、事業(yè)單位委托課題； C．校、院（系）級(jí)基金課題； D．自擬課題。 4．“課題簡(jiǎn)介”一欄： 主要指該課題的背景介紹、理論意義或?qū)嵱脙r(jià)值。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 33 頁(yè) 共 33 頁(yè) 1　引言 1.1 本研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì) 1.1.1 概述 21世紀(jì)模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化，智能化，柔性化和網(wǎng)絡(luò)化，追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計(jì)及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需求[3]。 1.1.2　國(guó)外的發(fā)展情況 國(guó)外的模具發(fā)展?fàn)顩r具體表現(xiàn)為以下七個(gè)特征[5] （1） 集成化技術(shù) 現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)人和管理的集成。在開發(fā)模式制造系統(tǒng)時(shí)強(qiáng)調(diào)“多集成”的概念，即信息集成，智能集成，串并行工作機(jī)制集成及人員集成，這更適合未來制造系統(tǒng)的需要。 （2） 智能化技術(shù) 應(yīng)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)備的智能化，也要實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。 （3） 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件與軟件的集成實(shí)現(xiàn)。各種通訊協(xié)議及制造自動(dòng)化協(xié)議，信息通訊接口，系統(tǒng)操作控制策略等，是實(shí)現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。目前早通過了Internet實(shí)現(xiàn)跨國(guó)界模具設(shè)計(jì)的成功例子。 （4） 多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù) 產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)不僅用到機(jī)械科學(xué)的理論與知識(shí)，還用到了電磁學(xué)，光學(xué)，控制理論等，甚至要考慮到經(jīng)濟(jì)，心理，環(huán)境，衛(wèi)生及社會(huì)等各方面的因素。產(chǎn)品的開發(fā)要進(jìn)行多目標(biāo)全性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以追求模具產(chǎn)品動(dòng)靜態(tài)特性，效率，精度，使用壽命，可靠性，制造成本與制造周期的最佳組合。 （5） 虛擬現(xiàn)實(shí)與多媒體技術(shù)的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí)在21世紀(jì)整個(gè)制造中都將有廣泛的應(yīng)用，可以用于培訓(xùn)，制造系統(tǒng)仿真，實(shí)現(xiàn)基于制造仿真的設(shè)計(jì)與制造，集成設(shè)計(jì)與制造，實(shí)現(xiàn)集成人的設(shè)計(jì)等。美國(guó)已于1999年借助于VR技術(shù)成功地修復(fù)了哈博太空望遠(yuǎn)鏡。多媒體技術(shù)采用多種介質(zhì)來存儲(chǔ)，表達(dá)處理多種信息，融文字，語音，圖象于一體，給人一種真實(shí)感。 （6） 反求技術(shù)的應(yīng)用 在許多情況下，一些產(chǎn)品并非來自設(shè)計(jì)概念，而是起源于另外一些產(chǎn)品或?qū)嵨?，要在只有產(chǎn)品原型或?qū)嵨锬Ｐ停鴽]有產(chǎn)品圖樣的條件下進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和制造以便制造出產(chǎn)品。此時(shí)需要通過實(shí)物的測(cè)量，然后利用測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造。這種過程就是反求工程RE。建立了CAD幾何模型后，就可以依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型用于后續(xù)的許多操作[4]。 （7） 快速成形制造技術(shù) 快速成形制造技術(shù)RPM基于層制造原理，迅速制造出產(chǎn)品原型，而與零件的幾何復(fù)雜程度無關(guān)，尤其在具有復(fù)雜曲面形狀的產(chǎn)品制造中更能顯示其優(yōu)越性。它不僅能夠迅速制造出原型供設(shè)計(jì)評(píng)估，裝配校檢，功能實(shí)驗(yàn)。而且還可以通過形狀復(fù)制，快速經(jīng)濟(jì)地制造出產(chǎn)品模具，從而避免了傳統(tǒng)模具制造的費(fèi)時(shí)和耗成本的NC加工，因而RPM技術(shù)在模具制造中發(fā)揮著重要的作用。 1.1.3　國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況[6] 目前國(guó)內(nèi)模具行業(yè)的基本情況是，隨著輕工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計(jì)制造日漸受到人們廣泛關(guān)注，已形成一個(gè)行業(yè)。但是我國(guó)模具行業(yè)缺乏技術(shù)人員，存在品種少，精度低，制造周期長(zhǎng)。壽命短，供不應(yīng)求的狀況。一些大型精密復(fù)雜的模具還不能自行制造，需要每年花幾百萬，上千萬美元從國(guó)外進(jìn)口，制約了工業(yè)的發(fā)展，所以在我國(guó)大力發(fā)展模具行業(yè)勢(shì)在必行。為了提高模具企業(yè)的設(shè)計(jì)水平和加工能力。中國(guó)模具協(xié)會(huì)向全國(guó)模具行業(yè)推薦適合于模具企業(yè)用的CAD/CAM系統(tǒng)。但國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的CAD/CAM系統(tǒng)很少，只有少數(shù)適合模具行業(yè)應(yīng)用。而國(guó)外購(gòu)買的雖有強(qiáng)大的三維曲面造型能力強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)有限元分所能力，強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助制造能力。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能力等，但價(jià)格昂貴，一般企業(yè)難以支持。 