三通管注塑工藝分析和模具設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　三通管作為一種連接件在日常生活中應(yīng)用廣泛，本文對塑料模具的設(shè)計方法及過程進行了闡述。通過用Moldflow模擬對其工藝分析，確立了合理的成型工藝參數(shù)。設(shè)計了三通管塑料模具中的各個系統(tǒng)如注射系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、導(dǎo)向與定位機構(gòu)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、脫模機構(gòu)、分型面及排氣槽。并對塑件的材料性能進行了分析。 </p>

2、<p>　　關(guān)鍵詞：三通管 注塑模 導(dǎo)向 分型 脫模 頂出</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The Three Links Pipeline as a kind of attachment is widely used in daily life. In the paper, the design metho

3、d and processes of the plastics mould have been described. In design, some parts of plastics mould have been designed, such as: injecting system, temperature-control system, director, joint face, pushing off system, moul

4、d unloading system, air evacuation groove. And material function of the plastic piece has been analysized. </p><p>　　Keywords: Three links pipeline, Injection mould, director , joint face , stripping

5、, drive out. 目錄</p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　第一章 概論1</b></p><p>　　1.1課題來源、目的、和意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)

6、外注塑模具設(shè)計技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2國際塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向4</p><p>　　第2章 工藝方案分析6</p><p>　　2.1 塑件分析6<

7、;/p><p>　　2.2 材料特征6</p><p>　　第三章 模擬分析8</p><p>　　3.1 澆口位置分析8</p><p>　　3.2 CFW分析10</p><p>　　3.3 冷卻分析11</p><p>　　3.4 成型工藝條件13</p><p

8、>　　第四章 零部件的設(shè)計14</p><p>　　4.1塑件脫模斜度14</p><p>　　4.2排氣槽的設(shè)計14</p><p>　　4.3分型面的選擇及型腔布置14</p><p>　　4.3.1 分型面的選擇14</p><p>　　4.4注射機的選擇15</p><p&

9、gt;　　4.4.1 制件體積的計算15</p><p>　　4.4.2注射機校核[7]16</p><p>　　4.5模架的選擇18</p><p>　　4.6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計19</p><p>　　4.6.1 主流道的設(shè)計19</p><p>　　4.6.2分流道設(shè)計20</p><

10、;p>　　4.6.3 澆口設(shè)計20</p><p>　　4.7側(cè)向分型及抽芯機構(gòu)的設(shè)計20</p><p>　　4.8斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式21</p><p>　　4.9 楔緊塊的設(shè)計23</p><p>　　4.10側(cè)滑塊設(shè)計23</p><p>　　4.11 滑塊的導(dǎo)滑槽24</p>&

11、lt;p>　　4.12 定位裝置設(shè)計24</p><p>　　4.13 拉料桿和冷料穴設(shè)計25</p><p>　　4.14 側(cè)型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計25</p><p>　　4.15 推出機構(gòu)26</p><p>　　4.16 冷卻系統(tǒng)的計算27</p><p>　　4.16.1模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計27

12、</p><p>　　4.16.2模具系統(tǒng)的熱平衡計算27</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)32</b></p><p>　　致 謝33</p><p>　　參 考 文 獻34</p><p><b>　　第一章 概論</b></p>&l

13、t;p>　　1.1課題來源、目的、和意義</p><p>　　1、課題來源：生產(chǎn)實踐</p><p>　　2、目 的：通過對該零件的注塑模工藝的設(shè)計，了解注塑模具的設(shè)計步驟，ABS等材料的各項性能指標(biāo)，工藝方案的選擇，和側(cè)向抽芯技術(shù)的掌握。</p><p>　　3、意 義：此次畢業(yè)設(shè)計給了我親自動手的機會，于以后的工作、學(xué)習(xí)等都有很大的幫助，是大學(xué)

14、四年學(xué)習(xí)的一個總結(jié)，中國的塑料模具制造工業(yè)的飛速發(fā)展是需要理論和實踐相結(jié)合的，所以這次畢業(yè)設(shè)計的意義十分重大。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外注塑模具設(shè)計技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀[1]</p><p>　　80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13

15、%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億， 2003年模具進出口統(tǒng)計中，我國模具的出口總額為2.52億美元,我國模具的出口總額3億美元,進口額則達到13億多美元,在進口模具中的塑料模具占到50%左右?？梢钥闯?，在塑料模具方面，我國與國外產(chǎn)品還存在較大差距。</p><p>　　在引進的塑料模具中，以科技含量較高的模具居多，如高精度模具、大型模具。熱流道模具、氣輔及高壓注射成型模具等。現(xiàn)代塑料制品對表面光潔度、成型

16、時間都提高了更高的要求，因而也推動了塑料模具的發(fā)展。以電視機塑料外殼模具為例。其精度已由以前的0.05~0.1mm提高到0.005~0.01mm ,制造周期也由8個月縮短到了2個月,并且使用壽命也由過去可制10萬~20萬件制品延長到了可60萬件制品。從電視機外殼塑料模具的發(fā)展可以看到，高精密、長壽命、短周期、低成本是模具的發(fā)展方向。目前我國使用覆蓋率和使用量最大的模具標(biāo)準(zhǔn)件為冷沖模架、注塑模架和推桿管這三類產(chǎn)品。以注塑模架為例

