草坪塑料網(wǎng)格磚模具設(shè)計及型腔仿真加工說明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1前言1</b></p><p><b>　　1.1課題內(nèi)容1</b></p><p><b>　　1.2課題背景1</b></p><p>　　1.3模具國內(nèi)外發(fā)展概況

2、1</p><p>　　1.4課題的來源及要求2</p><p>　　2模具方案及制品設(shè)計3</p><p>　　2.1總體方案設(shè)計3</p><p>　　2.2塑件的測繪3</p><p>　　2.3塑件的造型4</p><p>　　2.4塑件的材料選擇與分析4</p>

3、<p>　　2.5塑件尺寸精度5</p><p>　　2.6模具材料的選擇5</p><p>　　2.7型腔數(shù)目的確定6</p><p>　　2.8注射機的選擇6</p><p><b>　　3具體設(shè)計說明7</b></p><p>　　3.1分型面的確定7</p&

4、gt;<p>　　3.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計9</p><p>　　3.3主流道的設(shè)計9</p><p>　　3.4分流道的設(shè)計9</p><p>　　3.5澆口套的設(shè)計10</p><p>　　3.6冷卻裝置設(shè)計10</p><p>　　3.7推出機構(gòu)設(shè)計10</p><p&g

5、t;<b>　　3.8推桿11</b></p><p>　　3.9 導(dǎo)向裝置11</p><p>　　3.10凸凹模結(jié)構(gòu)形式11</p><p>　　3.11 注射機技術(shù)參數(shù)的校核12</p><p>　　3.12零件強度計算及校核13</p><p>　　3.13模具的三維造型15&

6、lt;/p><p>　　3.13.1典型零件的造型造型15</p><p>　　3.13.2模架的三維造型15</p><p>　　4 型腔工藝分析及加工仿真16</p><p><b>　　5 結(jié)論20</b></p><p><b>　　參考文獻21</b><

7、/p><p><b>　　致謝22</b></p><p>　　附錄.................................................................. 23</p><p>　　草坪塑料網(wǎng)格磚模具設(shè)計及型腔仿真加工</p><p>　　摘要：注塑模具是現(xiàn)在所有塑料模具中使用

8、最廣的模具，能夠成型高精度的復(fù)雜塑料制品。本課題是對草坪塑料網(wǎng)格磚模具設(shè)計及型腔仿真加工。</p><p>　　考慮到該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動脫模，可采用點澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。由于該塑件較大且為網(wǎng)格狀，所以模具采用一模一腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用點澆口，并采用四點進料，以利于充滿型腔。為了使動、定模能夠準(zhǔn)確地動作,導(dǎo)向定位機構(gòu)利用導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合?？紤]到零件的位置關(guān)系,冷卻水道采

9、用循環(huán)式分布，以便冷卻均勻、快速。采用Pro／E來實現(xiàn)草坪塑料網(wǎng)格磚三維設(shè)計及模具成型零件設(shè)計，分析制件的成型質(zhì)量和完成分型面的設(shè)計，再采用cimatron來實現(xiàn)其數(shù)控仿真的加工。在產(chǎn)品設(shè)計及模具裝配過程中，輔助以必要的理論計算，將數(shù)字化設(shè)計與理論計算結(jié)合起來，可以大大縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、模具設(shè)計周期，提高產(chǎn)品設(shè)計及模具設(shè)計的準(zhǔn)確性、產(chǎn)品成型質(zhì)量，降低產(chǎn)品研發(fā)、模具設(shè)計成本。</p><p>　　通過合理的設(shè)計，本

10、模具滿足生產(chǎn)與應(yīng)用的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：注塑模具；型腔仿真加工；Pro/E</p><p>　　The Design and Simulation </p><p>　　Processing of Mold for Lawn plastic mesh brick </p><p>　　Abstract：At present

11、,injection molding is the plastics mould that has being used most extensively , it can mold the high accurate and complex plastic product. The Subject is about the design of the Lawn plastic mesh brick and simulation pro

12、cessing.</p><p>　　Taking into account the mass production of the product, so the design of injection molds to have higher efficiency and gating system to automatically release, available at gate automaticall

13、y Demoulding structure. As the plastic parts and for the larger grid, so the use of a mold of a mold cavity, gate using the form at the gate, and the use of four-point feed in order to facilitate the full cavity. In orde

14、r to move, set mode to accurately action-oriented institutions to make use of positioning g</p><p>　　Through the rational design, the mold is content to the requirements of the production and application.<

15、;/p><p>　　Key words: injection mould；simulation processing；Pro/E</p><p><b>　　1 前言</b></p><p><b>　　1.1 課題內(nèi)容</b></p><p>　　草坪塑料網(wǎng)格磚模具設(shè)計及型腔仿真加工。</p&g

16、t;<p><b>　　1.2 課題背景</b></p><p>　　由于塑料材料具有許多優(yōu)點，目前正逐漸成為金屬材料的良好代用材料，在很多領(lǐng)域都出現(xiàn)了金屬材料塑料化的趨勢。作為注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平的高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速度。隨

17、著塑料新品種的不斷出現(xiàn)以及塑料制品在結(jié)構(gòu)、外觀上要求的日益提高，使產(chǎn)品的設(shè)計和模具設(shè)計過程變得越來越復(fù)雜。而傳統(tǒng)的模具設(shè)計是在二維環(huán)境下采用手工繪圖的方式進行的，已經(jīng)很難滿足這種發(fā)展變化的需要。過去模具設(shè)計工作主要依靠設(shè)計人員的經(jīng)驗，模具的加工制造又在很大程度上依賴于生產(chǎn)者的操作技能，因此存在模具設(shè)計水平低、加工質(zhì)量差、生產(chǎn)周期長、使用壽命短等缺陷。</p><p>　　注塑模具CAD／CAM技術(shù)的應(yīng)用，從根本上

