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沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 鉗柄注塑模具 13 112 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 1101 學生姓名 孫鳳明 指導教師 陳慧珍 論文提交日期 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 4 日 摘要 這篇論文敘述了塑料模具的歷史以及以后的發(fā)展 隨后又對鉗柄塑 件的工藝性能和特點進行了系統(tǒng)地分析 其中還包括所選材料的性能 塑件成型的特性和要求等 根據(jù)塑件的實際尺寸再把相關尺寸進行整理 和優(yōu)化 并利用 CAD 繪出它的三維零件圖 再根據(jù)模具設計中的具體 情況挑選合適的注射機 確定出它的分型面 最終集中在脫模機構設計 系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進行了一一介紹 模具裝配圖我使用了 AutoCAD 軟件進行制作 塑件用了 Pro E 進行設計 結構表明 在模腔 和脫模部分的設計已經(jīng)符合了型芯的要求 塑件已經(jīng)可以流暢的打開 關鍵詞 鉗柄 注塑 模具設計 CAD CAM Abstract It Introduces the history and prospects of development of plastic mold Second Analysis and processing of fixture parts of process performance etc including performance of the selected materials plastic molding characteristics and other requirements according to the true size of plastic parts and then collate relevant dimensions to optimize the use of its 3D CAD drawing parts diagram and then select the appropriate mold design injection molding machine according to the specific situation and determine its parting surface Ultimately focused on casting mold design system exhaust and cooling systems were introduced Mold assembly drawing AutoCAD drawing graphics and related parts The results showed that the injection molded parts in the formation of injection mold cavity design and meet the demand of the core of molded parts can be smoothly opened Keywords clamp handle injection mold design CAD CAM 目 錄 引言 1 第一章塑料模具簡介 2 1 1 塑料的基礎知識 2 1 2 塑料的成型工藝 2 1 3 塑料模具的設計路線 2 1 4 塑料模具的特點及發(fā)展趨勢 3 第二章塑件分析 4 2 1 塑件的外形分析 4 2 2 鉗柄塑件材料的 PVC 性能 5 2 3 塑件的質量要求 6 第三章注塑機的選擇 7 3 1 估算塑件體積 7 3 2 注塑機型號的選擇 8 3 3 型腔數(shù)量以及注射機有關工藝參數(shù)的校核 8 3 3 1 型腔數(shù)量校核 8 3 3 2 注射機最大注射量的校核 9 第四章分型面的確定與澆注系統(tǒng)的設計 11 4 1 分型面位置的確定 11 4 2 澆注系統(tǒng)的設計 12 4 2 1 主流道的設計 12 4 2 2 分流道設計 13 4 2 3 澆口的位置 數(shù)量的確定 14 第五章注塑模具設計 16 5 1 模架的確定 16 5 2 脫模機構的設計 17 5 2 1 脫模力的計算 17 5 3 斜導柱的設計 18 第六章成型零部件設計 20 6 1 型腔工作部位尺寸的確定 20 6 2 型芯結構設計與計算 21 第七章排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設計 23 7 1 排氣系統(tǒng)設計 23 7 2 模具冷卻系統(tǒng)的設計 23 第八章模具成型零部件材料的選擇與加工制造 28 8 1 模具材料的選擇 28 8 2 模具的加工制造 28 總 結 32 致 謝 33 參考文獻 34 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 引言 1 引言 模具是特別基本的工業(yè)生產(chǎn)技術 設備 