17、，目前全國總產(chǎn)值有20多億元，按照需求，國內(nèi)約需注塑模架30多億元，而實際上國內(nèi)市場并未達到這個規(guī)模，其中主要一個原因就是模具廠家觀念舊，注塑模架自產(chǎn)配比例較高，外購很少。這樣做廠家不僅重復(fù)制造本應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的購件，延長了模具生產(chǎn)周期，又不利于維修。很多相關(guān)的模具標(biāo)準(zhǔn)件并沒有相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，因此制定模具構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范工作也是當(dāng)務(wù)之急。</p><p>　　1.2.2國際塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀</p>&

18、lt;p>　　美國1991年發(fā)表的“國家關(guān)鍵技術(shù)報告”認為:材料領(lǐng)域的進展幾乎可以顯著改進國民經(jīng)濟所有部門的產(chǎn)品性能,提高它們的競爭能力;因此把材料列為六大關(guān)鍵技術(shù)的首位。這是由于先進材料與制造技術(shù)是未來國民經(jīng)濟與國防力量發(fā)展的基礎(chǔ),是各種高、新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為實用產(chǎn)品與商品的關(guān)鍵。當(dāng)前各種新材料市場規(guī)模超過1000億美元,預(yù)計到2000年將達4　000億美元。由新材料帶動而產(chǎn)生的新產(chǎn)品新技術(shù)則是一個更大的市場。以上參展項目基本上代

19、表了當(dāng)前國際和國內(nèi)的先進水平和發(fā)展趨勢，具體表現(xiàn)在如下五個方面。</p><p>　　1、國外基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD／CAE／CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪[2] </p><p>　　隨著計算機硬件與軟件的進步以及工業(yè)部門的實際需求，國外許多著名計算機軟件開發(fā)商已能按實際生產(chǎn)過程中的功能要求劃分產(chǎn)品系列，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下實現(xiàn)了CAD／CAM的一體化。解決了傳統(tǒng)混合型CAD／CAM系統(tǒng)無法滿足實際生

20、產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題，以便更能符合實際應(yīng)用的自然過程。例如英國達爾康公司在原有軟件DUCT5的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)最新軟件發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)實際而在最近推出的CAD/CAM集成化系統(tǒng)Delcam's Power Solution，該系統(tǒng)覆蓋了幾何建模、逆問工程、工業(yè)設(shè)計、工程制圖、仿真分析、快速原型、數(shù)控編程、測量分析等領(lǐng)域。 </p><p>　　2、微機CAD／CAM軟件日益深人人心并發(fā)揮越來越重要的作用&

21、lt;/p><p>　　在90年代，能進行復(fù)雜形體幾何造型和NC加工的CAD／CAM系統(tǒng)主要是在工作站上采用UNIX操作系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的，如美國的Pro-E、UGⅡ、CADDS 5軟件，法國的 CATIA、EUCLID軟件和英國的DUCT5軟件等。隨著微機技術(shù)的突飛猛進、在90年代后期，新一代的微機CAD/CAM軟件，如Solidworks、Solid adae嶄露頭角，深得用戶的好評。這些微機軟件不僅在采用諸如NU

22、RBS曲面、三維參數(shù)化特征造型等先進技術(shù)方面繼承了工作站級CAD／CAM軟件的優(yōu)點，而且在Windows風(fēng)格、動態(tài)導(dǎo)航、特征樹、面向?qū)ο蟮确矫婢哂泄ぷ髡炯壾浖荒鼙葦M的優(yōu)點。 </p><p>　　3、CAD／CAM軟件的智能化程度正在逐漸提高</p><p>　　由于在現(xiàn)階段，模具設(shè)計和制造在很大程度上仍然依靠著模具設(shè)計與制造工程師的經(jīng)驗。僅憑CAD／CAM軟件有限的數(shù)值分析功能無法為

23、用戶提供完善和正確的設(shè)計結(jié)果，軟件的智能化功能必不可少。面向制造、基于知識的智能化功能是衡量模具設(shè)計與制造軟件先進性與實用性的重要標(biāo)志之一。在模架的設(shè)計過程中實現(xiàn)了模架零件的全相關(guān)，并能自動產(chǎn)生材料明細表和供NC加工的鉆孔表格。在NC加工方面，實現(xiàn)了智能化的粗加工、加工參數(shù)的設(shè)定以及對整個加工過程進行加工結(jié)果的校驗分析，這些具有智能化的功能可以顯著地提高注塑模具的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 </p><p>　　4、模

24、具3D設(shè)計與3D分析的重要性更加明確 </p><p>　　在型腔模CAD中我國大多數(shù)企業(yè)仍然采用的是二維設(shè)計（2D），即先將3D的產(chǎn)品圖投影為若干二維視圖后，再分別對各個視圖的二維模具結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，這種沿襲傳統(tǒng)手工設(shè)計的方式已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)的要求。在本屆模展上所展示的Mold expert（Cimatron公司）、Ps-mold（達爾康公司）以及Space-E／mold（日立造船）均為采用3