18、改變了傳統(tǒng)的塑料產(chǎn)品開發(fā)和模具加工方式，大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短了開發(fā)周期、降低了生產(chǎn)成本、強有力地推動了模具工業(yè)的發(fā)展。一些大型的商品化CAD／CAM 軟件，如Pro／Engineer、Unigraphics II、Cimatron、MoldFlow等，都已開發(fā)出專門用于注塑模具設(shè)計的功能模塊，為模具設(shè)計提供了十分方便的工具。有資料統(tǒng)計表明，采用CAD技術(shù)可以使模具設(shè)計時間縮短50％。在歐美一些工業(yè)發(fā)達的國家，CAD／CAM已經(jīng)成

19、為模具行業(yè)一種普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段。在模具設(shè)計中采用三維CAD軟件的企業(yè)已經(jīng)接近90％。目前，國內(nèi)也有不少企業(yè)開始應(yīng)用CAD軟件進行模具設(shè)計。</p><p>　　Pro／E等軟件在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用，成功地彌補了傳統(tǒng)設(shè)計方法的不足，制品幾何造型、分型面的創(chuàng)建、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，都是基于同一數(shù)據(jù)庫進行的，既方便，又易保證制品的精度。</p><

20、;p>　　1.3 模具國內(nèi)外發(fā)展概況</p><p>　　a產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，特別是家電、汽車、IT行業(yè)市場競爭的加劇，使模具制造業(yè)得到迅猛的發(fā)展。</p><p><b>　　%[:i:L</b></p><p>　　Qlp*kE Y-d a nVw c在同外工業(yè)發(fā)達國家，模具制造業(yè)已成為一個專門的行業(yè)，其標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商

21、品化程度高，模具行業(yè)儼然已經(jīng)成為一個高技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。模具行業(yè)大量采用先進的技術(shù)和設(shè)備，新材料、新的熱處理工藝不斷涌現(xiàn)，特別是IT業(yè)的迅猛發(fā)用使計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design ，簡稱CAD）和輔助制造（Computer Aided Manufacturing，簡稱CAM）在模具行業(yè)廣泛應(yīng)用。 有專家預(yù)測，不遠(yuǎn)的將來，中國將成為世界最大的制造中心，這給我國的模具行業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機遇。因此，加快

22、高技術(shù)設(shè)備如數(shù)控加工、快速制模、特種加工在模具行業(yè)中的應(yīng)用，加大新興CAD/CAM技術(shù)在模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用比例，加速模具新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料的研究和強化模具高技術(shù)人員的培養(yǎng)，已成為我國模具行業(yè)再上一個新臺階的關(guān)鍵。</p><p>　　1.4 課題的來源及要求</p><p>　　a課題來源于鹽城市羽佳塑料制品廠。</p><p>　　b課題研究的主要內(nèi)容：&

23、lt;/p><p>　?。?）產(chǎn)品的注塑加工工藝</p><p>　?。?）制品測繪、工程圖繪制、三維造型及結(jié)構(gòu)優(yōu)化</p><p>　?。?）制品模具設(shè)計（全套工程圖及三維造型）</p><p>　?。?）上下型腔的加工工藝分析、工藝規(guī)程、數(shù)控仿真加工及下型腔的工藝卡片。</p><p>　　2模具方案及制品分析<

24、/p><p>　　2.1 總體方案設(shè)計</p><p>　　首先是對塑件進行測繪，然后后用Pro／E軟件進行三維造型。主要采用拉伸、旋轉(zhuǎn)、螺旋掃描、等步驟造型。造型結(jié)束后進行模具設(shè)計。考慮到生產(chǎn)批量和經(jīng)濟效益，還有塑件的精度等級，本模具采用一模四腔。下面選擇注塑機，主要從注射量等方面進行考慮。要確保塑件及澆注系統(tǒng)所需的注射量不超過注射機最大容量的80％。接著對各個系統(tǒng)進行設(shè)計，首先是澆注系統(tǒng)。

25、澆注系統(tǒng)分為主流道、分流道、澆口、冷料穴等。主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線應(yīng)在同一條直線上。另外由于主流道與高溫高壓的熔融塑料接觸所以外面要加個澆口套。澆口套要進行淬火處理，這樣可以延長模具的使用壽命。分流道的半徑與塑料種類和所需熔融塑料的體積有關(guān)，一般直徑為8～12mm。本模具設(shè)計取10mm。主流道與分流道采用圓角過渡，這樣可以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。分流道的布置要均勻處理，確保熔融塑料由主流道到各分流道的距離相等。分流道表面不

26、必很光，可以使熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流道與澆口采用圓弧過渡，有利于熔料的流動及填充。澆口主要有兩個作用，一是起控制作用，二是壓力撤銷后封鎖型腔，不產(chǎn)生倒流。冷料穴主要是避免冷料進入型腔影響塑件的質(zhì)量和堵塞澆口</p><p><b>　　2.2 塑件的測繪</b></p><p>　　塑件為草坪塑料網(wǎng)格磚，材料為ABS，用游標(biāo)卡尺對零件進行測繪。我們最

27、終所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我們所取的塑件是模具生產(chǎn)出來的千千萬萬個塑件中的一個，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會產(chǎn)生一定的變形，因此對該零件的測量數(shù)值需要進行分析處理。如對塑件較大尺寸誤差的進行修正，對相同形狀處所測不同尺寸的取均值進行圓整，然后繪出零件的草圖。由于條件限制所以采用多次取斷面進行測量的辦法。</p><p>　　量具：游標(biāo)卡尺（0～300、0.02），曲線測量儀等<