1.2　本課題的研究?jī)?nèi)容，要求，目的及意義 1.2.1　本課題的研究?jī)?nèi)容 做化妝品瓶蓋的模具設(shè)計(jì)，使該化妝品的瓶蓋注射模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，型腔，型芯，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，并可自動(dòng)脫模。并書寫開題報(bào)告，和模具說明書。根據(jù)說明書畫模具CAD圖。 1.2.2　本課題的研究要求 （1） 此塑件外表面不允許有印跡，并且要光滑。 （2） 要使注射模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并可自動(dòng)脫模。 （3） 流道設(shè)計(jì)合理，可保證產(chǎn)品質(zhì)量并且又節(jié)約生產(chǎn)原材料。 （4） 了解聚丙烯的性能，特性和設(shè)計(jì)時(shí)的要求。 1.2.3　本課題的研究目的 （1）　檢驗(yàn)理論知識(shí)掌握情況，將理論與實(shí)踐結(jié)合。 （2）　步掌握進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的方法，過程，為將來走向工作崗位進(jìn)行科技開發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎(chǔ)。 （3）　培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力，創(chuàng)新能力，計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力。 1.2.4　研究意義 （1）　對(duì)于模具的設(shè)計(jì)可以從選材到設(shè)計(jì)到成型有一個(gè)完整的了解和初步的掌握。以進(jìn)一步的熟練掌握AuToCAD的運(yùn)用。 （2）　鍛煉自己的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)造能力，為更好更快的適應(yīng)工作作備。 ２　設(shè)計(jì)部分 2.1　塑件分析 圖1是我自行設(shè)計(jì)的一個(gè)瓶蓋，從該塑件的外觀可以看出為了要使此塑件的外觀不留下印跡，可以采用改良的邊緣澆口。利用齒輪傳動(dòng)螺紋型芯的結(jié)構(gòu)達(dá)到自動(dòng)脫模。經(jīng)分析在塑件內(nèi)的頂面設(shè)計(jì)一圈防轉(zhuǎn)齒（見圖1），可較好地滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。 圖1 塑件圖 2.2　塑料材料的成型特性 表１　聚丙烯的力學(xué)性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強(qiáng)聚丙烯 屈服強(qiáng)度/MPa 37 78～90 拉伸強(qiáng)度/MPa — 78～90 斷裂伸長(zhǎng)率/% ＞200 — 彎曲強(qiáng)度/MPa 67 132 彎曲彈性模量/GPa 1.45 4.5 簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度(無缺口)/(kJ/m2) 78 51 簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度(缺口)/(kJ/m2) 3.5～4.8 14.1 布氏硬度HBS 8.65 9.1 表２　聚丙烯的熱性能及電性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強(qiáng)聚丙烯 玻璃化溫度/℃ -18～-10 — 熔點(diǎn)(粘流溫度)/℃ 170～176 170～180 熱變形溫度/℃　　45N/㎝2 　　　180/㎝2 102～115 56～67 127 127 線膨脹系數(shù)/(10-５/℃) 9.8 4.9 比熱容/[J/(㎏·K)] 1930 — 熱導(dǎo)率/[W/(m·K)] 0.118 — 燃燒性/(㎝/min) 慢 — 體積電阻/Ω·㎝ ＞1016 — 擊穿電壓/(kV/㎜) 30 — 表３　聚丙烯的物理性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強(qiáng)聚丙烯 密度/(g/㎝3) 0.90～0.91 — 比體積/(㎝2/g) 1.10～1.11 — 吸水性/%(24小時(shí)) 長(zhǎng)時(shí)間 　0.01～0.03 浸水18d0.5 0.05 — 透明度或透光度 半透明 — 表4 　聚丙烯的工藝參數(shù) 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強(qiáng)聚丙烯 成型收縮率/% 1.0～3.0 0.4～0.8 拉伸模量E/*103MPa 1.6～1.7 3.1～6.2 泊松比μ 0.43 — 與剛的摩擦因數(shù)? 0.49～0.51 — 2.3　設(shè)備的選擇１ 2.3.1　塑件的體積 根據(jù)塑件的體積可以得出大概的注射量，從而粗略的得出大概的注射量。 本課題的塑件體積為 　　　　 　　　　　　　　　　　 (2-3a) 又由于聚丙烯的密度ρ=0.9g/㎝3 并且在注入模具時(shí)由于流動(dòng)阻力增加，加大了沿螺桿逆流亮，再考慮安全系數(shù)，實(shí)際注射量M取為機(jī)器最大注射能力的85%。 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2-3b) 假設(shè)采用的是SZ-60/450臥式注塑機(jī)，理論注射量為105㎝3；鎖模力為450kN。 根據(jù)鎖模力確定型腔的數(shù)目 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　(2-3c) 其中鎖模力為F(N)；型腔壓力為p(MPa)；塑件的投影面積為A1(㎜2)；澆注系統(tǒng)的投影面積為A2(㎜2) 已知鎖模力為450kN；型腔壓力為25或30MPa。 通過計(jì)算得 　　 假設(shè)澆注系統(tǒng)的投影面積和塑件投影面積相等即 則 　　　　　 　　　　　 =4.3≈4 根據(jù)最大注射量確定型腔數(shù)目 　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2-3d) 其中最大注射量為m(g)；單個(gè)塑件的質(zhì)量為m1(g)；澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為m2(g) 已知最大注射量為105㎝3，假設(shè)澆注系統(tǒng)質(zhì)量為1.7倍塑件質(zhì)量。 單個(gè)塑件質(zhì)量為： m1=0.9×17.05=15.345g 則 　　　 =3.2 現(xiàn)決定采用一模兩腔，所以可以采用SZ-60/450臥式注塑機(jī)。 