25、D設(shè)計的專業(yè)注塑模設(shè)計軟件，它們在3D型腔和型芯設(shè)計的基礎(chǔ)上采用交互方法進行3D的模架配置和3D的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計，其先進性十分明顯。由于注塑模型腔復(fù)雜、鑲件多，桿件和冷卻水管布置縱橫交錯，用戶在3D設(shè)計時經(jīng)常由于顯示屏幕小、構(gòu)件多、視點變換少而感到眼花潦亂，這方面的缺點也正在克服之中。在注塑流動過程模擬軟件方面，國內(nèi)外長期使用的是基于中性層面的流動模擬軟件。這種分析模式的最大缺點是需要用戶從所生成的實體／曲面幾何模型中交互提取中性層面，操

26、作步驟繁瑣，工作量巨大，在很大程度上妨礙了流動模擬軟件的推廣和普及。雖然澳大利亞Mold－flow公司推出了中性層面自動生成工具MF／Midplane，但其覆蓋范圍不大。這次模展中展示了該公司基于實體幾何</p><p>　　表1.1國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表[3]</p><p>　　1.3我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向</p><p>　　1、提高大型、

27、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平及比例。</p><p>　　2、在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)?；诰W(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。</p><p>　　3、推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技

28、術(shù)。氣助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制體輔，而且其常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。 </p><p>　　4、開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 　</p><p>　　5、提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的

29、使用率。首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本;再次是要進一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種。</p><p>　　6、應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 </p><p>　　7、研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)

30、之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。</p><p>　　8、“十一五”期間我國塑料模具發(fā)展方向，塑料模具占模具總量近40%，而這個比例仍不斷上升。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的精密塑料模具，為電子信息產(chǎn)業(yè)和機械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，目前雖然已有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)并正在快速

31、發(fā)展，但技術(shù)水平與國外仍有較大差距，每年進口達幾億美元，因此“十一五”期間應(yīng)重點發(fā)展。</p><p>　　第2章 工藝方案分析</p><p><b>　　2.1 塑件分析</b></p><p>　　三通管工件如圖所示。它是一種常見的塑料工件，從工件本身來看，屬特小型件，其抽芯脫模機構(gòu)較為復(fù)雜，側(cè)向抽芯技術(shù)可以說是這次課題的難點零件直通管的

32、成型采用側(cè)向抽芯機構(gòu)。由于抽拔距很長普通的斜導(dǎo)桂抽芯結(jié)構(gòu)難以實現(xiàn)抽芯動作的順利完成．故采用液壓缸進行側(cè)向抽芯。因此本次畢業(yè)設(shè)計主要是針對以上問題進行模具設(shè)計，以解決實際生產(chǎn)中存在的問題。 </p><p>　　圖2.1 三通管零件</p><p>　　2.2 材料特征[4]</p><p>　　三通管所用的材料是ABS，名稱Acrylonit

33、ritle-Butadiene-Styrene copolymer,全稱丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物。它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象

34、。</p><p>　　它的使用性能方面：綜合性能好，沖擊強度高，化學(xué)穩(wěn)定好、電性能良好，尺寸穩(wěn)定性好、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。ABS樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。與372有機玻璃的熔接性良好，可制成雙色塑料，且可表面鍍鉻。還有其它主要技術(shù)指標(biāo)是熔點（℃）：130～160；抗拉屈服強度（Mpa）：50；拉伸彈性模量（Mpa）：1.

35、8×103；彎曲強度（Mpa）：80；沖擊強度（kj/m2）：261（無缺口時）、11（有缺口時）；體積電阻率為（Ωcm）：6.9×1016。ABS工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。因而ABS適用于制作一般機械零件、減摩耐磨零件、傳動零件和電訊零件。 </p><p><b>　　第三章 模擬分析</b></p><p>　　3.1

36、 澆口位置分析[5]</p><p>　　圖示3.1給出了澆口位置分布的合理程度系數(shù)。從圖示中可見最佳澆口位置于兩圓筒的相貫線處。</p><p>　　圖3.1 最佳澆口位置圖</p><p>　　圖3.1所示為推薦螺桿速率曲線。這曲線可以用于設(shè)定注塑機的螺桿在注塑過程中的運動。</p><p>　　圖3.1 螺桿速率曲線</p>

37、<p>　　圖3.2 鎖模力分析曲線</p><p>　　圖3.3所示為氣穴位置圖示。氣穴分布在三通管三個接頭上表面，在此面上開設(shè)分型面，這樣使得型腔的氣體容易排出。</p><p><b>　　圖3.3 氣穴分布</b></p><p>　　3.2 CFW分析[5]</p><p>　　圖3.4所示為xy

38、z方向上的翹曲結(jié)果。</p><p>　　圖3.4 翹曲分析結(jié)果圖</p><p><b>　　3.3 冷卻分析</b></p><p>　　圖3.5所示為冷卻溫度結(jié)果圖。冷卻劑的入口出口溫度應(yīng)當(dāng)控制在2℃～3℃之內(nèi)，本模型的差值為0.19℃，溫度差異可以接受。</p><p>　　圖3.5 冷卻劑溫度</p>