28、/p><p><b>　　注意做到以下幾點：</b></p><p>　　a、測繪過程中必須把被測物體放在工作平面上；</p><p>　　b、采用多次測量求平均值；</p><p>　　c、正確地讀取數(shù)據(jù)。</p><p>　　測量的主要尺寸如下圖：</p><p>　　圖2

29、-1 塑件的主要尺寸</p><p><b>　　2.3 塑件的造型</b></p><p>　　零件測繪草圖出來以后，應(yīng)該根據(jù)零件的測繪圖，對零件的進行三維造型。三維造型可以選用Pro／E軟件，三維造型的所有參數(shù)與測繪的數(shù)據(jù)一致。首先打開三維軟件Pro／E，進入零件設(shè)計界面，點擊拉伸，旋轉(zhuǎn)，掃描， 混合，造型等命令繪制三維圖形。</p><p&

30、gt;　　由Pro／E軟件的計算功能得塑件尺寸為：</p><p>　　該塑件外形尺寸為300mm×300mm×35mm，根據(jù)上述的方法繪制的制品的零件圖如下：</p><p>　　塑件的三維造型如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 塑件的三維造型</p><p>　　2.4 塑件的材料選擇與分析</p&

31、gt;<p><b>　　a塑件的材料選擇</b></p><p>　　聚丙烯：密度小，強度、剛度、硬度耐熱性好。</p><p><b>　　b塑件的材料分析</b></p><p>　　聚丙烯：簡稱PP，由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。PP是一種半結(jié)晶性材料。有等規(guī)物、無規(guī)物和間規(guī)物三種構(gòu)型，工業(yè)產(chǎn)品以

32、等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi)。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化,故熔點高達167℃,耐熱,制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點。密度0.90g/cm3,是最輕的通用塑料。耐腐蝕,抗張強度30MPa，強度、剛性和透明性都比聚乙烯好。</p><p><b>　　特點：</b></p><p>　　無毒、無味，密度小，強度、剛度

33、、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100度左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時變脆、不耐磨、易老化。適于制作一般機械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、堿有機溶劑對它幾乎不起作用，可用于食具。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　耐低溫沖擊性差，較易老化，但可分別通過改性和添加抗氧劑予以克服。</p>

34、<p><b>　　成型性能：</b></p><p>　?。?）結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解。</p><p>　?。?）流動性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形。</p><p>　　（3）冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低溫高壓時容易取向,模具溫度低于

35、50度時,塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,流痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形。</p><p>　　（4）塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中。</p><p>　　2.5 塑件尺寸精度</p><p>　　塑件的尺寸精度一般是根據(jù)使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能及成型工藝的特點。作為草坪塑料網(wǎng)格磚，要求外表面光滑，既不會在使用過程中對人造成傷害，還要必須

36、考慮其外形的美觀。因此該塑件取精度等級為6級。</p><p>　　2.6 模具材料的選擇</p><p>　　塑料模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，組成一套模具的零件數(shù)目較多，而且由于各零件在工作中所處的地位、作用不同，對材料的性能要求也不同。總的說來，用于制作塑料模具的材料，在質(zhì)量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性，其次是有一定的強度和韌性，再次是易于加工。因此，應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)、性能要求和使用條件、模

37、具的制造方法，合理地選用模具材料。根據(jù)文獻[6]中的P546，模具中各個零件的材料選擇如下：</p><p>　　（1）導(dǎo)向零件的材料選擇 包括導(dǎo)套和導(dǎo)柱，由于在開、合模時有相對運動，成型過程中要承受一定的壓力，或偏載負(fù)荷，因此要求表面耐磨性好，心部具有一定的韌性，本設(shè)計中的導(dǎo)向零件選用T10A，經(jīng)過滲碳淬火后表面硬度應(yīng)達到50-55HRC；</p><p>　?。?）澆注系統(tǒng)零件的材料選

38、擇 包括澆口套，拉料桿等，要求具有良好的耐磨表面、耐蝕性和熱硬性，本設(shè)計中的澆注系統(tǒng)零件選用T10A，經(jīng)過滲碳淬火后表面硬度應(yīng)達到50-55HRC；</p><p>　?。?）頂出機構(gòu)零件的材料選擇 包括頂桿和復(fù)位桿，要求表面耐磨性好，并具有足夠的機械強度，本設(shè)計中推桿選用45鋼,淬火處理后表面硬度達到40-45HRC；復(fù)位桿選用T10A，淬火處理后表面硬度達到50-55HRC；</p><p

39、>　?。?）模體零件的材料選擇 包括各種模板、推板、固定板、墊塊等，這些零件要求具有足夠的機械強度，在本設(shè)計中選用45鋼，經(jīng)淬火處理后表面硬度達到40-45HRC，可滿足上述要求；</p><p>　?。?）定位零件的材料選擇 包括定位銷和螺釘，要求其具有足夠的機械強度，耐磨性好，考慮上述要求，定位銷選用T10A，并表面淬火使硬度達到50-55HRC；螺釘選用45鋼。</p><p>

40、;　　2.7型腔數(shù)目的確定</p><p>　　型腔數(shù)越多時，精度也相對地降低。這不僅由于型腔加工精度的參差，也由于熔體在模具內(nèi)的流動不勻所致。所以精密塑件盡量不用多腔模形式。按照SJ/T 10628—95標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的1、2級超精密級塑件，宜一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少時可以一模二腔。3、4級的精密級塑件，宜一模四腔以內(nèi)。由于該塑件較大，所以模具采用一模一腔結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.8 注

41、射機的選擇</p><p>　　由于型腔數(shù)目與所使用的注射機的參數(shù)有關(guān)，而工廠里的注射機的規(guī)格又是確定的，根據(jù)文獻[6]中的P574，表5-29 常用注射機技術(shù)規(guī)格及特性中查出,使用的注射機型號為JPH250C。</p><p><b>　　注塑機的參數(shù)如下：</b></p><p>　　注塑機最大注塑量 ：1050 cm3 <