理論注射量/㎝3 105 螺桿（柱塞）直徑/㎜ 35 注射壓力/MPa 125 注射速率/(g/s) 75 塑化能力/(g/s) 10 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 14―200 鎖模力/kN 450 拉桿內(nèi)間距/㎜ 280*250 移模行程/㎜ 220 最大模具厚度/㎜ 300 最小模具厚度/㎜ 100 鎖模形式 雙曲肘 定位孔直徑/㎜ φ55 噴嘴球半徑/㎜ 20 2.3.2　鎖模力的校核 鎖模力為注射機(jī)鎖模裝置用于夾緊模具的力。所選注射機(jī)的鎖模力必須大于由于高壓熔體注入模腔而產(chǎn)生的脹模力，此脹模力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。 即： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2-3e) 式中　F——鎖模力，kN p——型腔壓力，MPa A——塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，㎜2 已知型腔壓力為25或30MPa；澆注系統(tǒng)的投影面積為1倍的塑件投影面積；塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積為 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2-3f) 式中　S——流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，㎜2 　　　　　n——模腔數(shù) 則 　　　　　A=4×π(60/2)2+×π(60/2)2=14130cm2 即　　p×A/1000=30×14130/1000 =423.9kN<450kN 所以鎖模力符合要求 2.3.3　開模行程的校核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。對(duì)于液壓-機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)注塑機(jī)，其最大開模行程由注塑機(jī)曲肘機(jī)構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關(guān)。 單分型面注射模，其開模行程按下式校核 　　　 (5～10)　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2-3g) 式中　S——注塑機(jī)的最大開模行程(移動(dòng)模板臺(tái)面行程)，㎜ 　　　　　H1——塑件脫出距離，㎜ 　　　　　H2——包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度，㎜ 已知 　　　　　H1=13㎜；　H2=50㎜ 所以 　　　　　H1+H2+(5～10)=13+50+(5～10)≤73㎜ 又由于SZ-60/450臥式注塑機(jī)的移模行程為220㎜ 　　　　　73㎜<220㎜ 所以開模行程也符合要求 2.4　澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.4.1　主流道的設(shè)計(jì)　 （1） 形狀：圓錐形； （2） 錐角：3°； （3） 內(nèi)壁的粗糙度為Ra0.63μm； （4） 主流道大端呈圓角，r=1㎜。 （5） 噴嘴球的半徑r=20㎜，則凹坑的球面半徑R=21㎜； （6） 凹坑深度：3㎜；噴嘴孔徑d=4㎜；小端直徑D=5㎜；大端直徑為9㎜。 （7） 主流道長(zhǎng)度取53㎜。 設(shè)計(jì)見圖2： 圖2 主流道圖 2.4.2　分流道的設(shè)計(jì) 采用半圓形截面流道。因?yàn)樗芰先垠w在流道中流動(dòng)時(shí)，表面冷凝凍結(jié)，起絕熱的作用，熔體僅在流道中心流動(dòng)，因此分流道的理想狀態(tài)應(yīng)是其中心線與澆口的中心線位于同一直線上，而半圓形截面可以滿足。 分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口的位置，從輸送熔體時(shí)的減少壓力損失和熱量損失及減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。 對(duì)于壁厚小于3㎜，質(zhì)量在200g以下的塑件可用公式 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2-4a) 式中　W——流經(jīng)分流道的塑料量，g 　　　　　L——分流道長(zhǎng)度，㎜ 　　　　　D——分流道直徑，由１得為6㎜ 其中　 　 n——為型腔數(shù)目 m——為塑件質(zhì)量，g 得出 　　　　 L= = 取分流道的長(zhǎng)度為108㎜ 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種。此設(shè)計(jì)中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同時(shí)均衡的進(jìn)料，從而保證了各型腔成型出來的塑件在強(qiáng)度，性能，重量上的一致性。 　　設(shè)計(jì)見圖3： 圖3 分流道圖 2.4.3　冷料穴的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中對(duì)于冷料穴的選擇是按照設(shè)計(jì)的目的來選擇的。由于此設(shè)計(jì)的目的是要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫模。所以選擇如下圖的冷料穴，它們由冷料倒錐將主流道凝料拉出，當(dāng)其被脫出時(shí)，塑件和流道凝料可以自動(dòng)脫出，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操。 圖4 冷料穴 2.4.4　設(shè)計(jì)所用的澆口形式 澆口是連接分流道和型腔的一段細(xì)短的通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的主要作用有兩個(gè)：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。 在本次設(shè)計(jì)中為了滿足塑件的要求不在表面留下痕跡，不影響塑件的外觀，采用改良的邊緣澆口，也就是使分流道與澆口的連接處在塑件的下底面（通過分型面采用微階梯式來完成）。具體的表示形式見圖5： 圖5 澆口形式 2.4.5　分型面的設(shè)計(jì) 打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面叫做分型面。分型面一般設(shè)在塑件斷面尺寸最大處，在此次設(shè)計(jì)中采用的是單個(gè)分型面，并且是微階梯式的。把型芯設(shè)在動(dòng)模一邊，型腔設(shè)在定模一邊，開模后塑件留在動(dòng)模，有利于塑件的脫模。具體的形式見上圖。 2.4.6　排氣槽的設(shè)計(jì) 由于此次設(shè)計(jì)的模具屬小型模具，可以用分型面來排氣。 