39、;<p>　　圖3.6 冷卻劑流速</p><p>　　圖3.7所示為鑄件最大溫度處，位于鑄件的分型面處。</p><p>　　圖3.7 鑄件最大溫度位置</p><p>　　3.4 成型工藝條件</p><p>　　Moldflow 會向用戶推薦經(jīng)過計算得到的成型工藝條件如下所示。推薦最大填充壓力140 MPa，推薦模具溫度為

40、60℃，推薦熔體溫度235℃。</p><p>　　第四章 零部件的設(shè)計</p><p><b>　　4.1塑件脫模斜度</b></p><p>　　據(jù)資料[6]，型腔脫模斜度范圍為40ˊ～1°20ˊ；型芯脫模斜度范圍在35ˊ～1°之間。但在設(shè)計中，開模后，塑件必然留在型腔內(nèi)，所以無需考慮型腔與型芯的脫模斜度大小。</

41、p><p><b>　　4.2排氣槽的設(shè)計</b></p><p>　　采用排氣槽排氣是最簡單可行的方法，同時利用頂桿與孔的配合間隙排氣，其間隙為0.03mm～0.05mm,不過最可靠有效的方法是在分型面上開設(shè)專用排氣槽。</p><p>　　4.3分型面的選擇及型腔布置</p><p>　　4.3.1 分型面的選擇<

42、/p><p>　　分型面的位置直接影響模具使用、制造及塑件質(zhì)量，因此必須選擇合理的分型面，一般應(yīng)考慮到的因素有：塑件形狀，尺寸厚度，澆注系統(tǒng)的布局，塑料性能及填充條件，成型效率及成型操作，排氣及脫模，模具結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，制造容易等等[7]。</p><p>　　對于該塑料制件可以有以下兩種分型面可以選擇,如圖2所示</p><p>　　a

43、 b </p><p>　　圖4.1分型面的選擇</p><p>　　對以上兩種分型面進行比較，根據(jù)分型面的選擇要求，可以看出圖b較好； </p><p>　?、?圖b所示截面作為分型面，它是塑件最大截面，大孔在開模方向上成型，而小孔在側(cè)面，便于抽芯。</p><p>　　

44、⑵ 圖a所示截面作為分型面，有兩個側(cè)孔，且側(cè)孔大而深，抽芯力較大，抽芯機構(gòu)相對復(fù)雜。</p><p>　　采用一模兩件，能夠適應(yīng)生產(chǎn)的需求，潛伏式點澆口，澆口去除方便，模具結(jié)構(gòu)孔不復(fù)雜，容易保證塑件質(zhì)量。</p><p>　　4.4注射機的選擇[8]</p><p>　　4.4.1 制件體積的計算</p><p>　　由于塑件形狀不規(guī)則，可通

45、過CAD制圖軟件pro/e對其進行體積分析，分析得其體積為：</p><p>　　V件=57.9cm3</p><p>　　=1.02～1.16g/cm3</p><p>　　澆注系統(tǒng)的體積取塑件的20%，則：</p><p>　　V澆注= V件×20%=57.9×20%=11.58cm3</p><p

46、>　　V總=2V件+ V澆注=127.37cm3</p><p>　　其總質(zhì)量為：M總= V總=127.37×1.10=140.11g</p><p>　　2.1.2注射機的選擇</p><p>　　為了保證制件的質(zhì)量，又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力，注射模一次成型的塑料重量應(yīng)在注射機理論注射量的50%～80%之間為好，則：</p><

47、p>　　V注=V總÷80%=159.22cm3</p><p>　　初選注射機型號：SZ-160/1000，由上海第一塑料機械廠生產(chǎn)的臥式塑料注射機，其相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.1。</p><p>　　表4.1 SZ-160/1000型注射機相關(guān)數(shù)據(jù)</p><p>　　4.4.2注射機校核[7]</p><p>　　1、最大注射量

48、的校核</p><p>　　模具型腔能否充滿與注塑機允許的最大注射量密切相關(guān)，設(shè)計模具時，應(yīng)保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機實際的最大注射量的范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注射機的最大注射量是起允許最大注射量（額定注射量）的80%，由此有：</p><p>　　nm1+m2≦80%m</p><p>　　式中 m1——單個塑件質(zhì)量體積</p><p&

49、gt;　　m2——澆注系統(tǒng)所需質(zhì)量或體積 </p><p>　　m——注射機允許的最大注射量</p><p>　　nm1+m2=127.37≦80%m=80%×179=143.2</p><p><b>　　符合要求</b></p><p><b>　　2、鎖模力的校核</b></p

50、><p>　　注射機鎖模力（）的校核關(guān)系式應(yīng)為：</p><p>　　= （n A1+A2）/1000</p><p>　　式中 n---型腔數(shù)目；n=2；</p><p>　　---塑料件熔體對型腔的成型壓力（MPa）；</p><p>　　A1---單個塑料件在模具分型面上的投影面積（cm2）； A1=1.9&#