42、/p><p>　　鎖模力：2500 KN</p><p>　　注塑壓力：137MPa </p><p>　　最小模厚：220 mm</p><p>　　模板行程：830 mm </p><p>　　注塑機定位孔直徑：φ150 mm</p><p&g

43、t;　　噴嘴前端孔徑：φ4 mm </p><p>　　噴嘴球面半徑：SR15 mm </p><p>　　注塑機拉桿的間距：560×510 mm</p><p><b>　　3 具體設(shè)計</b></p><p>　　3.1 分型面的確定</p><p>　　

44、a分型面的確定要遵守以下原則：</p><p>　?。?）分型面塑件應(yīng)盡可能留在動?；蛳履?，以便從動?；蛳履ｍ敵?，簡化模具結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）分型面塑件留于動模時，應(yīng)考慮最簡頂出形式，簡化模具結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）塑件有側(cè)抽芯時，應(yīng)盡可能放在動?；蛳履２糠?，避免定?；蛳履?cè)抽芯。</p><p>　?。?）塑件有多組

45、抽芯時，應(yīng)盡量避免長端側(cè)抽芯。</p><p>　?。?）頭部有圓弧的塑件，采用圓弧部分分型會損傷塑件外觀。一般應(yīng)選擇在頭部下端分型。</p><p>　?。?）一般塑件分型面的選擇，應(yīng)考慮到塑件的外觀，盡量避免塑件表面留有分型痕跡。</p><p>　?。?）有同心度要求的塑件，應(yīng)盡可能將型腔設(shè)在同一分型面上。</p><p>　?。?）一

46、般分型面應(yīng)盡可能設(shè)在塑料流動方向的末端，以利于排氣。</p><p>　　本模具設(shè)計分型面選擇如下圖所示：</p><p>　　圖3-1 分型面位置</p><p><b>　　b分型結(jié)構(gòu)的設(shè)計</b></p><p>　　本模具采用兩次分型，結(jié)構(gòu)如下圖：</p><p>　　a)第一次分型拉斷

47、點澆口</p><p>　　b)繼續(xù)分型，定模上的刮板刮脫澆道凝料</p><p>　　c）第二次分型，動定模分開</p><p><b>　　d）頂出塑件</b></p><p>　　3.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后，到進入模具型腔以前所流經(jīng)的一段

48、路程的總稱。澆注系統(tǒng)是由主流道、分流道、進料口、冷料穴等組成。根據(jù)文獻[6]中的P559，在設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮以下設(shè)計原則：</p><p>　　（1）澆口要設(shè)在不影響塑件外觀質(zhì)量的地方及部位；</p><p>　?。?）澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)塑料的成型特性，以保證成型周期及塑件質(zhì)量；</p><p>　　（3）澆注系統(tǒng)根據(jù)型腔數(shù)的多少和布局確定；</p>

49、<p>　?。?）澆注系統(tǒng)根據(jù)成型塑件的形狀及尺寸確定；</p><p>　?。?）澆注系統(tǒng)盡量采用短流程，以減少熱量和壓力的損耗及節(jié)約原材料；</p><p>　?。?）澆注系統(tǒng)應(yīng)有利于良好的排氣，并防止型芯的變形及嵌件的位移；</p><p>　?。?）澆注系統(tǒng)的確定應(yīng)考慮注射機的安裝尺寸，防止單邊安裝。</p><p>　　3

50、.3 主流道的設(shè)計</p><p>　　主流道為從注射機噴嘴開始到分流為止的熔融塑料的流動通道。它與注射機噴嘴在同一直線上。本模具設(shè)計采用澆口套的形式鑲?cè)肽０逯?。為防止?jié)部谔妆蛔⑸錂C噴嘴撞傷，應(yīng)采取淬火處理使其具有一定的硬度。</p><p>　　為防止注射機噴嘴與澆口套兩部分相接觸處由于有間隙而產(chǎn)生的溢料，澆口套的球半徑應(yīng)比噴嘴的球半徑大2mm～5mm，主流道的小端尺寸應(yīng)比噴嘴孔尺寸稍大

51、，這樣可以使噴嘴與澆口套對位容易。本模具設(shè)計采用的注射機是JPH250C，其噴嘴球徑為15mm，取澆口套的球半徑為18mm。另外，為使?jié)部谔字械乃芰先菀酌撾x主流道，應(yīng)設(shè)有脫模斜度，這個斜度一般最小不小于1°，最大不超過4°。主流道的脫模斜度不能過大，否則在注塑時會產(chǎn)生渦流和流速過慢等現(xiàn)象。主流道應(yīng)保持光滑的表面，避免留有影響塑料流動和脫模的尖角毛刺等。</p><p>　　3.4 分流道的設(shè)計

52、</p><p>　　分流道是指主流道與澆口(進料口)之間的一段通道。分流道的表面不必要求很光，因為分流道表面不很光滑，能使熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流道的截面宜采用梯形及圓形截面，其作用是通過流道截面及方向變化，使熔料能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向注入型腔。設(shè)計時，分流道應(yīng)平衡布置，特別是對于多型腔模具，應(yīng)盡量使其布置均衡，使熔料幾乎能同時到達每個型腔的進料口。并且，分流道截面積應(yīng)為各進料口截面積之和，各分流道的