2.5　成型零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算 2.5.1　成型零部件的設(shè)計(jì) 構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，主要包括凹模，凸模，型芯，鑲塊，各種成型桿和成型環(huán)。 型腔是直接和高溫高壓的塑件相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，要求它有足夠的強(qiáng)度，剛度，硬度，耐磨性，以承受塑件的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a0.4μm以下），保證塑件制品表面的光潔美觀和容易脫模。 （1）　凹模采用整體嵌入式，凹模鑲塊采用帶軸肩臺(tái)階的圓柱形，然后嵌入固定板中，用墊板和螺釘將其固定。 （2）　型芯用成型時(shí)用以裝固螺紋嵌件的螺紋型芯，但在型芯的外圈固定一螺紋型環(huán)，用以成型塑件的內(nèi)螺紋。具體的形式見圖6： 圖6 外圈固定螺紋 2.5.2　成型零件工作尺寸的計(jì)算１ （1）　平均收縮率計(jì)算型腔尺寸 聚丙烯的收縮率一般為1%～3%,從而得出聚丙烯的平均收縮率為2%。 徑向尺寸 　　由１得出聚丙烯的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。 又由于塑件的外徑D=60.00㎜，所以查表得Δ=0.64 按照平均收縮率計(jì)算凹模徑向尺寸公式 　　　　　　 (2-5a) 式中　LM——凹模的徑向尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Ls——塑件徑向公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——凹模制造公差，㎜ 已知　Ls=60.00㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.64㎜ 　　所以　δz=Δ/3=0.21㎜ LM=[60.00+60.000.02-3/40.64]+0.21 =60.72+0.21 深度尺寸 　　由１得出聚丙烯的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。 　　又由于塑件的深度尺寸Hs=15.00㎜，所以查表得Δ=0.40㎜ 　　按照平均收縮率計(jì)算凹模深度尺寸公式 　　　　　 (2-5b) 　　式中　HM——凹模的深度尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Hs——塑件高度公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——凹模深度制造公差，㎜ 已知　Hs=15.00㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.40㎜ 　　所以　δz=Δ/3=0.13㎜ HM=[(1+0.02)15.00-2/30.40]+0.13 =15.03+0.13 （2）　按平均收縮率計(jì)算組合型芯尺寸 徑向尺寸 由１得出聚丙烯的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。 又由于塑件的內(nèi)徑尺寸 式中 S——塑件的壁厚㎜，由１得出塑件壁厚為2㎜。 所以　d=60.00-22=56.00㎜，所以查表得Δ=0.64 　　按照平均收縮率計(jì)算型芯徑向尺寸公式 　　　　　 (2-5c) 式中　LM——組合型芯的徑向尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Ls——塑件徑向公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——組合型芯制造公差，㎜ 已知　Ls=56.00㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.64㎜ 　　所以　δz=Δ/3=0.21㎜ 高度尺寸 　　由１得出聚丙烯的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。 　　又由于塑件的深度尺寸Hs=15.00-2.00=13.00㎜，所以查表得Δ=0.36㎜ 　　按照平均收縮率計(jì)算組合型芯高度尺寸公式 　　　　 (2-5d) 　　式中　HM——組合型芯高度尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Hs——塑件孔深度公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——組合型芯高度制造公差，㎜ 已知　Hs=13.00㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.36㎜ 所以　 δz=Δ/3=0.12㎜ 2.5.3　型腔壁厚計(jì)算 模具的型腔將受到高壓的作用，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度。強(qiáng)度不足將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。剛度不足將導(dǎo)致彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，產(chǎn)生溢料間隙。在本次設(shè)計(jì)中采用圓形整體式型腔。 按剛度計(jì)算側(cè)壁的厚度s 由１得出 　　　 (2-5e) 式中　E——模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPa p——型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30 MPa [δ]——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量，㎜，由１得出聚丙烯的[δ]值允許范圍為0.025～0.04㎜ h——型腔深度尺寸，㎜ 所以　 按強(qiáng)度計(jì)算側(cè)壁的厚度s 由１得出 　　　　　　　　(2-5f) 　　式中　r——型腔徑向半徑，㎜ p——型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30 MPa [σ]——模具材料的許用應(yīng)力，MPa，已知為160 MPa 所以　 由此可以選取s=8.00㎜。 按剛度計(jì)算底版的厚度hs (2-5g) 　　　　　　　　 　　式中　E——模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPa p——型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30 MPa [δ]——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量，㎜，由１得出聚丙烯的[δ]值允許范圍為0.025～0.04㎜ h——型腔深度尺寸，㎜ 　　所以　 ≧2.77㎜ 按強(qiáng)度計(jì)算底板的厚度hs (2-5h) 　　式中　r——型腔徑向半徑，㎜ p——型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30 MPa [σ]——模具材料的許用應(yīng)力，MPa，已知為160 MPa 所以　 ≧11.43㎜ 由此可以選取hs=17.00㎜。 