這可能反映了生產(chǎn)的精密性 高度一 致性還有它的高復雜性 高效率以及低能源消耗 低耗材等等 有著一般加工所無 法相比的優(yōu)勢 然而現(xiàn)在 模具設計與制造技術已經(jīng)在很多行業(yè)引起了人們的重視 1 模具生產(chǎn)技術和科技含量的高與低 工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展過程和方向的決策 這在 很大程度上決定著產(chǎn)品的質量和企業(yè)的效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 甚至決定了一個 國家制造行業(yè)在國際上的競爭力 因此 模具生產(chǎn)的工藝水平和它的科學技術含量 已經(jīng)成為衡量一個國家的科技水平的制造水平的重要標志 產(chǎn)品 隨著 CAD CAE CAM 技術在模具中的廣泛應用 模具生產(chǎn)和模具生產(chǎn)科技含量的技術水平肯定會 有質的飛躍的 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章塑料模具簡介 2 第一章塑料模具簡介 1 1 塑料的基礎知識 塑料用高分子合成樹脂作為它的基本的原料 加入一定量的添加劑 又可以稱 為助劑 在規(guī)定的溫度和壓力下可以形成所要求的結構和規(guī)定的形狀 而且在平常 的溫度條件下 還維持這原來規(guī)定的狀態(tài)的材料 大部分塑料的主要成分是樹脂 而樹脂的結構與塑料的性能往往有著非常大的關系 所以加入各種添加劑就是為了 對塑料的性能進行改良并降低工業(yè)生產(chǎn)中的成本 1 塑料是二十世紀開始發(fā)展起來的一種全新的工業(yè)方面的材料 它擁有者非常便 宜的價格和非常優(yōu)秀的可塑造性還有其他許多好的特點 在機械設計和制造工業(yè) 電子電器行業(yè) 日常生活用品行業(yè) 醫(yī)療器械以及包裝行業(yè)等領域被廣泛的應用 1 發(fā)展到現(xiàn)在 塑料在工業(yè)方面的應用已經(jīng)成為了現(xiàn)在工業(yè)中的重要的一部分 在平時的情況下 塑料往往都不是一種純凈物 它是許許多多其他的材料混合 配置成的 而其中合成樹脂有是它的主要組成的部分 我們?yōu)榱四芴岣咚芰显诠I(yè) 生產(chǎn)中的性能 添加了許多不一樣的用來輔助的材料在合成樹脂中 用改變它內(nèi)在 的結構和它的性能 來讓塑料的使用能夠滿足生產(chǎn)中的各種要求 2 1 2 塑料的成型工藝 塑料的成型工藝有非常多的種類 它的意思是將原料通過我們的加工和制造最 后成為我們所要求的塑件產(chǎn)品所用到的技術 在我們平常的生活中 還有一棒的工 業(yè)生產(chǎn)中成型工藝主要有以下幾種 壓縮成型 壓注成型 注塑成型 擠壓成型和 中空吹塑成型等 與之相對應的塑料模具分別稱為壓縮模 壓注模 注塑模 擠壓 模 中空吹塑模等 1 3 塑料模具的設計路線 塑料模具在其設計的時候主要包括了它的材料的性能 結構的分析 型腔數(shù)的 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章塑料模具簡介 3 確認 注射機的選擇 選擇分型面 澆注系統(tǒng)的設計 排氣系統(tǒng)的設計 模具成型 零件的設計 冷卻系統(tǒng)的設計 推出機構與復位機構的設計 合模導向機構的設計 必須綜合以上各種因素才能設計出一套相對比較完整的模具系統(tǒng) 1 4 塑料模具的特點及發(fā)展趨勢 在平常的模具生產(chǎn)中我們最經(jīng)常使用的就是注塑模具 熱塑性塑料和熱固性塑 料 他們的零部件在我們平時的工業(yè)生產(chǎn)中有著非常多的有點 因為生產(chǎn)的注射模 制的塑料零件 通常都沒有很多 而且還可以通過很多不同的材料來完成 可以是 分批或者連續(xù)生產(chǎn) 因為有一個固定的大小 也可以自動 高速的生產(chǎn) 它具有極 高的經(jīng)濟效率 3 近現(xiàn)代工業(yè)技術以及信息技術的發(fā)展突飛猛進 塑料模具工業(yè)在資金 技術 管理上也有著新的機遇和和新的挑戰(zhàn) 它的發(fā)展趨勢著重體現(xiàn)在以下幾個方面 1 模具的標準化水平進一步提高 在一開始的模具設計過程中和后來的制造 我們必須要服從的技術規(guī)范還有技 術標準就是模具的標準化 具體來說 也就是將模具的結構以及形狀相似的零件實 行統(tǒng)一規(guī)范 并組織專業(yè)化 系列化的生產(chǎn) 像普通工具一樣在市場上銷售 以充 分滿足用戶的選擇要求 但是 模具的標準化設計與模具工業(yè)的很多過程 它其中 就包括了管理 理念 設計 制造 材料 銷售 使用等等許多的方面 需要所有 的行業(yè)不停地磨合與協(xié)調(diào) 2 2 模具性能的提高 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展 越來越多塑料制品日益大型化 復雜化 多功能化 高 精度化 這就要求相對應的模具能滿足這些要求 3 繼續(xù)推動 CAD CAE CAM 技術 在模具設計中 CAD CAM 技術已經(jīng)成為一項成熟的計算機輔助設計技術 目前 CAD CAM 技術在我國已經(jīng)得到了極大的改進與提高 