53、截面積和長度應(yīng)與塑件相適應(yīng)，即大塑件取大截面短流道，小塑件取小截面長流道，以保證成型不同形狀和重量的塑件時所有型腔能同時充滿。本模具設(shè)計中所有型腔體積相同，所以分流道設(shè)計采用等截面和等距離。如果各型腔體積形狀不相等，則分流道設(shè)計必須在流速相等的條件下，采用不等截面來達到流量不等，這樣也可以達到同時填充的目的。同時，還要用改變流道長度的辦法來調(diào)節(jié)阻力大小，以保證各個型腔同時填充。本設(shè)計中，分流道的排列方式是H形排列，以保證所有型腔同時充滿

54、。根據(jù)文獻<<模具設(shè)計與加工速</p><p>　　查手冊>>中的P561，分流道直徑計算如下： </p><p>　　分流道直徑 （3-6）　　 </p><p>　　式中 D——主流道的大端直徑</p><p><b>　　3.5 澆口的設(shè)計</b&

55、gt;</p><p>　　澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短通道。它的作用是增加和控制塑料進入型腔的流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料，以保證充填實，確保制品質(zhì)量。澆口類型的選擇取決于制品外觀的要求、尺寸和形狀的制約以及所使用的塑料種類等因素。</p><p>　　澆口的截面積一般為分流道截面積的3% -9%，截面形狀多為矩形或圓形，澆口的長度約為1-1.5mm。在設(shè)計澆口時，應(yīng)取較小值，以便在

56、試模時加以逐步修正。</p><p>　　3.6 冷卻裝置設(shè)計</p><p>　　本機構(gòu)的冷卻裝置采用環(huán)形冷卻水道，如圖：</p><p>　　圖3-5 冷卻水道的設(shè)計</p><p><b>　　3.7推出機構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　推出機構(gòu)的作用是塑件成型后，順利地把塑件及澆道凝料

57、推出模外。推出機構(gòu)一般由推桿、推管、推板、推桿固定板等零件組成。在設(shè)置推出機構(gòu)時，首先需要確定當(dāng)模具開啟后，制品的留模形式（留動模部分或留定模部分），推出機構(gòu)必須是建立在制品所滯留的模具部分中。通常，由于注塑機的推出機構(gòu)設(shè)置在動模板一側(cè)，因此大多數(shù)模具的推出機構(gòu)是安裝在動模中的。根據(jù)文獻[6]中的P590-P593。</p><p>　　a推出機構(gòu)的設(shè)計原則：</p><p>　　(1)模

58、具的推出機構(gòu)必須有足夠的強度及剛度，使塑件出模后不致于變形；</p><p>　　(2)推力要均勻。推力面盡可能要大，其推力應(yīng)設(shè)計在塑件承受力較大的地方如筋部、凸緣及殼體壁部等部位；</p><p>　　(3)推件不應(yīng)設(shè)計在零件外表面，以免影響塑件外觀質(zhì)量；</p><p>　　(4)推出系統(tǒng)要動作靈敏可靠、動作平穩(wěn)并便于更換與維修。</p><

59、p><b>　　b推出機構(gòu)的類型：</b></p><p>　　(1)推桿推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點：塑件成型后，能一次被推出。設(shè)計要點：推桿的直徑不要過細(xì)，應(yīng)有足夠的強度承受推力；推桿的端面應(yīng)距離型腔或鑲件的平面0.08-0.1mm；推桿應(yīng)作淬硬處理。</p><p>　　(2)推管推出機構(gòu) 適用于環(huán)形、桶形塑件或塑件上中心帶孔部分的頂出，過薄的塑件盡量不要用這種機構(gòu)

60、，因為過薄的推管加工困難，且易損壞。</p><p>　　(3)推板推出機構(gòu) 其主要特點是在制件表面不留下頂出痕跡，同時塑件受力均勻，頂出平穩(wěn)，適用于各種容器、桶形制品及中心帶孔塑件。</p><p>　　(4)氣壓推出機構(gòu) 它是推出薄壁深腔殼型塑件最簡單有效的方法，特別是成型車間設(shè)有壓縮空氣管路，采用此法更加經(jīng)濟合理。</p><p>　　(5)推塊推出機構(gòu) 中間

61、有孔的平塊狀帶凸緣塑件，易采用這種機構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)形式及與推出板的固定方法與推桿相似。</p><p>　　根據(jù)以上原則及推出機構(gòu)的類型，以及制品的結(jié)構(gòu)特征，選用推桿推出機構(gòu)。</p><p><b>　　3.8 推桿</b></p><p>　　推桿多為圓形結(jié)構(gòu)，細(xì)長桿可將后部加粗成臺階形，配合間隙要求小的推桿，其推桿端部應(yīng)設(shè)計成錐形。頂桿應(yīng)盡

62、量短，推出時，一般將塑件推到高于型腔（或型芯）10mm左右即可。推桿的端面應(yīng)高出所在型腔的底面或型芯頂面0.05-0.1mm。推桿與其配合孔采用H6/f6配合，保持一定同軸度。推桿數(shù)量在保證推出前提下，越少越好。</p><p>　　推桿需要進行淬火處理，使其具有足夠的強度和耐磨性。本設(shè)計采用φ15mm的圓形推桿。</p><p><b>　　3.9 導(dǎo)向裝置</b>

63、</p><p>　　導(dǎo)向裝置的作用是：當(dāng)動模與定模合模時，導(dǎo)向裝置先進行導(dǎo)向，型腔與型芯再合模，這樣可避免型芯與型腔發(fā)生碰撞而損壞。同時，保證了型芯及型腔的相對位置，兼起定位作用及承受一定的側(cè)壓力作用。導(dǎo)向裝置包括兩個部件，即導(dǎo)柱和導(dǎo)套，導(dǎo)柱一般安裝在動模上，導(dǎo)套安裝在定模上。有時，也可將導(dǎo)柱安裝定模上，導(dǎo)套安裝在動模上，或在動模上設(shè)計導(dǎo)套孔，用導(dǎo)柱直接導(dǎo)向。在本設(shè)計中，導(dǎo)套安裝在定模上，導(dǎo)柱安裝在動模上，在合