2.6　脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 2.6.1　脫模阻力的計(jì)算 因?yàn)樗芗谋诤駷?㎜，內(nèi)孔直徑為56㎜，所以塑件的壁厚與內(nèi)孔直徑之比為 2/56=0.0357 　　而 1/20=0.05＞0.0357 所以可以看作是薄壁殼體形塑件，又由于塑件的斷面為圓環(huán)形 (2-6a) 式中　E——塑料的拉伸模量，MPa ε——塑料成型平均收縮率，% 　　　　　t——塑料的平均壁厚，㎜ L——塑料包容型芯的長(zhǎng)度，㎜ μ——塑料的泊松比 φ——脫模斜度(塑料側(cè)面與脫模方向之夾角) ?——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù) B——塑件再與開模方向垂直的平面上的投影面積(㎝2),當(dāng)塑件底部有通孔時(shí)，10B項(xiàng)應(yīng)為零。 K1——由?和φ決定的無因次數(shù)，可由下式計(jì)算 　　　 　　　　　　　　　　 (2-6b) 已知　E=1.6～1.7103MPa ε=2%　t=2㎜　L=13㎜　μ=0.43　φ=1o　?=0.50　 　　根據(jù)前面所知的B＝2826㎜2 　　　　　 K1=1+0.50sin1ocos1o=1.01 Q=2082.55N 2.6.2　脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中，我采用的脫模機(jī)構(gòu)是先由齒條帶動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)，再由錐齒輪帶動(dòng)螺紋型環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得塑件的螺紋部分被脫出，同時(shí)澆道凝料也被旋轉(zhuǎn)脫出，再用頂桿頂動(dòng)塑件。在自身重力的作用下澆道和凝料就會(huì)掉落下來。 推桿采用直桿式圓柱推桿，為了增大細(xì)長(zhǎng)推桿的剛性，設(shè)計(jì)成臺(tái)階形。推桿用熱作模具鋼制造，最后經(jīng)表面氮化處理，配合段的表面粗糙度為Ra0.8μm。 推桿脫模機(jī)構(gòu)用復(fù)位桿復(fù)位，復(fù)位桿應(yīng)對(duì)稱分布，常取2到4根，但最好多于2根。與復(fù)位桿頭部接觸的定模板應(yīng)淬火或局部鑲?cè)氪慊痂倝K。 為避免推板運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生偏斜，造成運(yùn)動(dòng)卡滯或推桿彎曲損壞等問題，設(shè)計(jì)推出導(dǎo)向裝置。因?yàn)槭侵行⌒湍＞卟捎?根導(dǎo)柱導(dǎo)向。并且設(shè)置導(dǎo)向套。 2.7　脫螺紋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.7.1　脫螺紋的形式 在本設(shè)計(jì)中采用的是開模時(shí)齒條帶動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)，再由錐齒輪帶動(dòng)螺紋型環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得塑件的螺紋部分被脫出。 2.7.2　旋轉(zhuǎn)脫螺紋扭距的計(jì)算 根據(jù)１得出對(duì)于薄壁內(nèi)螺紋塑件，旋轉(zhuǎn)脫模所需最小扭距由下式計(jì)算： Mmin=　　　　　 　　　　　　　 (2-7a) 式中　E——塑料的拉伸彈性模量，MPa 　　　　　ε——塑料成型平均收縮率，% 　　　　　t——螺紋塑料的平均壁厚，㎜ r——螺紋型芯或型環(huán)的中半徑，㎜ L——螺紋型芯或型環(huán)螺紋段的長(zhǎng)度，㎜ ?——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù) S——螺距，㎜ λ——螺紋升角，o 　　　　　Ψ——螺紋形狀因子，由螺紋類型決定 由１得出螺紋形狀因子可由下式計(jì)算 Ψ=h/cosα　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　 (2-7b) 式中　h——螺紋型芯或螺紋型環(huán)的螺紋工作高度，㎜ 　　　　　α——螺紋牙尖角之半，o 已知　E=1.6～1.7103MPa ε=2%　t=2㎜　L=9.82㎜　r=27.00㎜　S=4.0 ?=0.50　λ=20o　α=15o　h=9.82㎜ 　　　　 Mmin=2.4105N·㎜ 旋出螺紋型芯所需的實(shí)際扭距Mco(N·㎜)： Mcomin=φMmin　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　 (2-7c) 　　式中　φ——由試驗(yàn)確定之系數(shù)，一般旋出螺紋型環(huán)所需的實(shí)際扭距約等于最小扭距。 2.7.3　對(duì)主流道凝料能否脫出的校核 主流道凝料能否脫出要看澆口處塑件對(duì)型芯的力是否大于凝料的扭轉(zhuǎn)力，只有當(dāng)力大于扭轉(zhuǎn)力時(shí)主流道的凝料才能旋轉(zhuǎn)脫出螺紋，最后隨塑件脫出。 對(duì)于厚壁內(nèi)螺紋塑件，旋轉(zhuǎn)脫模所需的最小扭距由下式得出： 　　　　　　　　　　　　 (2-7d) 式中　E——塑料的拉伸彈性模量，MPa 　　　　　ε——塑料成型平均收縮率，% r——螺紋型芯或型環(huán)的中半徑，㎜ L——螺紋型芯或型環(huán)螺紋段的長(zhǎng)度，㎜ ?——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù) S——螺距，㎜ λ——螺紋升角，o θ——厚壁螺紋塑件無量綱特征因數(shù)，對(duì)于內(nèi)螺紋塑件 θ= 　 　　　　　　　　 (2-7e) μ——塑件的泊松比 R——塑件內(nèi)螺紋的外半徑，㎜ r0——塑件外螺紋的內(nèi)半徑，㎜ 已知　R=6㎜　r0=5.67㎜　μ=0.43 θ=62+5.672/(62-5.672)+0.43 =18.13 　　　　　Ψ——螺紋形狀因子，由螺紋類型決定。螺紋形狀因子可由下式計(jì)算 　　　　　　　　　　　　 　　　 式中　h——螺紋型芯或螺紋型環(huán)的螺紋工作高度，㎜ 　　　　　α——螺紋牙尖角之半，o 已知　E=1.6～1.7103MPa ε=2%　l=4.00㎜　r=5.80㎜　S=1.5㎜　?=0.50　λ=20o　α=15o　h=4.00㎜ 所以 Mmin=6778.32 N·㎜ 　　又由于r=5.80㎜，所以旋出主流道凝料所要的力為 　　　　　 　 所以塑件對(duì)型芯的力大于凝料的扭轉(zhuǎn)力，主流道的凝料能夠旋轉(zhuǎn)脫出螺紋，最后隨塑件脫出。 2.7.4　止轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì) 在塑件內(nèi)的頂面設(shè)計(jì)一圈防轉(zhuǎn)齒，使型芯和塑件之間沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，只是螺紋型環(huán)從塑件上脫出。 