4 塑料模具制造所需鋼材的完善 鋼材塑料模具的基礎元素 它的質量和加工直接影響到了模具的質量和模具的 成本 由于模具工業(yè)的需要越來越高 對應的鋼材研究和鋼材生產(chǎn)單位也在逐步將 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章塑料模具簡介 4 塑料模具的專用鋼材進行完善 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章塑件分析 5 第二章塑件分析 2 1 塑件的外形分析 圖 2 1 鉗柄 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章塑件分析 6 這篇論文所設計的是鉗柄 是屬于日常生活中和生產(chǎn)中常用到的工具 它的結 構尺寸通過測量得到 如圖 2 1 本產(chǎn)品結構上屬于軸套類零件 為了便于在實際操作中的使用 在鉗柄上加入 了一部分的比較復雜的螺紋 可以讓人們在使用的時候更加方便 產(chǎn)生更大的摩擦 力 所以我們?yōu)榱私鉀Q制造的鉗柄外部的復雜的花紋的脫模所產(chǎn)生的問題 我多設 計的模具就運用到了斜滑塊側向分型機構 一邊解決這一問題 零件的壁厚基本上 是均勻的 大概在 1 5mm 左右 制件的長度基本上在 112mm 左右 在制件的槽口 的地方有一個與制件的中心軸成 1100 傾斜角所形成的伸出來的部位 而塑件上的圓 角 又對塑料的流動充模和塑件的頂出有著很大的好處 塑件的外觀是否足夠好 決定著模具的強度還有模具的壽命 許多產(chǎn)品外觀在平常都有這一定的裝飾要求 為了避免設計的鉗柄外觀出現(xiàn)呆 板 所以我們在制件上又增加交叉的螺紋用來提高實際操作性 為了提高產(chǎn)品的美 觀 可以運用不同顏色來進行配合以提高鉗柄的視覺美感 從總體上講設計的鉗柄外型上注重美觀而且大方 在它的操作功能上又強調(diào)實 用和可靠 2 2 鉗柄塑件材料的 PVC 性能 1 使用材料 PVC 聚氯乙烯 2 材料性能 PVC 材料在我們的現(xiàn)實生活中或者生產(chǎn)中 往往都會加入部分的 穩(wěn)定劑 潤滑劑 輔助加工劑 色料 抗沖擊劑以及其它許許多多的添加劑 使其 擁有了不易燃燒的性能 高強度 能夠忍耐氣侯變化的性能 非常優(yōu)秀的幾何穩(wěn)定 性 PVC 對氧化劑 還原劑甚至是對強酸都有著非常強大的抵抗能力 PVC 在其它 種類的塑膠制品的對比中 它更加有效的應用了生料 并且在很大程度上減少了油 料的消耗 而在與此同時 其對能量的消耗非常低 3 成型性能 1 非晶態(tài)材料 濕度小 流動性差 為了提高流動性 防止泡沫的發(fā)生 提前適當干燥 2 極易分解 特別是在高溫和鋼鐵 銅接觸更容易分解 分解溫度 200 成型溫度范圍很小 必須嚴格控制材料的溫度 3 使用螺桿注射機和通過噴嘴孔徑應 該大 為了防止材料的停滯 4 模具澆注系統(tǒng)應該厚 大截面門 模具冷卻 模具溫度 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章塑件分析 7 應控制在 30 度到 60 攝氏度 材料溫度控制在 160 190 攝氏度 表 2 1 PVC 的注射成型工藝參數(shù)見表 項目 數(shù)值 注塑機類型 螺桿式 噴嘴形式 通用式 料筒后段溫度 160 170 料筒中段溫度 165 175 料筒前段溫度 180 190 模具溫度 30 60 噴嘴溫度 165 180 注塑壓力 MPa 60 100 注塑時間 s 20 90 高壓時間 s 0 5 冷卻時間 s 20 100 周期 s 50 220 后處理方法 紅外線燈 烘箱 后處理溫度 70 后處理時間 s 2 4 2 3 塑件的質量要求 本產(chǎn)品定位在中低檔產(chǎn)品 經(jīng)營策略是發(fā)揮成本的優(yōu)勢 了解塑料產(chǎn)品的質量 要求是決定模具質量的主要因素之一 從某種意義上講它決定了模具的設計要求和 制造方法 因此在模具設計時充分考慮塑料模具的質量要求或者在今后的工作中 必須向用戶問清楚產(chǎn)品的質量要求 這個塑件的尺寸比較合適 不大不小 只是一 般的精度等級 但是因為它的形狀比較復雜 我們?yōu)榱朔奖闼募庸ず蜔崽幚?型 腔和型芯的部分我們就采用了拼鑲的結構 塑料的質量要求主要在外觀要求和精度 要求 本產(chǎn)品的質量要求如下 5 1 產(chǎn)品的外觀要求 本產(chǎn)品外觀總體上無特殊要求 外表面上無明顯的缺陷 即可 2 產(chǎn)品精度要求 精度等級一般 要求為 MT5 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章注塑機的選擇 8 第三章注塑機的選擇 3 1 估算塑件體積 圖 3 1 塑件的體積 根據(jù)圖 2 可得到 塑料制品的體積 V1 96 94cm3 1 查有關手冊 得到 PVC 材料的密度為 1 16 1 35g cm3 在這里取 1 16g cm3 則塑料制件的質量 M1 112 45g 2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 根據(jù)塑料部件的體積為兩腔模具的使用計算 壓鑄模具材料體系凝結體積為 V2 2V1 0 6 2 96 94 0 