64、模時進行導(dǎo)向定位。 </p><p>　　3.10 凸、凹模結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　對于極為簡單的形狀可以采用整體式的凸?；虬寄Ｍ?，往往采用拼鑲方法組合成凸?；虬寄?。本模具采用整體式。</p><p>　　3.11 注射機技術(shù)參數(shù)的校核</p><p>　　由于每副模具都只有安裝在與其相適應(yīng)的注塑機上進行生產(chǎn)，因此模具設(shè)計與所用的注射

65、機關(guān)系十分密切。根據(jù)文獻[5]中的P575-P576，注射機的基本技術(shù)參數(shù)校核如下：</p><p><b>　　a最大注塑量校核</b></p><p>　　注塑機的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好在注塑機的最大注塑量的80%。</p><p>　　所以，選用的注塑機最大注塑量應(yīng) 0.8

66、</p><p>　　式中：V機——注塑機的最大注塑量，單位cm3。</p><p>　　V塑件——塑件的體積，單位cm3，該產(chǎn)品 V塑件=614 cm3 。</p><p>　　V澆——澆注系統(tǒng)體積，單位cm3，該產(chǎn)品V澆= 198 cm3 。</p><p>　　故 （cm3）</p><p>　　而我們選

67、定的注塑機注塑量為：1050 cm3 所以滿足要求。</p><p><b>　　b鎖模力校核</b></p><p><b>　　F鎖機> P模A</b></p><p>　　P?！廴谛土显谛颓粌?nèi)的壓力，（20～40Mpa）</p><p>　　A——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和

68、 經(jīng)計算為36145 mm2 </p><p>　　F鎖機——注塑機的額定鎖模力</p><p>　　故 F鎖機> P模A=40×36145=1445.8（KN）</p><p>　　我們選定的注塑機為：2500(KN) 滿足要求。</p><p>　　c模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核</p>&

69、lt;p>　　(1)模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相適合 </p><p>　　即模具長×寬<拉桿面積 </p><p>　　模具的長×寬為550×500 < 注塑機拉桿的間距560×510</p><p>　　(2)模具閉合高度校核</p><p>　　模具實際

70、厚度 H模＝415 mm </p><p>　　注塑機最小閉合厚度 H最小=220</p><p>　　即 H模>H最小 故滿足要求。</p><p><b>　　d開模行程校核</b></p><p>　　我們所選用的注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān)(如全液壓合模機構(gòu)的</p>

71、<p>　　注塑機)，故注塑機的開模行程應(yīng)滿足下式：</p><p>　　S機-（H模- H最?。?gt; H1 + H2 + ( 5 ～ 10 ) mm</p><p>　　因為 S機-（H模- H最?。?830-（415-220）=635</p><p>　　H1 + H2 + ( 5 ～ 10 )=35+185+10=230 </p>

72、;<p><b>　　故 滿足要求</b></p><p>　　H1——推出距離，單位mm</p><p>　　H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，單位mm</p><p>　　S機——注塑機最大開模行程 </p><p><b>　　e推出裝置校核</b></p>

73、<p>　　模具設(shè)計時需根據(jù)注射機頂出裝置的形式、頂桿的直徑、配制和頂出距離、校核模具的推出脫模機構(gòu)是否與之相適應(yīng)。</p><p><b>　　f模具外形尺寸校核</b></p><p>　　(1)模具安裝尺寸必須與注射機動、定模固定板上的螺孔的直徑和位置相適應(yīng)；</p><p>　　(2)模具的長度與寬度應(yīng)使模具可以穿過拉桿空

74、間在注射機動模固定板和定模固定板上安裝。</p><p>　　g注射機定位孔與模具定位圈配合校核</p><p>　　為了使模具安裝在注射機上，其主流道中心線應(yīng)與注射機噴嘴中心線重合，其模具的定位圈與注射機定模板上的定位孔應(yīng)呈較松的間隙配合，定位圈的高度對于小型模具為8-10mm。</p><p><b>　　h噴嘴的校核 </b></p

75、><p>　　模具主流道的球面半徑應(yīng)與注射機噴嘴球頭半徑相吻合或稍大，以便于脫卸主流道中凝料，主流道小端孔徑應(yīng)較噴嘴前端孔徑略小。</p><p>　　3.12 零件強度計算及校核</p><p>　　注塑模具的工作狀態(tài)是長時間的承受交變負(fù)荷,同時也伴有冷熱的交替?，F(xiàn)代 的注射模使用壽命至少幾十萬次，至多幾百萬次，因此，模具必須具有足夠的強度和剛度。工作狀態(tài)下所發(fā)生的彈

76、性變形，對塑件的質(zhì)量有很大的影響，尤其是對于尺寸精度高的塑件。模具的剛度是很重要的。</p><p>　　由于注塑壓力的作用，凹模型腔有向外脹出的變形產(chǎn)生。當(dāng)變形量大于塑件在壁厚方向的成形收縮量時，會造成脫模困難。嚴(yán)重時還會不能脫模。</p><p>　　另外，也由于成形過程中各種工藝因素的影響，型腔內(nèi)的實際受力情況往往非常復(fù)雜，不可能為一種簡單的模式。因此，在強度計算上采取比較寬容的做法

77、，原則是：寧可有余而不可不足。換言之，即安全系數(shù)較大。</p><p>　　計算型腔壁厚以最大型腔壓力為準(zhǔn)。確定型腔壁厚的方法有計算法和以經(jīng)驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的查表法.</p><p>　　計算法分為按剛度計算和按強度計算兩種。實踐證明，對大尺寸型腔剛度不足是主要矛盾，應(yīng)按剛度計算；而小尺寸型腔在發(fā)生大的彈性變形之前，其內(nèi)應(yīng)力往往就已超過許用應(yīng)力，應(yīng)按強度計算。</p><p

