畢業(yè)論文---旋紐模具的設(shè)計(jì)

1、<p>　　學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　論 文 題 目： 《旋紐模具的設(shè)計(jì)》</p><p>　　作 者： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　所 學(xué) 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 </p><

2、p>　　班 別： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　年 級： </p><p>　　完 成 日 期： </p><p><b>　　目 錄</b></p><

3、;p>　　前言. ……………………………………………………………………………4</p><p>　　緒論………………………………………………………………………………5

4、 一 塑料的工藝分析……………………………………………………………7</p><p>　?。?）塑件成型工藝分析………………………………………………………7</p><p>　?。?）旋紐原料的成型特性與工藝參數(shù)………………………………………7</p><p>　　1）塑件的結(jié)構(gòu)分析……………………………………………………………7</p>

5、<p>　　2）塑件尺寸精度的分析………………………………………………………7</p><p>　　3）表面質(zhì)量的分析……………………………………………………………8</p><p>　　二、注塑設(shè)備的選擇…………………………………………………………8</p><p>　　1） 估算塑件體積……………………………………………………………8</p&

6、gt;<p>　　2） 選擇注射機(jī)……………………………………………………………8</p><p>　　三、型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………9</p><p>　　1）、分型面的選擇……………………………………………………………9</p><p>　　2）、型腔數(shù)的確定……………………………………………………………9&l

7、t;/p><p>　　3）、確定型腔的排列方式……………………………………………………9</p><p>　　4）、型腔數(shù)的確定……………………………………………………………10</p><p>　　四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………10</p><p>　　1）主流道的設(shè)計(jì)…………………………………………………………

8、……10</p><p>　　2）冷料穴與拉料桿的設(shè)計(jì)……………………………………………………10</p><p>　　3）分流道的設(shè)計(jì)………………………………………………………………11</p><p>　　4）澆口的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………11</p><p>　　五、排氣、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………

9、…………………………12</p><p>　　1) 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………12</p><p>　　2）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………13</p><p>　　六、模具工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………13</p><p>　　2、型腔側(cè)壁厚度和底板厚度

10、的計(jì)算……………………………………………14</p><p>　　型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算………………………………………………………14</p><p>　　底板厚度的計(jì)算……………………………………………………………14</p><p>　　七、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………15</p><p>　　1）、脫模力的計(jì)

11、算……………………………………………………………15</p><p>　　2）推板的厚度…………………………………………………………………15</p><p>　　3）、頂桿直徑的計(jì)算…………………………………………………………16</p><p>　　八、注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核………………………………………………16</p><p>　　

12、1）、工藝參數(shù)的校核…………………………………………………………16</p><p>　?。?）注射量的校核……………………………………………………………16</p><p>　?。?）鎖模力的校核……………………………………………………………16</p><p>　?。?）最大注射壓和的校核……………………………………………………17</p><

13、;p>　　2）、安裝參數(shù)的校核…………………………………………………………17</p><p>　　七、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………18</p><p>　　總結(jié)…………………………………………………………………………18</p><p><b>　　前 言</b></p><p>

14、;　　大學(xué)四年的本科學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　在完成大學(xué)四年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課

15、題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在益陽無線電六廠、湖南益陽氣缸墊有限公司等幾家單位的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，尤其是在深圳市沙井鎮(zhèn)大和濾芯制品廠工模部長達(dá)三個(gè)月的畢業(yè)實(shí)習(xí)，我對于模具特別是塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書

16、館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。</p><p><b>　　緒 論</b></p>

17、;<p>　　一 模具在加工工業(yè)中的地位</p><p>　　模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。</p><p>　　對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度

18、，要求高效率、自動(dòng)化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。</p><p>　　模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難以程度影響很大。在大

19、批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動(dòng)，為此，常采用自動(dòng)開合模自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。</p><p>　　現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對實(shí)現(xiàn)材料加工

20、工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展。</p><p>　　二 模具的發(fā)展趨勢</p><p>　　近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整

21、個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　　加深理論研究</b></p><p>　　在模具設(shè)計(jì)中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設(shè)計(jì)已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。</p><p><b>　　高效率

22、、自動(dòng)化</b></p><p>　　大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動(dòng)化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。</p><p>　　大型、超小型及高精度</p><p>　　由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工

23、、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。</p><p><b>　　革新模具制造工藝</b></p><p>　　在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進(jìn)，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大提高了機(jī)械加工的比重，而且提高了加工精度。</p><p>　　三 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造