51、215;2.8+3.14×（2.12-1.552）cm2=11.7 cm2</p><p>　　A2---澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（cm2）；A2=3.14×1.82=10.17 （cm2）。</p><p>　　由資料[8]查表2-2可知，ABS的熔體壓力為30/MPa。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b&

52、gt;</p><p>　　=30×（2×11.7+10.17）×102/1000=100.7 KN</p><p>　　該注射機型號的鎖模力為1000 KN＞100.7 KN</p><p><b>　　故符合要求。</b></p><p>　　3、最大注射壓力的校核</p>

53、<p>　　注射機的最大注射壓力應(yīng)大于或等于塑件成型時所需的注射壓力，即</p><p><b>　　≥</b></p><p>　　式中 ---注射機的最大注射壓力；</p><p>　　---塑料件成型時所需的注射壓力。ABS取70～90MPa；</p><p>　　---安全系數(shù)，取=1.3。&

54、lt;/p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　=1.3×80=104 MP</p><p>　　=132 MP＞104 MP </p><p><b>　　故符合要求。</b></p><p><b>　　4、模具厚度校核<

55、/b></p><p>　　由于注射機可安裝模具的厚度有一定限制，所以設(shè)計模具的閉合厚度必須在注射機允許安裝的最大模具厚度及最小模具厚度之間，即 </p><p><b>　　≤≤</b></p><p>　　式中 ------注射機合模部件允許的最小模厚（mm）；</p><p>　　---注射機允許

56、的最大模厚（mm）。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　=278 mm </b></p><p>　　滿足 =200 mm≤=278 mm≤=300 mm </p><p><b>　　故符合要求。</b></p&g

57、t;<p><b>　　5、開模行程的校核</b></p><p><b>　　單分型面注射模</b></p><p><b>　　Smax≥S=</b></p><p>　　式中 Smax ---注射機動模板的開模行程（mm）；</p>&l

58、t;p>　　---塑件頂出距離（mm）；</p><p>　　---包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得： =300 mm＞50+80+10=140 mm </p><p><b>　　滿足條件。</b></p><p>　　故可以選擇SZ-160/1000型注射機。</p

59、><p><b>　　4.5模架的選擇</b></p><p>　　本方案采用GB/T1225.6～12556.2-1990中小型標(biāo)準(zhǔn)A2型模架[9]，模具定模和動模均采用兩塊模板，設(shè)置推桿推出機構(gòu)。適用于直接澆口，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射成形模具。其模板尺寸選用355×560㎜。模具的實際閉合高度為278mm在該模架的最大閉合高度和最小閉合高度之間，符合設(shè)計要求

60、。</p><p><b>　　圖4.2 標(biāo)準(zhǔn)模架</b></p><p>　　4.6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　澆注系統(tǒng)設(shè)計是注塑模具設(shè)計中的一個重要問題。澆注系統(tǒng)的作用，是將塑料熔體順利地充滿到模腔深處，以獲得外形輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。澆注系統(tǒng)的好壞，直接影響到熔體的充填程度，氣孔的存在與否，甚至制件的工藝性能，通常要

61、求充模過程快而有序，壓力損失小熱量散失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與制品分離。</p><p>　　澆注系統(tǒng)一般均由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成[10]。 </p><p>　　4.6.1 主流道的設(shè)計</p><p>　　主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的

62、流動通道。因主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力塑料熔體要冷熱交替反復(fù)接觸，屬于易損件，對材料要求較高，所以模具的主流道部分設(shè)成可拆卸更換的主流道襯套式，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。主流道襯套設(shè)置在模具的對稱中心位置上。</p><p>　　主流道設(shè)計如圖4.3所示 ，其主要參數(shù)為：</p><p>　　d=碰嘴直徑+1mm=4mm；</p

63、><p>　　R=碰嘴球面半徑+2～3mm=13mm；</p><p><b>　　=2°～6°；</b></p><p><b>　　r=D/8；</b></p><p>　　H=（1/3～2/5） R=4mm。 圖

64、4.3 主流道</p><p>　　4.6.2分流道設(shè)計</p><p>　　選擇分流道的截面形狀為梯形。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動阻力均不大，一般可以采用下面的經(jīng)驗公式來計算截面尺寸：</p><p>　　B= =0.2654×140.11×1/2×18×1/4=6.6mm</p>&l

65、t;p>　　H=2/3B=2/3×6.6=4.4</p><p>　　其中，B—梯形的大底邊寬度（mm）</p><p>　　m—塑件的質(zhì)量（g） L—分流道的長度（mm）</p><p>　　H—梯形的高度（mm） 梯形的側(cè)面斜角a常取5°～10°</p><p>　

66、　4.6.3 澆口設(shè)計</p><p>　　澆口是塑料熔體進入型腔的閥門，對塑件質(zhì)量具有決定性的影響。為了保證三通管外觀質(zhì)量，應(yīng)設(shè)計為潛伏式澆口，這類澆口的分流道位于分型面上，而澆口本身設(shè)在模具內(nèi)的隱蔽處，塑料熔體通過型腔側(cè)面斜向注入型腔，因而塑件外表不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量及美觀效果。如圖4.4 </p><p>　　圖4.4 潛伏式澆口</p>

67、<p>　　4.7側(cè)向分型及抽芯機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　按動力來源的不同,側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)一般可分為手動,機動,氣動或液壓三類.這里我們選用的是機側(cè)向抽芯機構(gòu)中的斜導(dǎo)柱分型抽芯.</p><p>　　（1）型芯:塑件為形狀有規(guī)則排列而又難于整體加工,所以采用由多塊分解的小型芯鑲拼組合而成的組體型芯,即鑲拼組合式型芯.</p><p>　?。?