6 116 33 cm3 3 該模具一次注射所需要的聚氯乙烯 體積 V0 2V1 V2 213 268cm3 質量 M0 V0 247 39g 3 2 注塑機型號的選擇 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章注塑機的選擇 9 從實際的注射量在額定注射量的 20 80 之間考慮 根據(jù)以上分析 我們采用 了一個模具兩個腔的模具的結構 考慮塑件的結構 塑件的材料 塑件的注射成型 工藝等 第一次選定的額定注射量應該是在 416cm3 以上的臥式注射機 SZ 350 1600 注射機 該設備的技術規(guī)范見表 3 1 表 3 1 SZ 350 1600 注射機技術規(guī)范 項目 數(shù)值 理論注射容量 cm 3 416 螺桿直徑 mm 48 注射壓力 MPa 141 注射速率 g s 1 160 塑化能力 g s 1 22 2 注 射 裝 置 螺桿轉速 r min 1 10 200 鎖模力 KN 1600 拉桿內(nèi)間距 mm 410 410 移模行程 mm 360 模具最大厚度 mm 550 模具小厚度 mm 150 模具定位孔直徑 mm 160 噴嘴球半徑 mm SR18 鎖 模 裝 置 噴嘴口孔徑 mm 3 3 型腔數(shù)量以及注射機有關工藝參數(shù)的校核 3 3 1 型腔數(shù)量校核 我們?yōu)榱俗屇＞吲c所選擇的注射機能夠更好的配合以達到提高生產(chǎn)過程中的效 率以及更加經(jīng)濟 并且在同時又保證了塑件的精度 所以模具的設計之前我們必須 要合理的確定型腔的數(shù)目 通過所選注射機的最大注射量去校核模具的型腔數(shù)量 0 8gjnV 其中 代表注射機最大注射量 g 3cm 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章注塑機的選擇 10 代表澆注系統(tǒng)凝料量 jV3cm 代表單個塑件的容積 n 由上可知單個塑件的容積是 96 94 澆道凝料的體積是 116 33 3c 3cm 所以從上式可得出 n 2 2 23 所以滿足塑件設計使用要求 3 3 2 注射機最大注射量的校核 由 0 8Vg 332 8 nVn Vj 310 21 所以滿足使用要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章分型面的確定與澆注系統(tǒng)的設計 11 第四章分型面的確定與澆注系統(tǒng)的設計 4 1 分型面位置的確定 在進行塑件的設計時 我們必須及時的考慮成型時分型面的形狀和它所在的位 置 如果不考慮就無法使模具成型 分型面的確定及設計是否合理 會對塑件在質 量 模具的設計 制造等造成極大的影響 因此 離別注塑模具設計的選擇是一個 關鍵因素 并且為了成功地剝離 選擇離別塑料件部分應列出最大位置 同時也應 考慮以下因素有關 2 1 分型面選擇應便于塑料制件脫模和簡化模具結構 選擇分型面時應該盡盡量使塑料制件在開模的時候留在動模中 這樣做主要是 有利于頂出機構的設計所考慮的 分型面的設計應在塑件的最大橫截面尺寸 主要是從處理和釋放區(qū)域 是否能避免側向抽芯以達到簡化模具的設計 盡可能滿足制品的使用要求 必須設計側向抽芯機構時 合理的分型面設計可降低模具制造難度或使模具的 機構更緊湊 合理等 2 分型面我們應該盡力選擇在不對塑件外觀質量造成影響的一些位置 使它在 產(chǎn)生是的飛邊相對來說更加容易清理 休整 3 分型面的應有利于側向抽芯 4 分型面選擇應有利于零件的加工 綜合以上各種因素 所以選擇該制品的分型面如圖 3 所示 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章分型面的確定與澆注系統(tǒng)的設計 12 圖 4 1 分型面 A A 4 2 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)的作用是將熔體順利的充滿到行腔各處 用來方便的獲得清晰的外形 以及輪廓并且內(nèi)部的質量也很好的塑件 灌裝速度快 有序 壓力損失小 散熱少 排 氣條件好 容易和塑料分離或切除澆注系統(tǒng)的濃縮材料和塑料零件左門很小的痕跡 澆注系統(tǒng)設計時要遵循如下原則 1 保證制品的外觀質量和內(nèi)部質量 2 阻力最小 滿足尺寸精度標準 截面宜小不宜大 3 不影響自動化生產(chǎn) 4 合理選擇冷料穴 4 2 1 主流道的設計 指的是緊接在前的柵極流道注射機噴嘴 直到在第一熔體進入模通過澆道尺寸 石頭的緊密堆積的直徑 塑料流率和滯留時間的錐形流路 一般情況下設計如上圖 4 1 所示 為了方便凝料從主流道中拔出 主流道設計成圓錐形 錐角 2 4 內(nèi)壁要光 滑 表面粗糙度為 R 0 4 m 其小端直徑 D d 0 5 1 常取 4 8 視塑 件重量及補料需要而定 主流道大端處應呈圓角 其半徑常取 1 3 以減料流轉向 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章分型面的確定與澆注系統(tǒng)的設計 13 過度時的阻力 主流道的一端常設計成帶凸臺的圓盤 其高度為 5 10 并與注 射機固定模板的定位孔間隙配合 襯套的球形凹坑深度常取 3 5 R r 1 2 注射機的噴嘴頭部與主流道襯套的凹下的球面半徑 