24、中的作用</p><p>　　通過對模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。</p

25、><p><b>　　一、塑件的工藝分析</b></p><p>　?。?）塑件成型工藝分析 如圖1.1所示：</p><p>　　旋紐原料的成型特性與工藝參數(shù)</p><p>　　塑件的材料采用聚甲基丙烯酸</p><p>　　甲酯，屬熱塑性塑料，該塑料具有如下的成型特性：</p>

26、<p>　　1. 無定形料、吸濕性大、不易分解。</p><p>　　2.質(zhì)脆、表面硬度低。</p><p>　　3. 流動(dòng)性中等，溢邊值 0.03mm 左右，易發(fā)生填充不良、縮孔、凹痕、</p><p><b>　　熔接痕等缺陷。</b></p><p>　　4. 宜取高壓注射，在不出現(xiàn)缺陷的條件下宜取高料溫

27、、模溫，可增加流動(dòng)性，降低內(nèi)應(yīng)力、方向性，改善透明度及強(qiáng)度。</p><p>　　5. 模具澆注系統(tǒng)應(yīng)對料流阻力小，脫模斜度應(yīng)大，頂出均勻，表面粗糙度應(yīng)好，注意排氣。</p><p>　　6.質(zhì)透明，要注意防止出現(xiàn)氣泡、銀絲、熔接痕及滯料分解、混入雜質(zhì)。</p><p>　　塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析</p><p><b>

28、;　　塑件的結(jié)構(gòu)分析</b></p><p>　　該零件的總體形狀為圓形，結(jié)構(gòu)比較簡單。</p><p>　　2）塑件尺寸精度的分析</p><p>　　該零件的重要尺寸，如，30.9±0.09mm 的尺寸精度為3 級，次重要尺寸3.75</p><p>　　±0.07mm 的尺寸精度為4 級，其它尺寸均無公差

29、要求，一般可采用8 級精度。</p><p>　　由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬中等偏上，對應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的</p><p>　　加工可保證。從塑件的壁厚上來看，壁厚最大處為4.5mm，最小處為2.25mm，壁厚差為2.25mm，較為均勻。</p><p><b>　　3）表面質(zhì)量的分析</b></p><p>

30、;　　該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其它特別的要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求</p><p><b>　　可以得到保證。</b></p><p><b>　　二、注塑設(shè)備的選擇</b></p><p>　　1）

31、 估算塑件體積</p><p>　　計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。</p><p>　　計(jì)算得塑件的體積：V＝9132mm3</p><p>　　計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)手冊查得聚甲基丙烯酸甲酯的密度為ρ＝1.18kg/dm3，故塑件的重量為：</p><p>&

32、lt;b>　　W＝Vρ</b></p><p>　?。?132×1.18×10-3</p><p><b>　?。?0.776g</b></p><p>　　2） 選擇注射機(jī)</p><p>　　1、根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機(jī)為：SZ－60/4

33、0 型注塑成型機(jī)，該注塑機(jī)的各參數(shù)如下表所示：</p><p>　　2、塑件的注射工藝參數(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)情況，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。</p><p>　　注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。</p><p>　　料筒溫度：后段溫度t1 選用180℃</p>

34、<p>　　中段溫度t2 選用200℃</p><p>　　前段溫度t3 選用220℃</p><p>　　噴嘴溫度：選用220℃</p><p>　　注射壓力：選用100MP</p><p>　　注射時(shí)間：選用20s</p><p><b>　　保壓時(shí)間：選用2s</b></p

35、><p><b>　　保壓： 80MP</b></p><p>　　冷卻時(shí)間：選用28s</p><p><b>　　總周期： 50s</b></p><p>　　三、型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1）、分型面的選擇</b><

36、;/p><p>　　該塑件為旋紐，表面質(zhì)量無特殊要求，端部因與人手指接觸因此形成自然圓角，此零件可采用右圖所示的分型面比較合適。</p><p><b>　　2）、型腔數(shù)的確定</b></p><p>　　型腔數(shù)的確定有多種方法，本題采用注射機(jī)的注射量來確定它的數(shù)目。其公式如下：</p><p>　　n2=(G-C)/V式中