68、）脫模力(抽芯力)</p><p>　　塑件在模具中冷卻定型時，由于冷縮的原因，物料溫度降低，直至復(fù)原到常溫這個過程，尺寸逐漸減小，塑件對型芯產(chǎn)生一個包緊力。因此在塑件脫模時必須克服這一包緊力所產(chǎn)生的脫模力的阻力，塑件同時還需克服與型芯之間的黏附力和摩擦力及抽芯機構(gòu)本身所產(chǎn)生的運動摩擦合力才能將型芯脫開。這幾種合力即為脫模力M，在側(cè)抽芯動作中稱抽芯力，在頂出動作中稱頂出力[10]。</p><

69、p>　　塑件底面帶通孔的脫模力（抽芯力）的計算公式:</p><p>　　----塑件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力。一般 模內(nèi)冷卻的塑件，=(0.8-1.2)×107 pa</p><p>　　---塑件包緊側(cè)型芯成型部分的側(cè)面積，m2</p><p>　　---塑件與模體鋼材的摩擦系數(shù)，一般取=0.1-0.3</p><p>　　--

70、-脫模斜度 0°</p><p><b>　?。?）抽芯距</b></p><p>　　抽芯距是指側(cè)抽芯從成型位置側(cè)抽至不妨礙塑件頂出的位置時，側(cè)型芯所移動的距離.</p><p><b>　　(2.10)</b></p><p>　　----側(cè)向凸臺高度，</p><

71、p>　　----實際抽芯距，</p><p>　　4.8斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　本設(shè)計采用的是在中小型模具中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其臺肩部相平于模面，角度與抽拔角一致。材料多為T8、T10等碳素工具鋼，也可用20鋼作滲碳處理，由于斜導(dǎo)柱經(jīng)常于滑塊摩擦，熱處理要求硬度HRC≥55,表面粗糙度Ra≤0.8。 斜導(dǎo)柱固定部分與模板的配合精度為H7/m6的過渡配合。如圖4.5所示

72、.</p><p>　　(1)圓柱形斜導(dǎo)柱直徑的確定 圖4.5 斜導(dǎo)柱</p><p>　　圓柱形斜導(dǎo)柱直徑取決于斜導(dǎo)柱所受的彎曲力，而彎曲力又取決于抽拔力，抽拔角以及受力點的位置。</p><p>　　一般地，斜導(dǎo)柱和斜滑塊的斜孔的配合都有一定的間隙（0.2-0.4），在開模瞬間定程距為M，</p>

73、<p><b>　　(2.11)</b></p><p>　　----斜導(dǎo)柱直徑，</p><p><b>　　----抽芯力，</b></p><p>　　----受力點到固定板平面的距離, =21</p><p><b>　　----抽拔角</b><

74、;/p><p>　　---斜導(dǎo)柱鋼材的許用彎曲應(yīng)力，. 碳素鋼取=137.2</p><p><b>　　16 取20mm</b></p><p>　　(2) 斜導(dǎo)柱傾斜角的選擇</p><p>　　斜導(dǎo)柱傾斜角與斜導(dǎo)柱的有效工作長度，抽芯距,斜導(dǎo)柱完成抽芯時所需最小開模行程有關(guān)。增大，L和H減小，有利于減小模具尺寸，但斜

75、導(dǎo)柱所受的彎曲力和側(cè)抽芯時的開模力將增大；反之亦反，綜合兩方面考慮，一般最常用為</p><p><b>　　本設(shè)計取為</b></p><p>　　(3) 圓柱形斜導(dǎo)柱總長度的計算</p><p><b>　　斜導(dǎo)柱的總長度</b></p><p>　?。?～10）mm (2.13)</

76、p><p>　　----斜導(dǎo)柱總長度，mm</p><p>　　----斜導(dǎo)柱臺肩直徑，mm</p><p>　　---斜導(dǎo)柱抽拔角, °</p><p>　　----斜導(dǎo)柱固定板厚度，mm</p><p>　　----斜導(dǎo)柱工作部分直徑，mm</p><p><b>　　---

77、-抽芯距。</b></p><p>　　根據(jù)上式代入數(shù)據(jù)得：</p><p><b>　?。?～10）mm</b></p><p><b>　　≈154 mm</b></p><p>　　4.9 楔緊塊的設(shè)計</p><p>　　楔緊塊用于在模具閉合后鎖緊滑塊，承