R 相接觸 兩個都要做到非常適 合 才能沒有漏出的材料 一般要求主襯套球面半徑比噴嘴球面半徑大 1 2mm 主流 道進口直徑 D 比注射機噴嘴出口直徑 d 應大 0 5 1mm r 圖 4 2 臥式注射機注射模的主流道設計 錐度 2 4 取 4 小徑 D d 0 5 1 0 mm 則 D d 1 4 1 5mm 澆口套球半徑 R r 1 2 mm 則 R 18 1 19mm d 噴嘴直徑 因注射量較大所以取 d 4mm r 噴嘴球半徑 見熱塑性塑料注塑機規(guī)格 r 18mm 4 2 2 分流道設計 主流道和澆口之間所用來流動的通道我們一般稱之為分流道 通常我們都把分 流道開設在分型面上 起到了分流還有轉換方向的作用 引水渠道的長度通常由模 具型腔的總體布局和位置所決定 和引水渠道的設計應盡可能短 以減少壓力損失 熱損失和冷凝 必須考慮的設計因素 1 塑件材料的流動性和塑料制品的形狀 塑料分流流動性差應該是短角球圓弧 過渡越好 2 型腔 它決定了分流 持續(xù)時間和大小的方向 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章分型面的確定與澆注系統(tǒng)的設計 14 3 在分流道上的轉向次數(shù)盡量少 4 壁厚及內(nèi)在外觀質量要求 5 注射機的壓力及注射速度 圖 4 3 常用流道截面形狀 4 2 3 澆口的位置 數(shù)量的確定 由通道和空腔之間的精短導流明渠連接裝飾 是澆注系統(tǒng)的最后一部分 它的 作用是使塑料以更快的速度進入型腔和灌裝 澆口的截面形狀和尺寸對熔體的流動 充模 制品的密實性以及制品的尺寸精度等有較大影響 截面過小 熔體流動阻力 大 熔體充模也困難 如果截面過大 充模好 但是排氣難 熔體冷卻慢 成型周 期受影響 12 我們有很多種類的澆口可以選擇 直接澆口 側澆口 扇形澆口 點澆口 澆 口 延遲等一般常見的形式 根據(jù)不同的使用功能 其不同的場合 在確定澆口的位置 我們應該遵循以下原則 1 澆口的位置盡量選擇在分型面上 2 澆口的位置應對著型腔寬敞 壁厚的部位 3 在滿足注塑條件下 澆口數(shù)量越少越好 4 澆口的位置應有利于排氣 5 一般澆口的截面積為分流道的 3 9 澆口長度為 0 5 2 0mm 由于側澆口單分型面注射模具中常見的澆口類型 側柵極一般分為分體式腔模 被從塑料熔體的外側填充 側澆口截面形狀是一個簡單 易于加工 主要用于中小 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章分型面的確定與澆注系統(tǒng)的設計 15 型多腔模具塑料件 適應性強 塑膠成型 以滿足這種設計 澆口的的斷面形狀為 近似矩形 長度為 2mm 寬為 3mm 澆口深度為 1 5mm 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章注塑模具設計 16 第五章注塑模具設計 5 1 模架的確定 注塑模的模架按照國家標的準有兩個 一個是 GB T12556 1990 塑料注射模 中小型模架及其技術條件 而另一個事 GB T12555 1990 塑料注射模大型模架 第一個在模板尺寸為 B L 560mm 900mm 的時候使用 第二個在模板尺寸 B L 為 630mm 630mm 1250mm 2000mm 的時候使用 近年來 塑料模具的快 速發(fā)展 在全國一些地區(qū)已經(jīng)開始形成自己的標準 這里的設計都采用了標準的模 具 單元的大小 可以根據(jù)上述的分析測定 并計算所述腔模結構的大小和位置 可以使用查找表 由于模板的厚度 A 50mm 動模板厚度 B 50mm 墊塊厚 C 60mm 模具厚度 H 模 40 A B C 25 25 251mm 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章注塑模具設計 17 圖 5 1 標準模架 5 2 脫模機構的設計 脫模機構的設計有遵循以下原則 1 易于拆卸的塑料成型零部件供應剝離裝置來完成的動作 簡單的指模具結構 2 避免塑性變形和損壞 有針對性地選擇合適的釋放裝置 所以重心可以與剝 離阻力線重合 3 塑料件 以確保最大的美觀 選擇塑料件的位置 以避免產(chǎn)生更大的影響榜 首位置的出現(xiàn) 5 2 1 脫模力的計算 由參考文獻 5 得 脫模力 Q e Q c Q b N 式中 Q c 制品對型芯包緊的脫模阻力 N Q b 使封閉殼體脫模需克服的真空吸力 N Q b 0 1A b 這里 0 1 的單位為 MP a A b 為型芯的橫截面積 N 型腔數(shù)目 N 2 Q b 0 1A b 0 1 6750 675N 脫模斜度系數(shù) K f ccos sin f c 1 f csin cos 式中 脫模斜度 13 f c 脫模系數(shù) 取 0 45 算得 K 0 43 Q c 10K f c E T f T j th 式中 塑料的線膨脹系數(shù) 1 取 7 105 1 E 在脫模溫度下塑件的抗拉彈性模量 MP a 取 E 3 103 MP a T f 軟化溫度 取 T f 90 1 T j 制品溫度 取 T j 50 1 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章注塑模具設計 18 h 型芯脫模力方向高度 