37、：G——注射機(jī)的公稱注射量/cm3</p><p>　　V——單個(gè)制品的體積/cm3</p><p>　　C——澆道和澆口的總體積/cm3</p><p>　　生產(chǎn)中每次實(shí)際注射量應(yīng)為公稱注射量G 的（0.75－0.45）倍，現(xiàn)取0.6G 進(jìn)行計(jì)算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（0.2－1）倍，現(xiàn)取C＝0.6V 進(jìn)行計(jì)算。</p><p

38、>　　n2=0.6G/1.6V=0.375G/V=(0.375×60)/90132=2.46</p><p>　　由以上的計(jì)算可知，可采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)</p><p>　　3）、確定型腔的排列方式</p><p>　　本塑件在注射時(shí)采用一模兩件，即模具需要兩個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具</p><p>　　結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程

39、度等因素，擬采用下圖所示的型腔排列方式。</p><p>　　4）、型腔數(shù)的確定有多種方法，本題采用注射機(jī)的注射量來確定它的數(shù)目。其公式如下：</p><p>　　n2=(G-C)/V式中：G——注射機(jī)的公稱注射量/cm3</p><p>　　V——單個(gè)制品的體積/cm3</p><p>　　C——澆道和澆口的總體積/cm3</p>

40、;<p>　　生產(chǎn)中每次實(shí)際注射量應(yīng)為公稱注射量G 的（0.75－0.45）倍，現(xiàn)取0.6G 進(jìn)行計(jì)算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（0.2－1）倍，現(xiàn)取C＝0.6V 進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　n2=0.6G/1.6V=0.375G/V=(0.375×60)/90132=2.46</p><p>　　由以上的計(jì)算可知，可采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)<

41、/p><p><b>　　四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1）主流道的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)手冊查得SZ－60/40 型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：</p><p>　　噴嘴前端孔徑：d0=φ3.5mm</p><p>　　噴嘴前端球面半徑

42、：R0＝15mm</p><p>　　為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D 應(yīng)稍大于注射噴嘴直徑 d。</p><p>　　D＝d+(0.5－1)mm=φ3.5+1＝φ4.5mm</p><p>　　主流道的半錐角α通常為1°－2°過大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，</p><p>　　過小的錐角使凝料脫模困難，還

43、會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過大，此處的錐角選用2°。</p><p>　　經(jīng)換算得主流道大端直徑D＝φ8.5mm,為使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑ｒ＝5mm 的圓弧過渡。主流道的長度L 一般控制在60mm 之內(nèi)，可取L＝55mm。</p><p>　　2）冷料穴與拉料桿的設(shè)計(jì)</p><p>　　對于依靠推件板脫模的模具常用球頭拉料桿，當(dāng)前鋒

44、冷料進(jìn)入冷料穴后緊包在拉料桿的球頭上，開模時(shí)，便可將凝料從主流道中拉出。球頭拉料桿固定在動(dòng)模一側(cè)的型芯固定板上，并不隨脫模機(jī)構(gòu)移動(dòng)，所以當(dāng)推件板從型芯上脫出制品時(shí)，也將主流道凝料從球頭拉料桿上硬刮下來。</p><p><b>　　其結(jié)構(gòu)如右圖所示：</b></p><p><b>　　3）分流道的設(shè)計(jì)</b></p><p&

45、gt;　　分流道在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時(shí)還要考慮減小流道的容積。圓形和正方形流道的效率最高，當(dāng)分型面為平面時(shí)一般采用圓形的截面流道，但考慮到加工的方便性，可采用半圓形的流道。</p><p>　　一般分流道直徑在3－10mm 范圍內(nèi)，分流道的截面尺寸可根據(jù)制品所用的塑料品種、重量和壁厚，以及分流道的長度由《中國模具設(shè)計(jì)大典》第2 卷中圖9.2</p>

46、<p><b>　?。?12 所示</b></p><p>　　的經(jīng)驗(yàn)曲線來選定，經(jīng)查取D’</p><p>　　=5.6mm 較為合適，分流道長度取L＝20mm 從圖9.2－14 中查得修正系數(shù)fL=1.02，</p><p>　　則分流道直徑經(jīng)修正后為D＝D’fL=5.6×1.02=5.712，取D＝6mm</p&

47、gt;<p><b>　　4）澆口的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為合適。</p><p>　　側(cè)澆口一般開設(shè)在模具的分型面上，從制品的邊緣進(jìn)料，故也稱之為邊緣澆口。</p><p>　　側(cè)澆口的截面形狀為矩形，其優(yōu)點(diǎn)是截面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正。</p>