78、受成型時塑料熔體對滑塊的推力，以免斜導(dǎo)柱彎曲變形。但是在開模時，又要求楔緊塊迅速離開滑塊，以免阻擋斜導(dǎo)柱帶動滑塊抽芯，因此楔緊塊的傾斜角度應(yīng)稍大于斜導(dǎo)柱的傾斜角度，一般取比斜導(dǎo)柱的傾斜角度大2～3度，所以選擇楔緊塊的傾斜角為22°，如圖4.6。</p><p><b>　　圖4.6 楔緊塊</b></p><p><b>　　4.10側(cè)滑塊設(shè)計&

79、lt;/b></p><p>　　滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機構(gòu)中的一個重要零件，它上面安裝有側(cè)向型芯，滑塊結(jié)構(gòu)形式有整體式和組合式。本設(shè)計采用組合式?；瑝K材料通常用45鋼或T10，T8制造，淬硬至45HRC以上，在設(shè)計中取用T8來制造，形狀尺寸如圖4.7。</p><p><b>　　圖4.7 側(cè)滑塊</b></p><p>　　4.11

80、 滑塊的導(dǎo)滑槽</p><p>　　為了滑塊的滑動，應(yīng)該設(shè)置有導(dǎo)滑槽，導(dǎo)滑槽應(yīng)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，</p><p>　　滑塊的導(dǎo)滑部分設(shè)計的長度是130mm, 超過了滑塊滑動的最大距離，因此，長度足夠，可以避免滑動時產(chǎn)生傾斜。此外，導(dǎo)滑槽應(yīng)該有足夠的耐磨性，由45鋼或T10，T8制造，硬度在50HRC以上。</p

81、><p>　　4.12 定位裝置設(shè)計</p><p>　　限位裝置起限制滑塊的滑動終止位置的作用，本設(shè)計采用彈簧鋼球式定位裝置。</p><p>　　彈簧直徑可選1～1.5mm，鋼球直徑可取5～10mm。結(jié)構(gòu)如圖4.8：</p><p>　　圖4.8 彈簧鋼球定位裝置</p><p>　　4.13 拉料桿和冷料穴設(shè)計&l

82、t;/p><p>　　冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的 動模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1～1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。本設(shè)計采用帶倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。結(jié)構(gòu)如圖4.9：</p><p>　　圖4.9 冷料穴及拉料桿</p><p>　　4.14 側(cè)型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　型

83、芯的結(jié)構(gòu)如圖4.10所示，采用燕尾形式聯(lián)結(jié)。</p><p>　　圖4.10 側(cè)型芯</p><p><b>　　4.15 推出機構(gòu)</b></p><p><b>　　1. 導(dǎo)柱、導(dǎo)套</b></p><p>　　本次設(shè)計，選用Φ=32mm、L=50mm的導(dǎo)柱以及與之配合的導(dǎo)套。如圖4.11&

84、lt;/p><p>　　2. 推管、復(fù)位桿</p><p>　　為了不影響滑塊的滑動，可布置四個直徑為Φ=20、L=130的復(fù)位桿。在合模狀態(tài)下介于滑塊導(dǎo)滑板與推板之間，利用合模力復(fù)位。開模后，塑件包緊動模型芯的力比較大，采用推管推出塑件，推出力比較平穩(wěn)，塑件不易發(fā)生變形。由于型芯結(jié)構(gòu)的特殊性，故將推管設(shè)計成圖4.12形狀。</p><p>　　圖4.11導(dǎo)柱和導(dǎo)套

85、 圖4.12 推管</p><p>　　4.16 冷卻系統(tǒng)的計算</p><p>　　4.16.1模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　因ABS要求的模溫為40～70攝時度，不超過80攝時度，故無須設(shè)置加熱裝置。</p><p>　　4.16.2模具系統(tǒng)的熱平衡計算[7]</p><

86、p>　　進行注射過程熱平衡計算，就是計算單位時間內(nèi)熔體固化放出熱量等于冷卻水所攜走的熱量 </p><p>　　式中： ---塑料熔體每小時冷卻固化所放出的熱量（KJ/h）；</p><p>　　---每小時注射次數(shù)；</p><p>　　---每次注射的塑料用量（Kg）；</p><p>　　---每小時注射的塑料量（Kg

87、）</p><p>　　---每千克塑料熔體凝固時放出熱焓量（KJ/Kg）；</p><p>　　由資料[11]表4.9-1得=400 KJ/Kg。</p><p>　　設(shè)注射周期為60s，則 n=3600/60=60</p><p>　　=400×60×0.14≈3360KJ·h-1</p>&

88、lt;p>　　冷卻水每小時從模具攜走熱量 </p><p>　　式中 ---冷卻水每小時的用量（kg/h）；</p><p>　　---冷卻水的比熱容，4.187KJ/Kg·ºC；</p><p>　　---模具的出水溫度ºC；</p><p>　　---模具的進水溫度ºC。<

89、;/p><p>　　由熱平衡條件=可得：</p><p>　　其中，取為28ºC；為22ºC；</p><p>　　則 = ≈133.75 （kg/h）</p><p><b>　　湍流計算</b></p><p>　　經(jīng)計算保證冷卻水在水管中處于湍流狀