取 h 75mm 代入得 Q c 2448 7N 則 Q e 6247 3N 多片 45 推鋼 表面硬化 少表面粗糙度 Ra1 6um 推件板厚度的確定 根據(jù)脫模力的大小 由經(jīng)驗可取推件板厚度為 55mm 5 3 斜導柱的設計 1 抽芯距的計算 抽芯意味著沒有剝離塑料件偏見的核心側的位置 拉遠或孔的深度基本上等于 所述成型塑料零件的為 2 3mm 的安全系數(shù)的突起的高度 從文獻 5 可知 3 Shm 式中 S 抽芯距 mm 塑件側孔深度或側凸臺高度 mm h 12mm S h 2 3 12 2 5 14 5mm 2 斜導柱傾角的計算 傾角斜導柱確定斜導柱抽芯機構工作的影響是一個重要的參數(shù) 它決定了斜導柱 的長度和開模長度 壓力和有重要影響的支柱 通常我們都限制在 10 20 而在這里 我們?nèi)?20 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章注塑模具設計 19 圖 5 2 斜銷的位置圖關系圖 3 斜銷直徑的計算取 d 18mm 4 斜銷長度的計算 查參考文獻 4 中的式 9 10 可知 L 總 116mm tantan2cos2siDtdSL 式中 L 錐體部分的長度 一般取 10 15 mm 斜導柱臺肩直徑 mm 斜導柱工作部分的直徑 mm d 角銷的固定板的厚度 mm 這取決于所選擇的模式的幀 44mm t 斜導柱的傾斜角 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章成型零部件設計 20 第六章成型零部件設計 成形零件的設計應考慮在確保塑料零件的質量的前提下 從簡單的角度加工 裝 配 使用 維護等 最重要的一個是模具的設計和模具大小 形成部分的工作尺寸 的相對大小直接決定塑料零件的形狀 包括凹模和凸的徑向尺寸和高度 和孔的中心距 在這個設計中 使用平均法 在這里 塑件的尺寸精度我們選擇了 IT5 級精度 包括 一個固定鐵心形狀和主模板 以及兩個斜鐵心動態(tài)模板 它們一起形成一個腔體和 下腔體 確定該塑料部件的形狀和大小 PVC 材料收縮 0 3 0 8 精密塑料 零部件的大小取 IT5 級精度 6 1 型腔工作部位尺寸的確定 查表 6 4 PVC 塑料的收縮率是 0 3 0 8 平均收縮率 S 0 3 0 8 2 0 6 型腔工作部位尺寸 型腔徑向尺寸 L m 0 1 S Ls X 0 型腔深度尺寸 H m 0 1 S Hs X 0 型芯徑向尺寸 l m 0 1 S ls X 0 型芯高度尺寸 h m 0 1 S hs X 0 中心距尺寸 Cm z 2 1 S Cs z 2 式中 Ls 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸 mm ls 塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸 mm Hs 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸 mm hs 塑件內(nèi)型高度基本尺寸的最小尺寸 mm Cs 塑件中心距深度基本尺寸的平均 尺寸 mm 修正系數(shù) 取 0 5 0 75 z 模具制造公差 取 1 3 1 4 各工件部位尺寸計算結果如裝配圖所示 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章成型零部件設計 21 6 2 型芯結構設計與計算 1 型芯徑向尺寸計算 塑件內(nèi)表面尺寸 112 由參考文獻 5 得型芯徑向尺寸公式為 dM 1 S cp D x mm 式中 d M 型芯徑向名義尺寸 由參考文獻 5 表 9 4 7 得 x 0 60 徑向徑尺寸為 112mm 的 m 3 0 15 徑向徑尺寸為 105mm 的 m 3 0 13 算得 徑向徑尺寸為 112mm 的 dM 112 88 徑向徑尺寸為 105mm 的 dM 105 74 2 型芯高度計算 塑件內(nèi)表面尺寸 105 由參考文獻 5 中的公式 9 4 13 得型芯高度尺寸公式為 h m 1 S cp h x mm 式中 h m 型芯高度名義尺寸 h 塑件孔深名義尺寸 查表得 x 0 63 再代入算得 h m 165 03 型芯與推件板的配合采用 H7 m6 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章成型零部件設計 22 圖6 1 型芯及型腔圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設計 23 第七章排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設計 7 1 排氣系統(tǒng)設計 在注射的過程中 為了使型腔中的氣體有序而順利的排放出來 好避免塑料零 件產(chǎn)生氣泡 疏松等的缺陷 這就是排氣系統(tǒng)所發(fā)揮的重要作用 否則非常容易產(chǎn) 生以下危害 1 在塑料表面嚴重燒傷的痕跡 2 形成斷續(xù)注射 降低生產(chǎn)效率 因此 有序 及時排出是很重要的 一般排氣以下幾種類型 1 排氣槽排氣 2 分型面排氣 3 拼鑲件縫隙排氣 4 推桿間隙排氣 5 粉末燒結合金塊排氣 6 排氣井排氣 7 強制性排氣 7 