78、>　　在注塑模的標(biāo)準(zhǔn)件中，凹模的外形為矩形，所以當(dāng)凹模型腔為圓形時，一般也采用矩形模板。因此，凹模強度的計算也以矩形為主。而我所選的型腔類型為整體式，所以根據(jù)文獻[5]中的P580,按矩形型腔整體式計算公式計算。</p><p>　　矩形型腔整體式側(cè)壁計算公式為： tc=h (3-13)</p><p>　　矩形型腔整體式底部計算公式為：

79、 td=b (3-14)</p><p>　　式中, tc——凹模側(cè)壁厚度(mm)</p><p>　　td——凹模底板厚度(mm)</p><p>　　P——模腔壓力(MPa)</p><p>　　[σ]——材料的許用應(yīng)力(MPa)</p><p>　　h——型腔深度(mm)<

80、/p><p>　　b——凹模內(nèi)壁短邊長度(mm)</p><p>　　L——墊板間距(mm)</p><p><b>　　系數(shù)，見下表：</b></p><p><b>　　表3-4 系數(shù)</b></p><p><b>　　表3-5 系數(shù)</b></

81、p><p>　　由于上述型腔壁厚計算公式比較復(fù)雜，在生產(chǎn)實際中常采用一些經(jīng)驗公式和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，由查圖或表確定壁厚，但對大型模具應(yīng)進行強度和剛度校核。我所設(shè)計的模具屬于中小型模具，可以用查表法進行強度校核。圖3-9為矩形凹模及模套最小壁厚經(jīng)驗曲線，表3-7為型腔側(cè)壁厚度經(jīng)驗公式，表3-8為動模墊板厚度經(jīng)驗數(shù)據(jù)。</p><p>　?、瘛尚蛪毫Γ?0MPa Ⅱ—成型壓力＜45MPa</

82、p><p>　　(已考慮導(dǎo)柱位置，導(dǎo)柱應(yīng)該設(shè)在截面最大處)</p><p>　　圖3-17 矩形凹模及模套最小壁厚經(jīng)驗曲線</p><p>　　表 3-6 型腔側(cè)壁厚度</p><p>　　已知成型壓力＜30MPa，型腔邊長為342mm。實際壁厚為(342-2×48.5-70)/2=101mm。由矩形凹模及模套最小壁厚經(jīng)驗曲線可得最

83、小壁厚為42mm＜101mm，故符合要求。塑件、澆注系統(tǒng)在分型面投影面積在100～200之間。由文獻[6]表5-46查的動模墊板最小厚度為30～40mm，而實際厚度為40mm符合要求。由于有支撐板的緣故型腔底板厚度強度滿足要求，可以不必通過計算。故本次設(shè)計的模具可采用。</p><p>　　3.13 模具的三維造型</p><p>　　3.13.1典型零件的造型</p>&l

84、t;p>　　圖4-1 凹模的三維造型</p><p>　　3.13.2模架的三維造型</p><p>　　進入建模模塊后，根據(jù)所繪制的二維圖的尺寸，利用拉伸，旋轉(zhuǎn)，倒圓角，螺旋掃描等命令，分別完成定位圈，澆口套，螺釘，定模固定板，定模板，動模板，動模底板，推桿固定板，動模固定板，拉料桿，推桿，導(dǎo)套，和導(dǎo)柱的三維造型，然后在裝配模塊中，利用匹配，對齊等裝配方式，依次將各個零件裝配起

85、來。</p><p>　　4 型腔工藝分析及加工仿真</p><p><b>　　a定模的工藝性審查</b></p><p>　　（1）定模型腔的結(jié)構(gòu)特點</p><p>　　定模型腔是注塑模的型腔部分，以矩形配合面與定模固定板配合，凹進部分與動模型芯形成閉合空間，注入熔融工程塑料ABS經(jīng)冷卻后形成所需的草坪塑料網(wǎng)格磚。

86、</p><p>　　零件的主要工作平面有矩形配合面、分模面、不規(guī)則平面型腔等。由于型腔在注塑時需要承受一定的壓力和溫度，故該零件需要有足夠的強度、剛度、耐磨性和韌性。</p><p><b>　?。?）主要技術(shù)要求</b></p><p>　　零件圖上的主要技術(shù)要求有：熱處理：50-55HRC；銳角去毛刺倒鈍。 </p><

87、;p>　　加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度Ra=0.8μm，側(cè)面的表面粗糙度Ra=3.2μm, 內(nèi)輪廓表面的粗糙度為Ra=0.4μm。</p><p><b>　?。?）零件材料</b></p><p>　　零件的材料為45鋼，可以通過熱處理來獲得所需的機械性能和力學(xué)性能。</p><p><b>　　b毛坯選擇<

88、/b></p><p>　?。?）考慮到零件所需的性能，選用鍛件作毛坯；</p><p>　?。?）確定毛坯的形狀、尺寸：選用45鋼鍛件320×320×45（mm）。</p><p><b>　　c基準(zhǔn)選擇</b></p><p>　　加工中的一次裝夾希望能夠進行在該基準(zhǔn)下的全部加工，這樣可以降

89、低由于基準(zhǔn)不重合而導(dǎo)致的基準(zhǔn)不重合度誤差。根據(jù)對工件的加工的初步分析，在毛坯的初次裝夾后可以完成加工，故選用毛坯的初始輪廓面為裝夾基準(zhǔn)。</p><p><b>　　d機床的選擇</b></p><p>　　根據(jù)本設(shè)計的生產(chǎn)綱領(lǐng)，本模具的加工機床選擇通用機床。本模具中加工平面選用通用銑床，加工孔時選用通用鉆床。由于定模具型腔比較復(fù)雜，用普通機床難以加工，所以本設(shè)計中還