90、態(tài)，從而獲得冷卻水的體積流量，并確定相應(yīng)的管徑，由水的密度=和每小時用水量，可換算得</p><p>　　冷卻水的體積流量 == （）</p><p><b>　　=≈0.0022</b></p><p>　　由資料[11]表4.9-2查得：冷卻水管的直徑為 。</p><p>　　則冷卻水流速

91、 （）</p><p><b>　　=0.0202</b></p><p><b>　　≈2.78 </b></p><p><b>　　冷卻面積計算</b></p><p>　　以冷卻水的平均溫度=25℃查資料表4.9-3得冷卻水物理性質(zhì)參量的函數(shù)=6.48。由式

92、 =40118.5℃</p><p>　　則所需冷卻面積 Φ=</p><p>　　則所需冷卻面積 Φ=</p><p>　　代入數(shù)據(jù) Φ=0.00335m2</p><p>　　模具應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)為 n===0.75 取n=1。</p>

93、;<p>　　所以在分型面兩側(cè)各布置了一尺寸為ф4，長度355mm的冷卻管道，足以使塑件及模具達到冷卻要求，具體位置如圖4.13。</p><p>　　圖4.13 冷卻水道布局圖</p><p><b>　　第五章 總裝配圖</b></p><p>　　設(shè)計完所有的零部件最后總裝配圖如圖4.3所示。</p><

94、p>　　整個工作過程如下：模具開啟后，制件的上半部分從定模板27中脫出，拉料桿17將澆注系統(tǒng)拉出，同時斜導(dǎo)柱4帶動滑塊1向兩側(cè)分開，模具開啟到一定程度時，定模板27推動復(fù)位桿14，由復(fù)位桿14帶動推管固定板22，帶動推管16將制件和余料出。</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　本模具的分型面的選擇為后面的設(shè)計工作帶來了很大方便，由于

95、采用了比較合理的分型方案，在整個模具中只用了兩個滑塊，而沒有采用過多的側(cè)向分型。由于分型面的位置適中使得冷卻系統(tǒng)在豎直方向上有充足的空間。又因為冷卻系統(tǒng)與其它系統(tǒng)是參照布局的，這樣冷卻系統(tǒng)就可以輕易地穿叉于其它系統(tǒng)之間?？梢?，模具的各系統(tǒng)互不干涉，整個模具結(jié)構(gòu)又很緊湊，減少了模具的整體體積。從總體上看模具的設(shè)計是合理的，并在生產(chǎn)實際中得到應(yīng)用。 </p><p>　　這次的設(shè)計是本人第一次獨立完成的一套較為專業(yè)的

96、模具，設(shè)計過程中，從選材到確定模板尺寸到螺釘?shù)倪x用，均為個人完成，真正做到了將理論知識與實踐相結(jié)合，讓我對模具設(shè)計進一步有了較為系統(tǒng)的了解，這對我即將參加工作起了很大的幫助，同時也深深的感覺到，要想做個出色的模具設(shè)計師，一定還要好好的學(xué)習(xí)，努力的工作，不斷的掌握新的知識，增加工作經(jīng)驗。</p><p>　　此模具為典型的雙脫模機構(gòu)注塑模具。設(shè)計的重點和難點在于制品的形狀為細長圓管形，其外圓分布有六個直徑較大且壁薄

97、的凸緣，這使制品的成型有一定的難度，故設(shè)置了多個點澆口，另外由于其型芯太長，在型芯的定位方面也產(chǎn)生了一定的難度，由于制品允許存在工藝孔，故設(shè)置了多個支撐桿以加固型芯，同時抽芯與制品成型不能一起進行，需另外用專業(yè)抽芯夾具抽芯。</p><p>　　設(shè)計過程中，遇到了很多問題，如型芯的定位，澆口凝料的去除，制件的脫出及合模的導(dǎo)向和復(fù)位，這些也是本設(shè)計的重點和難點。</p><p><b&

98、gt;　　致 謝</b></p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　王文俊.實用塑料成型工藝.北京：國防工業(yè)出版社.1999.</p><p>　　吳崇鋒 實用注塑模CAD/CAE/CAM技術(shù).北京：中國輕工業(yè)出版社.2000.</p><p>　　黃虹. 塑料成型加工與

99、模具. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2003</p><p>　　張孝民. 塑料模具設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社.2003</p><p>　　單巖 王蓓 王剛.Moldflow分析技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社.2004.</p><p>　　齊衛(wèi)東.模具設(shè)計與制造.北京：高等教育出版社.2004.</p><p>　　張國強. 注塑模設(shè)計與生產(chǎn)

100、應(yīng)用. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2005</p><p>　　王衛(wèi)衛(wèi).材料成型設(shè)備.北京：機械工業(yè)出版社.2005</p><p>　　唐志玉. 塑料模具設(shè)計師指南 . 北京 ：國防工業(yè)出版社，1999</p><p>　　屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社.2002</p><p>　　塑料模設(shè)計手冊編寫組.塑料模設(shè)計手