48、<p>　　缺點(diǎn)是在制品的外表面留有澆口痕跡，因?yàn)樵撝萍o表面質(zhì)量的特殊要求，又是中小型制品的一模兩腔結(jié)構(gòu)，所以可以采用側(cè)澆口。</p><p>　　在側(cè)澆口的三個(gè)尺寸中，以澆口的深度h 最為重要。它控制著澆口內(nèi)熔體的凝固時(shí)間和型腔內(nèi)熔體的補(bǔ)縮程度。澆口寬度W 的大小對熔體的體積流量的直接的影響，澆口長度L 在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的條件下以短為好，一般選L＝0.5－0.75mm。</p>&l

49、t;p>　　確定澆口深度和寬度的經(jīng)驗(yàn)公式如下：</p><p><b>　　h=nt ①</b></p><p>　　W=nA1/2/30 ②</p><p>　　式中：h——側(cè)澆口深度（mm）中小型制品常用h=0.5－2mm，約為制品最大壁厚的1/3－2/3, 取1.5mm</p><p>　　t——制品的壁厚（

50、mm） 3.38mm</p><p>　　n——塑料材料的系數(shù) 查表得 0.8</p><p>　　W——澆口的寬度（mm）</p><p>　　A——型腔的表面積（mm2） 計(jì)算得 2940mm2</p><p>　　將以上各數(shù)據(jù)代入公式得：h=1.5mm，W=1.5mm, L 取0.5mm。計(jì)算后所得的側(cè)澆口截面尺寸可用 r=6q/(Wh

51、2)≥104s-1 作為初步校驗(yàn)。</p><p>　　制品的體積V＝9.132cm3，設(shè)定充模時(shí)間為1s，于是：</p><p>　　q=9.132/1=9132mm3/s</p><p>　　r=6q/Wh2=(6×9132)/(1.5×1.52)=1.6×104＞104s-1</p><p><b&g

52、t;　　所以符合要求。</b></p><p>　　五、排氣、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　1) 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　排氣槽的截面積可用如下公式進(jìn)行計(jì)算：</p><p>　　F＝25m1(273+T1)1/2/tP0 ①</p><p>　　式中：F——排氣槽的截面面積（m2）

53、</p><p>　　m1——模具內(nèi)氣體的質(zhì)量(kg)</p><p>　　P0——模具內(nèi)氣體的初始壓力（Mp）取0.1Mp</p><p>　　T1——模具內(nèi)被壓縮氣體的最終溫度(℃)</p><p>　　t——充模時(shí)間(s)</p><p>　　模內(nèi)氣體質(zhì)量按常壓常溫 20℃的氮?dú)饷芏圈?＝1.16kg/m3 計(jì)算

54、，有</p><p><b>　　m1=ρ0V0 ②</b></p><p>　　式中：V0——模具型腔的體積（m3）</p><p>　　應(yīng)用氣體狀態(tài)方程可求得上式中被壓縮氣體的最終溫度（℃）</p><p>　　T1＝（273+T0）(P1/P)0.1304-273 ②</p><p>　　式

55、中：T0——模具內(nèi)氣體的初始溫度（℃）</p><p>　　由 V＝9132mm3 充模時(shí)間 t=1s</p><p>　　被壓縮氣體最終排氣壓力為P1＝20MPa</p><p>　　由③式得：T1＝(273+20)(20/0.1)0.1304-273=311.7℃</p><p>　　模具內(nèi)的氣體質(zhì)量由②式得：</p>

56、<p>　　m1=V0ρ0=9.132×10-6×1.16kg=1.06 ×10-5kg</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入①式得：所需排氣槽的截面面積為：</p><p>　　F=[25×1.06×10-5(273+311.7)1/2]/(1×0.1×106)=0.064mm2</p><p&

57、gt;　　查取排氣槽高度h=0.03mm，因此排氣槽的總寬度為：</p><p>　　W’’=F/h=0.064/0.03=2.13mm</p><p>　　為了便于加工和有利于排氣，運(yùn)用鑲拼式的型芯結(jié)構(gòu)，與整體式型芯相比，鑲拼型芯使加工和熱處理工藝大為簡化。</p><p>　　2）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有

58、關(guān)公式：</p><p>　　qV=WQ1/ρc1(θ1-θ2) ①</p><p>　　式中：qV——冷卻水的體積流量(m3/min)</p><p>　　W——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料重量(kg/min)</p><p>　　Q1——單位重量的塑料制品在凝固時(shí)所放出的熱量(kJ/kg)</p><p>　　ρ——