2.7.5　驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算 在本次設(shè)計(jì)中，我采用的靠開模力來帶動(dòng)齒條移動(dòng)，然后帶動(dòng)錐齒輪尾端的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)，再由錐齒輪帶動(dòng)螺紋型環(huán)和圓頭冷料穴轉(zhuǎn)動(dòng)，使得塑件和流道凝料旋轉(zhuǎn)脫出，再在頂桿的作用下脫落。 （1） 圓錐齒輪傳動(dòng)的校核 在本次設(shè)計(jì)中采用的直齒圓錐齒輪的大端模數(shù)為3.5，壓力角為20°。 小齒輪的齒數(shù)為20采用20CrMnTi滲碳淬火回火HRC=62； 大齒輪的齒數(shù)為28采用20Cr滲碳淬火回火HRC=57； 根據(jù)2得一對(duì)鋼制直齒圓錐齒輪的齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式為 σH= 　　　　　　　 (2-7l) 式中　Re——為齒寬和齒寬系數(shù)之比，齒寬系數(shù)一般取0.25～0.3 b——齒輪的齒寬，㎜ 　　　　　K——載荷系數(shù) u——齒數(shù)比，對(duì)于單級(jí)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，一般u為1～3 [σH]——許用接觸應(yīng)力，MPa [σH]=σHlim/SH=1440/1.1=1309MPa 其中　σHlim——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，可由２得。 SH——齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由２得。 　　已知　T1=2082.55272=1.124105N·㎜　齒輪按8級(jí)精度得K=1.2　 b1=24㎜　u=28/20=1.4　 b2=26㎜　Re=96㎜　 　　　　　 σH=1286MPa 又因?yàn)閇σH]=σHlim/SH=1309MPa＞1286MPa 　　根據(jù)２得鋼制齒輪傳動(dòng)的輪齒彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式 　　　　　　　　　　　　 (2-7i) 已知　T1=1.124105N·㎜　齒輪按8級(jí)精度K=1.5　b=24㎜　z1=20　 z2=28　m=3.5　YF1=2.91　 YF2=2.64 所以 σF1=21.51.1241052.91/(243.5220) 　　　 =167MPa σF2=21.51.1241052.64/(243.5228) 　　 =108MPa =380/1.3=292 MPa＞167MPa [σF2]=360/1.3=277MPa＞108MPa 由此得出輪齒彎曲強(qiáng)度滿足。 （2） 齒圓柱齒輪的校核 與型環(huán)相連的兩小齒輪采用軟齒面，齒輪為40Cr表面淬火，齒面硬度HRC＝54　齒數(shù)為22　模數(shù)為3.0 與兩小齒輪嚙合的大齒輪是非標(biāo)齒輪，齒輪為35SiMn表面淬火，齒面硬度HRC＝45，齒數(shù)為34　模數(shù)為3.0 根據(jù)2得鋼制齒輪傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式為 (2-7g) 式中　u——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比 T1——小齒輪上的轉(zhuǎn)距，N·㎜ K——載荷系數(shù) b——齒寬，㎜ a——中心距，㎜ [σH]——許用接觸應(yīng)力，MPa [σH]=σHlim/SH (2-7i) σHlim——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，可由2得。 SH——齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由2得。 [σH]= 1130/1.1=1027MPa 已知　T1=2082.5527=5.62104N·㎜齒輪按8級(jí)精度得K=1.5　 b1=3.010=30㎜　a=84㎜　u=34/22=1.545　 b2=52㎜ σH=691MPa＜1027MPa 所以滿足齒面接觸強(qiáng)度 　　根據(jù)2得鋼制齒輪傳動(dòng)的輪齒彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式 (2-7i) 已知　T1=5.62104N·㎜　齒輪按8級(jí)精度K=1.5　b=3.010=30㎜　z1=22　 z2=34　m=3.0　 YF1=2.84　 YF2=2.52 所以 σF1=21.55.621042.84/(303.0222) =81MPa =72MPa (2-7j) =320/1.3=246MPa＞81MPa [σF2]=240/1.3=200MPa＞72MPa 由此得出輪齒彎曲強(qiáng)度滿足。 （3） 齒輪齒條的校核 塑件的型環(huán)高度為15，螺距為4，則齒輪(1,2)要旋轉(zhuǎn)15/4=3.75圈才能脫出塑件，根據(jù)傳動(dòng)比可以得出中間的大齒輪要旋轉(zhuǎn)3.7522/34=2.43圈，同時(shí)可以得出經(jīng)過直齒圓錐齒輪后要2.4320/28=1.733圈才可以脫出塑件。 在本次設(shè)計(jì)中，與齒條嚙合的圓柱齒輪采用軟齒面，齒輪為20Cr滲碳淬火回火，HRC=56，齒數(shù)為25，模數(shù)為3.0，則d為75㎜，旋出塑件齒條經(jīng)過的距離為751.733=130㎜?？梢园妖X條看做是一個(gè)齒輪，周長(zhǎng)為130㎜，則D=130/π=41.4，所以齒條的齒數(shù)最少為41.4/3=14?，F(xiàn)在取齒條齒數(shù)為20，齒條材料為20CrMnTi滲碳淬火回火，HRC=62。 齒輪齒條傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式為 (2-7g) 式中　u——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比 T1——小齒輪上的轉(zhuǎn)距，N·㎜ K——載荷系數(shù) b——齒寬，㎜ a——中心距，㎜ [σH]——許用接觸應(yīng)力，MPa [σH]=σHlim/SH (2-7i) σHlim——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，可由２得。 SH——齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由２得。 [σH]= 1340/1.1=1218MPa 已知　T1=1.124105N·㎜　齒輪按8級(jí)精度得K=1.5　 b=3.010=30㎜　a=67.5㎜　u=25/20=1.25 σH=335[(2.25)3 1.51.124105/(1.253067.52)]? 　　　　　　 =1123MPa＜1218MPa 所以滿足齒面接觸強(qiáng)度 　　齒輪齒條傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式 　　　　　　　　　　　　 (2-7i) 已知　T1=1.124105N·㎜　齒輪按8級(jí)精度K=1.5　b=3.010=30㎜　z1=20　 z2=25　m=3.0　 YF1=2.91　 YF2=2.72 所以 σF1=165MPa =154MPa [σF1]=σFlim/SF 　　　　　　　　 (2-7j) =380/1.3=292MPa＞165MPa [σF2]=360/1.3=277MPa＞154MPa 由此得出輪齒彎曲強(qiáng)度滿足。 2.8　合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.8.1　頂出系統(tǒng)的導(dǎo)向 頂出裝置在模具內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，除滑動(dòng)配合外，其余部分都處于浮動(dòng)狀態(tài)，頂出板和頂出固定板的重量不應(yīng)作用在推桿上，應(yīng)由頂出系統(tǒng)的導(dǎo)向零件來支撐，在本次設(shè)計(jì)中，我采用的是設(shè)支承柱外加導(dǎo)套，在本次設(shè)計(jì)中采用的形式，這樣可以使支承柱兼起導(dǎo)柱的作用。 圖7 支承柱 2.8.2　成型零件的導(dǎo)向及定位 　　模具在進(jìn)行裝配和調(diào)模試機(jī)時(shí)，保證動(dòng).定模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件要承受一定的側(cè)向力，起導(dǎo)向和定向的作用。當(dāng)模具牢靠裝在注射機(jī)上后，模具在注射成型過程中，如果模具上無精定位裝置，動(dòng)定模的正確定位由注射機(jī)的拉桿精度保證；如果模具有精確定位裝置，動(dòng)定模的正確定位由模具的精定位裝置保證。 因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的模具是小型模具，所以只用兩個(gè)直徑相同且對(duì)稱分布的導(dǎo)柱。由于動(dòng)模采用推板頂出塑件，所以導(dǎo)柱常設(shè)在動(dòng)模。各導(dǎo)柱導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行，否則將影響合模的準(zhǔn)確性，甚至損壞導(dǎo)向零件。在合模時(shí)要使導(dǎo)向零件先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致成型零件損壞。所以導(dǎo)柱長(zhǎng)度必須比凸模斷面高出6～8㎜。導(dǎo)柱固定部分按H7/m8過渡配合。導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H8/f8間隙配合。導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4μm。 　　　　圖8為導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)： 圖8 導(dǎo)柱導(dǎo)套 2.9　溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 2.9.1　冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以模具上需要添加溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融的塑料的熱量盡快傳給模具，以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模。提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 因?yàn)樗臒崛萘看?，傳熱系?shù)大，成本低，且低于室溫的水容易取得，所以冷卻水普遍使用。用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，利用循環(huán)水將熱量帶走。 冷卻裝置的設(shè)計(jì)要考慮以下幾點(diǎn)： （1） 保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。 （2） 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，對(duì)塑件冷卻也就越均勻。 （3） 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即水孔的排列與型腔形狀盡量吻合。 （4） 澆口出要加強(qiáng)冷卻。一般熔融塑料填充型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低。因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通冷卻水，而在溫度較低的外側(cè)只需通過經(jīng)熱交換后的溫水即可。 （5） 降低入水與出水的溫度。可通過改變冷卻孔道排列的形式。 （6） 要結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水通道的排列形式。如塑件的收縮率，壁厚等。 （7） 冷卻水通道要避免接近塑件的熔接痕部位，冷卻通道的密封性要好，冷卻通道的進(jìn)口與出口接頭盡量不要高出模具外表面。 在本次設(shè)計(jì)中我采用的是簡(jiǎn)單流道式，即通過在模具上直接打孔，并通以冷卻水而進(jìn)行冷卻，是最常見的一種形式。我采用的是通過軟管在模外連接冷卻水路。見圖9： 圖9 冷卻方式 2.9.2　模具冷卻時(shí)間的計(jì)算 塑件在模內(nèi)的冷卻時(shí)間通常是指塑料熔體從充滿型腔時(shí)起到開模取出塑件時(shí)為止。 　　聚丙烯塑料制件的最大壁厚中心層達(dá)到凝固點(diǎn)時(shí)所需的冷卻時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)公式： 　　　　　 (2-9a) 式中　Tm——塑料的初始成型溫度，oC Tw——模具溫度，oC R——塑件的半徑，㎜ 由１得聚丙烯的塑料溫度160-260oC，模具溫度40-60oC。 