90、選用數(shù)控銑床。</p><p><b>　　e刀具的選擇</b></p><p>　　本設(shè)計中，加工平面時選用端銑刀和砂輪；加工直孔時選用麻花鉆，擴孔刀和鉸刀；加工與斜導(dǎo)柱配合的斜孔時，因此孔中有沉孔，為了保證其同軸度，所以選用組合刀具（鉆刀與平刀的組合）；加工分流倒槽時，由于其截面為圓狀，所以選用球形銑刀；加工型腔時選用立式銑刀。</p><p&

91、gt;<b>　　f夾具的選擇</b></p><p>　　考慮其經(jīng)濟性，本設(shè)計中除加工型腔抽芯處的矩形槽時選用專用夾具外，其他的都選通用夾具。</p><p><b>　　g切削用量的選擇</b></p><p>　　本設(shè)計中的所有切削用量都參考文獻[20]。</p><p><b>　

92、　h型腔數(shù)控仿真加工</b></p><p><b>　　設(shè)計步驟：</b></p><p>　　1刀具的選擇，刀具可根據(jù)加工的精度來設(shè)定。如圖4-1所示：</p><p><b>　　4-1 刀具選擇圖</b></p><p>　　2粗加工，粗加工是以快速切除毛坯余量為目的，在粗加工時

93、應(yīng)選用大的進給量和盡可能大的切削深度，以便在較短的時間內(nèi)切除盡可能多的切屑。粗加工對表面質(zhì)量的要求不高。刀路圖如4-2所示:</p><p><b>　　4-2 粗加工圖</b></p><p>　　3半精加工，半精加工的主要目的是保證精加工時雨量均勻，最常用的方法是先算出殘留材料的邊界輪廓，然后選用較小的道具來加工這些三維輪廓區(qū)域，而不用重新加工整個模型。一般用沿面

94、銑削方法加工殘留材料區(qū)域內(nèi)部。刀路圖如圖4-3所示：</p><p><b>　　4-3 半精加工圖</b></p><p>　　4精加工，精加工目的是使零件達到加工精度，使零件符合使用要求。刀具圖如圖4-4所示：</p><p><b>　　4-4 精加工圖</b></p><p><b&g

95、t;　　4-5加工效果圖</b></p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計是為草坪塑料網(wǎng)格磚注射成型而專門設(shè)計的。為了能達到質(zhì)量好、效率高，本設(shè)計采用點澆口自動脫模的方式進行設(shè)計，并且大多數(shù)零件都采用通用零件。在設(shè)計時充分利用CAD、Pro/e、CIMATRON組件等二維和三維繪圖仿真軟件，縮短了設(shè)計生產(chǎn)周期，大大提高了生產(chǎn)效

96、率，降低了勞動強度，保證了質(zhì)量，從而降低了模具的生產(chǎn)成本。</p><p>　　本次設(shè)計的模具尚存在設(shè)計上的不足，還有待加以完善和修改，且對工人生產(chǎn)操作水平有嚴(yán)格的要求。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 申開智主編.塑料成型模具[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2006.9.</p>

97、<p>　　[2] 任富君，簡明機械制造工藝手冊。中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1995.</p><p>　　[3] 李德群主編.中國模具設(shè)計大典：第2卷 輕工模具設(shè)計[M].江西:科學(xué)技術(shù)出版社，2003.</p><p>　　[4] 初利寶等主編.Pro／ENGINEER WIlDFIRE 模具設(shè)計[M].北京：北京大學(xué)出版社，2005.</p><p>　　[

98、5] 曹巖等主編.Pro／ENGINEER Wildfire 模具設(shè)計實例精解[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005. </p><p>　　[6] 彭建生．模具設(shè)計與加工速查手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2005．6</p><p>　　[7] 曹宏深主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1993.</p><p>　　[8] 陳嘉真主編. 塑

99、料成型工藝與模具設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1995.</p><p>　　[9] 奚永生主編.大型注塑模具設(shè)計[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，1996．</p><p>　　[10] 丁聞編.實用塑料成型模具設(shè)計手冊——注射模、壓縮模和壓注模[M].西安：西安交通大學(xué)出版壯出版，1993.</p><p>　　[11] 奚永生編.精密注塑模具設(shè)計[M].

100、北京：中國輕工業(yè)出版社，1997.</p><p>　　[12] 唯美科技, 何博.中文版Pro/ENGINEER Wildfire 實用速成教程[M].中國電力出版社,2004.5.</p><p>　　[13]塑料模具技術(shù)手冊編委會編. 塑料模具技術(shù)手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1990.</p><p>　　[14] 何滿才.模具設(shè)計—Pro/ENGINEER

101、Wildfire中文版實例詳解[M].人民郵電出版社，2005.5.</p><p>　　[15] 陳嘉真主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1995.</p><p>　　[16] 正鋼精密模具有限公司．正鋼塑膠模用標(biāo)準(zhǔn)配件[M]．臺灣：2002.</p><p>　　[17] 石艷，黃亞純，黃文權(quán).注塑模具的CAD/CAM[J].重慶工

102、學(xué)院學(xué)報.2005年11月.第19卷 第11期31—33，43.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　這次的畢業(yè)設(shè)計設(shè)計，使我在解決問題時能把理論與實際相結(jié)合，使自己學(xué)得到了一次較好的鍛練，提高了我獨立思考問題、解決問題的能力，為我以后從事實際工程技術(shù)工作奠定了一個堅實的基礎(chǔ)。</p><p>　　本人在模具設(shè)