59、冷卻水的密度(kg/m3) 0.98×103</p><p>　　c1——冷卻水的比熱容[kJ/(kg.℃)] 4.187</p><p>　　θ1——冷卻水的出口溫度(℃) 25</p><p>　　θ2——冷卻水的入口溫度(℃) 20</p><p>　　Q1 可表示為：Q1=[c2(θ3-θ4)+u]</p>&

60、lt;p>　　式中：c2——塑料的比熱容[kJ/(kg.℃)] 1.465</p><p>　　Q3——塑料熔體的初始溫度(℃) 200</p><p>　　θ4——塑料制品在推出時(shí)的溫度(℃) 60</p><p>　　u——結(jié)晶型塑料的熔化質(zhì)量焓(kJ/kg)</p><p>　　Q1=[c2(θ3-θ4)+u]=1.465(200

61、-60)=205.1kJ/kg</p><p>　　將以上各數(shù)代入①式得：</p><p>　　qV=(0.013×205.1)/[0.98×103×4.187(25-20)]m3/min</p><p>　　=0.13×10-3m3/min</p><p>　　上述計(jì)算的設(shè)定條件是：模具的平均工作溫度

62、為40℃，用常溫20℃的水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為25℃，產(chǎn)量為0.013kg/min。</p><p>　　由體積流量查表可知所需的冷卻水管的直徑非常小，體積流量也很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式即可。但為滿足模具在不同溫度條件下的使用，可在適當(dāng)?shù)奈恢貌贾弥睆絛 為8mm 的管道來調(diào)節(jié)溫度。</p><p>　　六、模具工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p

63、>　　凹模的結(jié)構(gòu)采用整體嵌入式，這樣有利于節(jié)省貴重金屬材料。</p><p>　　型芯采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，有利于加工和排氣。（如圖所示）</p><p>　　本設(shè)計(jì)中,零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算，已給出這PMMA 的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。</p><p>　　型腔型芯工作尺寸的計(jì)算

64、</p><p>　　2、型腔側(cè)壁厚度和底板厚度的計(jì)算</p><p><b>　　型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)圓形整體式型腔的側(cè)壁厚度計(jì)算公式：</p><p>　　S≥0.90[Pr4/E(δ)]1/3 ①</p><p>　　式中：S——側(cè)壁厚度(mm)</p&

65、gt;<p>　　P——型腔壓力(Mpa) 40</p><p>　　r——型腔半徑(mm) 17.625</p><p>　　E——模具材料的彈性模量(MPa) 2.1×105</p><p>　　[δ]——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量(mm) 0.05</p><p>　　將以上各數(shù)代入式得：</p>&l

66、t;p>　　S≥1.15[(40×19.84)/(2.1×105×0.05)]1/3</p><p><b>　　=9.62mm</b></p><p>　　2）底板厚度的計(jì)算公式如下： </p><p>　　hs≥0.56(Ph4/E[δ])1/3</p><p>　　將各參數(shù)代入

67、式中得：hs≥4.68mm</p><p>　　型腔的厚度h 腔hc+h=4.68+19.8=24.48mm</p><p>　　S 可取10mms 腔取32mm</p><p>　　根據(jù)計(jì)算，型腔側(cè)壁厚度應(yīng)大于9.62mm，而型腔的直徑為35－25mm。根據(jù)澆注系統(tǒng)的條件及制件的大小，初選標(biāo)準(zhǔn)模架，依據(jù)《塑料注射模中小型模架及技術(shù)條件》(GB/T12556-90)

68、，根據(jù)模板的參數(shù)確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套、墊塊等的有關(guān)尺寸。</p><p>　　七、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p><b>　　1）、脫模力的計(jì)算</b></p><p>　　此模具采用推件板脫模，因該制件的，屬厚壁制品，厚壁制品脫模力受到材料向壁厚中性層冷卻收縮的影響，可用彈性力學(xué)的有關(guān)厚壁圓筒的理論進(jìn)行分析計(jì)算，公式如下：</p>

69、<p>　　式中，對于圓筒制品中：</p><p><b>　　k——脫模斜度系數(shù)</b></p><p>　　k=(fcCosβ-Sinβ)/fc(1+fcSinβCosβ)=0.92</p><p>　　fc——脫模系數(shù)，即在脫模溫度下制品與型芯表面之間的靜摩擦系數(shù)，它</p><p>　　受高分子熔體