2 模具冷卻系統(tǒng)的設計 根據(jù)本設計 對其塑料端蓋的冷卻 由于小的塑料部件 所述冷卻通道可以被 布置在固定臺板 該模具在體內(nèi)直接設置作為冷卻通道的結構簡單 容易制造 成 本低的設計 良好的散熱效果 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設計 24 圖 7 1 直流式冷卻裝置 1 冷卻系統(tǒng)的計算 由參考文獻 5 得 1 塑件在固化時所放出的熱量 1Q 1234Qc 式中 C2 塑料熱容 千焦 千克 取 1 340 千焦 千克 塑料熔體的初始溫度 取 110 3 塑件在推出時的溫度 取 30 4 結晶型塑料的熔體質量焓 kJ kg 查得 0 算得 107 2kJ kg 1Q 2 冷卻水的體積流量 vq 熔體通過輻射熱的塑料會通過模具蔓延至約 5 空氣 95 的導通 進入熔體 假定從模具中的熱傳導 則有 12vWQqc 上式中 冷卻水的體積流量 m 3 min v 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設計 25 W 取 0 15 kg min 塑料的 Q1 單位質量熔體達到釋放 千焦 千克 凝固熱 的拍攝的水的密度 kg m3 的 C1 熱的水 千焦 千克 量取 4 187kJ 千克 式中 W 體積的水流量 立方米 秒 水出口溫度 設計為 25 1 水入口溫度 設計為 20 2 算得 0 00076m3 minvq 3 查表取管道直徑 d 通過水處于流動狀態(tài)下的流速 與管道的直徑 d 的關系 參見下表 v 表 7 1 冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量 水管直徑 mm 最低流速 m s 流 量 min 3m 1 min 8 1 66 0 005 5 10 1 32 0 0062 6 2 12 1 10 0 0074 7 4 15 0 87 0 0092 9 2 20 0 66 0 0124 12 4 25 0 53 0 0155 15 5 30 0 44 0 0187 18 7 確定冷卻管道的直徑 d 8mm 4 冷卻水在管道內(nèi)的流速 v 冷卻水在圓管中的平均流速為 24vqd 式中 水的體積流量 m 3 s v d 冷卻管道直徑 m v 的平均速率 v 型水 米 秒 在管中 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設計 26 算得 v 0 015m s 5 冷卻水配管壁膜冷卻孔之間的熱傳遞系數(shù) h 0 8 23 6vhfd 式中 冷卻水在一定溫度下的密度 kg m 3 冷卻水在圓管內(nèi)的平均流速 m s v d 冷卻管道的直徑 m 因為冷卻物質是水 所以 值可由下表查得 f 表 7 2 不同水溫下的 值 平均水溫 0 5 10 15 20 25 30 35f 4 91 5 30 5 68 6 07 6 45 6 48 7 22 7 60 平均水溫 40 45 50 55 60 65 70 75f 7 89 8 31 8 64 8 97 9 30 9 60 9 90 10 20 查得 6 48 算得 0 117 104 kJ m2 hh 6 冷卻管道總傳熱面積 A160WQ 式中 W 單位時間內(nèi)注塑模具塑料熔體質量 kg 分鐘 Q1 當塑料熔體 實現(xiàn)了高凝狀態(tài)單位質量熱 kJ 公斤 的釋放 h 傳熱系數(shù)和千焦 M 之間的冷卻水管道內(nèi)壁膜孔 之間的管芯溫度和出水溫度 之間的平均溫差 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設計 27 算得 A 0 077m2 7 模具上應開設的冷卻管道的孔數(shù) n Andl 式中 L 冷卻管道開設方向上模具長度或寬度 m A 冷卻管道總傳熱面積 m 2 d 冷卻管道的直徑 m 算得 n 5 76 取 n 6 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章模具成型零部件材料的選擇與加工 28 第八章模具成型零部件材料的選擇與加工制造 8 1 模具材料的選擇 因為標準模座板 墊 推板 導柱以及導套 螺釘和其他組件可以被確定找到 相關的設計手冊 所以這里只選擇成型材料的零部件 考慮到了各個方面的影響 我們設計的模具的成型部分的材料選用的是 55 調(diào)質 鋼 硬度為 250 280HB 更加有利于切削加工 但拋光性和耐磨性就相對比較差了 導柱和導套必須能夠獲得充足的強度 剛度 往往會用 20 底碳鋼滲碳淬火處理 硬 度通常都要大于 55HRC 也可以采用 T8A 或 T10 碳素工具鋼 在經(jīng)過表面淬火的 處理 8 2 模具的加工制造 為了能夠順利完成對模具設計的完整性 利用 NC 數(shù)控車床對已經(jīng)設計好的模 具零部件進行加工制造 多型腔模具的最大特點就是能夠保證尺寸一致性 所以 型腔套的加工采用多 電極加工 電極制作采用數(shù)控車 5 主型芯加工會采用曲線磨床 直徑為 3 的孔加 工可以采用電火花穿孔加工 開料之后首先使用銑床把物料的每個平面銑平 再根 椐所制制品的大小 形狀 通過銑床進行粗加工 初步把型腔和型芯等加工制品的 形狀加工出來 再通過把型芯和型腔放到數(shù)控銑床上進行半精加工 