Q=960(s) 2.9.3　冷卻參數(shù)的計(jì)算 每秒鐘注射次數(shù)為 N=1/t0.75=1/9600.75=0.00078125 　　每秒鐘注入塑料量M=Nm=0.0007812556=0.04375(g) 單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料熔體的質(zhì)量 G=36000.0437510-3=0.1575(㎏/h) 　　塑料成型時(shí)在模具內(nèi)釋放的熱焓量 △i=583.38-700.14KJ/㎏ 又因?yàn)椤±鋮s水的比熱容為1932[J/(㎏·K)；密度為ρ=1.0103(㎏/m2)；t1-t2=3oC 所以模具冷卻時(shí)所需冷卻水的體積流量為 　　　 (2-9b) 取冷卻水體積流量為5.010-3(m3/min) 得D=8㎜，冷卻水最低流速為1.66v/(m/s) 　　冷卻水孔總傳熱面積為 　　　　　(2-9c)　　　　　　　　 冷卻水孔長(zhǎng)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2-9d) =14200/(3.148)=565.3mm 2.10　支承與連接零件的設(shè)計(jì)與選擇　 2.10.1　非標(biāo)零件的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中非標(biāo)零件主要有定模固定板，動(dòng)定模板，動(dòng)模固定板，動(dòng)模墊板，墊塊，動(dòng)模底板，頂桿固定板，頂出底板，導(dǎo)柱導(dǎo)套，復(fù)位桿，頂桿，支承柱等。 2.10.2　標(biāo)準(zhǔn)零件的選取 在本次設(shè)計(jì)中，采用的標(biāo)準(zhǔn)零件有螺釘.螺母.軸承和鍵 表1　設(shè)計(jì)中所用螺釘 作用 名稱 規(guī)格 數(shù)目 固定定位圈 開槽盤頭螺釘 GB67-85-Ｍ513 4 固定直齒圓柱小齒輪和型環(huán) 開槽沉頭螺釘 GB67-85 M2.524 12 連接模板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M16240 GB70-85-M1625 8 8 固定頂出固定板和頂出底板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M622.5 6 固定支承柱 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M1050 2 表2　設(shè)計(jì)中所用螺母 作用 名稱 規(guī)格 數(shù)目 緊固小錐齒輪 Ι型六角薄螺母 GB6172-86-M24 1 緊固與齒條嚙合的齒輪 Ι型六角薄螺母 GB6172-86-M24 1 緊固大錐齒輪 Ι型六角薄螺母 GB6172-86-M16 1 固定齒輪軸1上套筒 Ι型六角薄螺母 GB6172-86-M20 2 表3　設(shè)計(jì)中所用鍵 作用 名稱 規(guī)格 數(shù)目 固定直齒圓柱大齒輪 圓頭普通平鍵 鍵850 GB1096-79 1 固定直齒圓錐小齒輪 圓頭普通平鍵 鍵836 GB1096-79 1 固定直齒圓錐大齒輪 圓頭普通平鍵 鍵526 GB1096-79 1 固定與齒條嚙合直齒圓柱小齒輪 圓頭普通平鍵 鍵822 GB1096-79 1 　　在此次設(shè)計(jì)中用到的滾動(dòng)軸承　6005　GB/T 276-94,數(shù)目為2。 3　設(shè)計(jì)說明與結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的注射模具一般用來生產(chǎn)塑件的外表面不允許留下印痕的瓶蓋，該設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)開模到塑件脫出型腔時(shí)，齒條帶動(dòng)與之相嚙合的直齒圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪再帶動(dòng)一對(duì)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使與與直齒圓柱小齒輪相連的螺紋型環(huán)旋出螺紋型芯，塑件的螺紋部分脫出，最后用頂桿把塑件從成型內(nèi)止轉(zhuǎn)齒的螺紋型芯上頂離，達(dá)到自動(dòng)脫模。 本次設(shè)計(jì)采用了邊緣澆口，使得塑件的表面光滑平整，并且簡(jiǎn)化了模具，型芯.型腔和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可自動(dòng)脫模。 結(jié)束語 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)我在大學(xué)階段所學(xué)習(xí)的模具設(shè)計(jì)方面的知識(shí)做了一個(gè)很好的總結(jié)和鞏固，也對(duì)平時(shí)所學(xué)習(xí)的比較零散的知識(shí)做到了系統(tǒng)化的運(yùn)用。也發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)科內(nèi)的某些方面知識(shí)的欠缺，做到了很好的復(fù)習(xí)和理解。 設(shè)計(jì)中用到了大量專業(yè)知識(shí)，例如機(jī)械設(shè)計(jì).工程制圖.聚合物材料.塑料成型機(jī)械.塑料成型模具,材料力學(xué),公差與配合等學(xué)科。通過在設(shè)計(jì)中查閱和復(fù)習(xí)其相關(guān)知識(shí)，對(duì)部分已生疏的學(xué)科又重新做了認(rèn)識(shí)，且在以前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上更加深了理解，同時(shí)也把書本上學(xué)到的知識(shí)用到了實(shí)際設(shè)計(jì)中，將單一的學(xué)科和其他配套學(xué)科融合在一起，學(xué)會(huì)了綜合考慮問題，比如在設(shè)計(jì)本套模具中自動(dòng)卸螺紋機(jī)構(gòu)的時(shí)候，既要考慮齒輪齒條本身材料性能，又要注意其加工和安裝的可操作性以及在模具中的整體的安裝位置，以免造成模具結(jié)構(gòu)不合理，甚至造成各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的干涉。在設(shè)計(jì)中還用到了一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，更是受益匪淺，例如在設(shè)計(jì)中大量用到Auto CAD 來進(jìn)行平面制圖，使得在設(shè)計(jì)中對(duì)于零件的平面投影以及尺寸可以很至關(guān)且很精確的表達(dá)。 通過本次設(shè)計(jì)，對(duì)模具的設(shè)計(jì)和加工有了一個(gè)比較系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)。 致謝 在本次設(shè)計(jì)中，遇到了許多的問題，感謝丁武學(xué)教授和張躍老師的悉心指導(dǎo)，有了他們的幫助我才能順利的完成本次設(shè)計(jì)，在此非常感謝兩位老師的指導(dǎo)和幫助，感謝學(xué)校在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中給我們提供的各種各樣的便利和幫助，我們的成功和學(xué)校的各種努力也是分不開的，也感謝戶廷勇輔導(dǎo)員的幫助，在這期間為了讓我們安心做設(shè)計(jì)，我們提供了許多的便利，非常感謝。 參考文獻(xiàn) [1] 賈潤(rùn)禮，程志遠(yuǎn)主編. 實(shí)用注射模設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京： 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