70、經(jīng)高壓在鋼表面固化中粘附的影響。 0.50</p><p>　　α——塑料的線膨脹系數(shù)（1/℃） 查表得：6×10-5</p><p>　　μ——塑料的泊松比 0.40</p><p>　　E——在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量（MPa） 3.16×103</p><p>

71、;　　Tf——軟化溫度(℃) 100</p><p>　　Tσ——脫模頂出時(shí)制品的溫度（℃） 60</p><p>　　Ac——制品包緊在型芯上的有效面積（mm2） 1422.55</p><p>　　t——制品的厚度（mm） 3.38</p><p>　

72、　將以上各數(shù)據(jù)代入公式得：</p><p>　　Qc=1372.45N</p><p><b>　　推板的厚度</b></p><p>　　筒形或圓形制品采用推件板脫模，推件板的受力狀態(tài)可簡化為圓環(huán)形平板周界受集中載荷的力學(xué)模型，最大撓度產(chǎn)生在板的中心。按剛度條件和強(qiáng)度條件的計(jì)算公式如下，取大者為依據(jù)。</p><p>

73、　　按剛度條件：h=(C2QeR2/Eδp)1/3 ①</p><p>　　按強(qiáng)度條件：h=(K2Qe/σp)1/2 ②</p><p>　　式中：h——推件板的厚度(mm)</p><p>　　C2——隨R/r 值變化的系數(shù) 0.3500</p><p>　　R——推桿作用在推件板上的幾何半徑(mm) 61</p><p

74、>　　r——推件板圓形內(nèi)孔或型芯半徑(mm) 13.125</p><p>　　Qe——脫模力(N) 1372.45</p><p>　　E——推桿材料的彈性模量(MPa) 2.1×105</p><p>　　K2——隨R/r 值變化的系數(shù) 1.745</p><p>　　σp——推件板材料的許用應(yīng)力(MPa) 610<

75、/p><p>　　δp——推件板中心允許變形量(mm)，通常取制品尺寸公差的1/5－1/10，</p><p>　　即δp=(1/5－1/10)Δi 0.088</p><p>　　其中Δi——制品在被推出方向上的尺寸公差(mm) 0.88</p><p>　　將上述各數(shù)據(jù)代入①式得：h=1.69mm</p><p>　　

76、將上述各數(shù)據(jù)代入②式得：h=1.98mm</p><p>　　所以推件板的厚度可?。?6mm</p><p>　　3）、頂桿直徑的計(jì)算</p><p>　　推桿推頂推件板時(shí)應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性，其受力狀態(tài)可簡化為一端固定、一端鉸支的壓桿穩(wěn)定性模型，根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)推桿直徑計(jì)算式為：</p><p>　　d=K(l2Qe/nE)1/4 ①<

77、;/p><p>　　推桿直徑確定后，還應(yīng)用下式進(jìn)行強(qiáng)度校核：</p><p>　　σc=4Qe/nπd2≤σs ②</p><p>　　式中：d——推桿直徑(mm)</p><p>　　K——安全系數(shù)，通常取K=1.5－2 2</p><p>　　l——推桿的長度(mm) 102</p><p>　

78、　Qe——脫模力(N) 1372.45</p><p>　　E——推桿材料的彈性模量(MPa) 2.1×105</p><p><b>　　n——推桿根數(shù) 4</b></p><p>　　σc——推桿所受的壓應(yīng)力(MPa)</p><p>　　σs——推桿材料的屈服點(diǎn)(MPa) 360</p>&

79、lt;p>　　將以上各數(shù)據(jù)代入①式得：</p><p>　　d=4.06mm 圓整取5mm</p><p>　　將以上各數(shù)據(jù)代入②式進(jìn)行校核：</p><p>　　σc=4Qe/nπd2=17.47 MPa≤σs=360 MPa</p><p>　　所以此推桿符合要求。</p><p>　　八、注射機(jī)與模具各參數(shù)

80、的校核</p><p>　　1）、工藝參數(shù)的校核</p><p>　?。?）注射量的校核（按體積）</p><p><b>　　Vmax=αV ①</b></p><p>　　式中：Vmax——模具型腔流道的最大容積(cm3)</p><p>　　V——指定型號與規(guī)格注射機(jī)的注射量容積(cm3)&