隨后為避免制 件出現(xiàn)應力集中 對模具進行倒圓角 設計好的二維 三維圖形如下 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章模具成型零部件材料的選擇與加工 29 圖 8 1 定模板 圖 8 2 型腔 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章模具成型零部件材料的選擇與加工 30 圖 8 3 裝配圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章模具成型零部件材料的選擇與加工 31 1 拉簧柱 2 左推板 3 右推板 4 螺釘 5 動模座板 6 拉簧 7 拉簧螺釘 8 模套 9 右凹模滑塊 10 左凹?；瑝K 11 導向銷 12 型芯 13 定模座板 14 銷釘 15 螺釘 16 導套 17 導柱 18 導柱 19 澆口套 20 動模板 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 總結 32 總 結 通過這次設計 我學到了很多 我的畢業(yè)設計是鉗柄注塑模具的設計 本設計 采用理論知識相結合 并且進行了整合和恰當?shù)倪\用 能夠正確分析和解決所學專 業(yè)的內(nèi)容中的問題 利用我大學四年所學的專業(yè)知識 為即將踏入社會而準備 我 已經(jīng)打下了堅實的基礎 以下是我的經(jīng)驗 一些技巧畢業(yè)設計 畢業(yè)設計 目的是教我們?nèi)绾谓鉀Q它 我發(fā)現(xiàn)這個問題是理論和實踐課程的組 合 有很多方法來解決這個問題 但哪一個是比較合理的 這要是通過自己的抉擇 在此過程中我學會了查資料總結自己的計算方法 在問題中成長了起來 使我 對模具設計的知識有了全面的了解 同時也擴大我的知識視野 往往前面做的設計 會在自己的知識一點點充實起來的時候漸漸的推翻 進一步改善 在此過程中明白 了所有的學問不是一次成型的 在設計的過程中充分利用各種可以利用的方式 在設計后一階段充分利用 CAD 和 Pro ENGINEER 的二維和三維軟件的繪圖 Word 的運用使得自己的辦公軟件和 繪圖軟件都有了很大層次的提高 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 33 致 謝 在本次設計完成之際 首先我要感謝陳慧珍老師的指導和幫助 從最初的論文 選題到后期的設計過程中 在陳老師悉心的幫助下 陳老師為我提供了專業(yè)上的指 導以及極具建設性的意見 使我的畢業(yè)論文設計能夠順利的進行并完成 而在此期 間陳老師嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及作風也深深的震撼了我 讓我在以后的工作和學習之中 都會有很大的改變 陳老師淵博的學識 敏銳的思維 耐心細致及循循善誘的師長 風范給我留下了不可磨滅的印象 總之 陳老師讓我受益良多 在此特別向陳老師 表示衷心的感謝 其次 我要感謝我的同學 在撰寫論文的過程中給了我很多的幫助和支持 讓 我可以有足夠的信息和時間來完成任務 最后 我要感謝安徽科技學院的所有老師和同學們 在四年的時間里 他們的 教導 幫助 讓我在求學的旅途中又跨入了一個新的臺階 這將會讓我受益終生 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 34 參考文獻 1 李小海 王曉霞 模具設計與制造 M 北京 電子工業(yè)出版社 2011 5 2 劉朝福 塑料模具設計 M 北京 清華大學出版社 2010 3 3 陸寧 實用注塑模具設計 M 北京 中國輕工業(yè)出版社 2005 1 4 黃虹主編 塑料成型加工與模具 M 北京 化學工業(yè)出版社 2003 3 5 李德群 唐志玉 中國模具設計大典 第二卷 M 南昌 江西科學技術出版社 2003 1 6 賈潤禮 程志遠 實用注塑模設計手冊 M 北京 中國輕工業(yè)出版社 2003 7 模具制造手冊編寫組 模具制造手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1996 8 馮炳堯 韓泰榮 蔣文生 模具設計與制造簡明手冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 1998 9 李秦蕊主編 塑料模具設計 M 西安 西北工業(yè)大學出版社 1997 77 10 徐灝 機械設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1991 11 趙如福 金屬機械加工工藝人員手冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 199 12 屈華昌 伍建國主編 塑料成型工藝與模具設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 1996 13 李德群 唐志玉 中國模具設計大典 第三卷 M 江西科學技術出版社 2003 254 268 14 勞動和社會保障教材辦公室組織 公差配合與技術測量基礎 M 中國勞動和社會保障出版 社 2000 15 黃曉燕 塑料模具典型結構 100 例 M 上海 上海科學技術出版社 2008