81、lt;/p><p>　　ρ——塑料的固態(tài)密度(g/cm3)</p><p>　　α——注射系數(shù)取0.75－0.85，無定形料可取0.85，結(jié)晶形可取0.75。</p><p>　　將以上各數(shù)代入①式得：Vmax=αV ＝0.85×60＝51cm3</p><p>　　倘若實(shí)際注射量過小，注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留的時(shí)間

82、會(huì)過長。</p><p>　　所以最小注射量容積Vmin＝0.25V。</p><p>　　Vmin＝0.25V=0.25×60=15cm3</p><p>　　實(shí)際注射量V’=2V0+2×0.6V0=2×9.132+2×0.6×9.132=29cm3</p><p>　　即 Vmin ＜V’

83、＜Vmax</p><p><b>　　所以符合要求。</b></p><p><b>　?。?）鎖模力的校核</b></p><p><b>　　公式：F≥KAPm</b></p><p>　　式中F——注射機(jī)的額定鎖模力(kN) 400</p><p&g

84、t;　　A——制品和流道在分型面上的投影和(cm3)</p><p>　　Pm——型腔的平均計(jì)算壓力(MPa) 由表9.9-4 取30</p><p>　　K——安全系數(shù)，通常取K＝1.1－1.2 1.2</p><p>　　則：KAPm＝1.2×2[π(35.25/2)2+20×6]×30</p><p>　　

85、=78.905kN＜400kN=F</p><p><b>　　所以符合要求。</b></p><p>　　（3）最大注射壓和的校核</p><p><b>　　Pmax≥K’P0</b></p><p>　　式中：Pmax——注射機(jī)的額定注射壓力(MPa) 150</p><p

86、>　　P0——成型時(shí)所需的注射壓力(MPa) 100</p><p>　　K’ ——安全系數(shù)，常取K=1.25－1.4 取1.3</p><p>　　則K’P0=1.3×100=130 MPa＜Pmax150 MPa</p><p><b>　　所以符合要求。</b></p><p>　　2）、安裝參數(shù)的

87、校核</p><p>　　模具各模板的厚度分別為：</p><p>　　H1——上模座 30mm H2——型腔板 32mm</p><p>　　H3——脫件板 16mm H4——型芯板 25mm</p><p>　　H5——型芯固定板 32mm H6——墊塊 63mm</p><p>　　H7——下模座 30mm<

88、;/p><p>　　模具的閉合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=228mm</p><p>　　所允許的最小模具厚度Hmin=160mm</p><p>　　所允許的最大模具厚度Hmax=280mm</p><p>　　即模具滿足Hmin≤228mm≤Hmax 的安裝條件。</p><p>　　經(jīng)查資料SZ

89、-60/40 型注射機(jī)的最大開模行程S=180mm</p><p>　　S≥H1+ H2+(5－10)mm</p><p>　　=17.5+20+10</p><p><b>　　=47.5mm</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　所以注

90、射機(jī)的開模行程足夠，由以上的驗(yàn)證可知，型注射機(jī)能滿足使用要求，故可采用。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1）屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社，1995</p><p>　　彭建聲. 簡明模具工實(shí)用技術(shù)手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社，1993</p><p>　　《塑料模設(shè)

91、計(jì)手冊》編寫組. 塑料模設(shè)計(jì)手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　黃毅宏. 模具制造工藝. 機(jī)械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　模具制造手冊編寫組. 模具制造手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社，1996</p><p>　　徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社，1991</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</

92、b></p><p>　　通過對旋紐塑料成型模具的設(shè)計(jì)，對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，對獨(dú)立設(shè)計(jì)模具具有了一次新的鍛煉。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程充分利用了各種可以利用的方式，同時(shí)在反復(fù)的思考中不斷深化對各種理論知識(shí)的理解，在設(shè)計(jì)的后一階段充分利用ug軟就是一例，新的工具的利用，大在提高了工作效率。<

93、/p><p>　　以計(jì)算機(jī)為手段，專用模具分析設(shè)計(jì)軟件為工具設(shè)計(jì)模具。軟件可直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中模架尺寸，金屬材料數(shù)據(jù)庫及加工參數(shù)，通過幾何造型及圖形變換可得到模板及模腔與型芯形狀尺寸迅速完成模具設(shè)計(jì)。</p><p>　　模具ug技術(shù)是模具傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的革命，大大提高了設(shè)計(jì)效率，尤其是系列化或類似注射模具設(shè)計(jì)效率更為提高。</p><p>　　總之，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的又一次鍛