毕业设计（论文）-爆花米机锁扣注塑模具设计【全套图纸含三维】

毕业设计（）-爆花米机锁扣注塑模具设计【全套图纸含三维】 大学本科毕业设计说明书 摘 要 注塑成型是塑件生产最常用的方法之一。本设计通过注塑模具产品，利用实体模型测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的材料和塑件结构进行分析，并对塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计和加工方案的制定，确定塑件的最佳浇注位置，并通过实际情况进行调整，从而得到对实际生产来说最合理的浇注位置。在确定模具型腔数目后，分析产品的气穴、熔接痕、充填时间、充填结束时的体积温度、流动前沿处的温度、速度/时间转换点压力、充填结束时的压力、注射位置处压力等，可确定注塑模具的合理性。最后本运用ug 4.0及其EMX4.1模块来完成模具整体设计工作。 关键词:模具设计;UG4.0; 全套图纸，加Q174320523 各专业都有 I Abstract Plastic shaping be used in common for plastic products to manufacture.Basing on the actual plastic products of electric blanket, the designer uses the actual model to measure the product, creates a model for the actual product and making an analysis to the materials and structure of the product. Designs the plastic mould, including the design of plastic finished product, analysis and account of craft parameter, the design of work piece, mould structure and the processing project. The designer focuses on the design and account work of parting-surface and slide. Using the designer uses Moldflow Plastics Insight 6.1 to make an analysis of the product，deciding the best location. And making a increase Basing on actuality to get the best effect . After deciding the number of cavity for mold ，using Moldflow Plastics Insight 6.1 to make an analysis for air pocket，weld lines，fillingtime，bulk temperatures of sandouting， temperature at flow front，pressure at V/P switchover point，screen out pressure， pressure at injected location and so on， to sure the rationality of mould design. The last using Pro-Engineer4.0 and EMX4.1 module is applied to the whole design. Keywords: mould design;UG4.0; plastic products of electric blanket 0 大学本科毕业设计说明书 目 录 引言…………………………………………………………………………………2 第一章 设计任务与流程…………………………………………….………..….3 1.1毕业设计任务…………………………………………………………………..3 1.2注塑模具设计的流程…………………………………………………………..3 第二章 塑件成品、注塑模具设计与构型…………………………………...….5 2.1 概述…………………………………………………………………………….5 2.2 模具设计环境和应用软件…………………………………………………….5 2.2.1 UG4.0……………………………………………………………………5 2.2.2 AutoCAD………………………………………………………………..5 2.3零件的三维图和二维工程图建模………………………………...…………..5 2.3.1零件的立体图建模……………………………………………………..5 2.3.2零件的二维工程图绘制………………………………………………..6 2.4塑件的基本数据…………………………………...…………………………..6 2.4.1塑件塑料品种的确定…………………………………………………..6 2.4.2塑件材质………………………………………………………………..6 2.4.3塑件体积与质量………………………………………………………..9 2.4.4塑件图及其尺寸公差…………………………………………………..9 2.4.5分型面及排气形式的确定………………………………………….....10 2.4.6型腔数的确定与型腔的分布………………………………………….11 第三章 分析设计与计算…………………………………...…………………...12 3.1浇注系统的设计…………………………………………………...………….12 3.1.1主流道设计………………………………………………...…………..13 3.1.2 浇口的设计……………………………………………………...…….19 3.2 成型方案…………………………………………………………………...…26 3.2.1 成型部分的设计……………………………………...……………….26 3.2.2 成型零部件结构设计……………………………………...………….27 3.2.3 成型零部件工作尺寸计算………………………………………..…..28 3.3 导向机构设计…………………………………………………………...……29 3.3.1 合模导向机构………………………………………...……………….29 3.4 脱模机构设计……………………………………………………...…………30 3.4.1 推杆脱模机构设计……………………………………………………30 3.5 冷却系统的计算……………………………………………………………...31 3.6 模架形式及规格…………………………………………………………...…34 3.7模具装配图与零件图的绘制……………………………………………..…..35 结 论…………………………….…………………………………...…………..36 参考文献……………………………………………………………..……………37 谢 辞…………………………………………………..…………………………38 附 图……………………………………………...……………………………...39 1 1 大学本科毕业设计说明书 引 言 模具产品是工业产品制造的基础，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。随着科学技术的不断发展和社会的高速发展，产品更新换代越来越快，注塑模具设计也随着科技发展明显缩短生产周期，用一系列软件对注塑模具进行分析设计，大大缩短了生产周期。 本设计在注塑模具成型工艺飞速发展的时代条件下，用UG4.0软件进行建模，用CAD软件进行工程图的绘制，多种软件交替进行，为注塑模具设计带来了极大方便，同时使设计更为合理精确，更是大大缩短了注塑模具的设计周期，同时节约了成本。 本说明书为机械塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括:目录、设计指导书、设计说明书、参考文献等。 编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。 大学四年的本科学习即将结束，设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学四年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。 本说明书在编写过程中，得到老师和同学的大力支持和热情帮助，在此谨表谢意。虽然在设计中得到了指导老师的用心指导，但由于本人水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。 1 2 大学本科毕业设计说明书 第一章 设计任务与流程 1.1毕业设计任务 设计题目:爆花米机锁扣注塑模具设计，塑件实物为爆花米机锁扣，该零件具有一定的强度和刚度，其中塑件上的圆形孔与其他零件有配合要求，内壁有粗糙度要求，同时塑件下表面及上表面也应平整光滑。 设计要求: 1. 绘制该塑件的工程图，确定塑件所用塑料品种; 2. 为满足大批量自动化生产的需要，为该塑件设计注塑模具。 1.2爆花米机锁扣的注塑模具设计的流程 基本内容: 塑件设计、工艺性分析、确定收缩率和分型面、浇道系统设计、冷却系统、模具结构件设计、注射设备选择、绘制模具设计图纸。 1.塑件设计，利用软件UG4.0进行塑件的立体建模，再在软件AutoCAD中完成塑件尺寸及公差等技术要求的标注，并输出工程图。 2.注塑设备选择，确定塑件的型腔数，并计算塑件的投影面积，通过注射量的校核、注射力的校核、锁模力的校核、安装部分的尺寸校核、开模行程的校核、顶出装置的校核，结合注塑设备的资料确定注塑设备的型号。 3.确定收缩率和分型面，首先由塑件性能的要求等，确定塑件的塑料，通过查资料确定塑件的收缩率。根据线圈骨架的工艺及结构特点，确定具体的分型面，大致应为球面轴套的孔中心线所在平面。 4.模架，通过塑件的大小及型腔数、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统等的初步估算，确定使用模架的型号。 5.浇注系统设计，本塑件使用的是冷流道浇注系统，在浇注系统设计中，包 1 3 大学本科毕业设计说明书 括流道的设计、喷嘴的选择、主流道衬套的选择等，还必须研究一模四腔浇注系统的平衡性设计。 6.成型零件，确定型腔数和分型面。对模腔和模芯进行结构设计。计算成型部件的工作尺寸。 7.顶出机构的设计，根据开关座的结构特点，设计顶出机构。 8.冷却系统的设计。 9.零部件加工工艺制定，结合现代加工手段，利用数控CNC，电火花，线切割等方法，制定最符合经济效益的加工工艺。 10.完成整套模具的二维工程图的绘制。 1 4 大学本科毕业设计说明书 第二章 塑件成品、注塑模具设计与构型 2.1 概述 注塑件的模具设计是注塑制品加工工序中必不可少的一个步骤。但不同的模具公司，不同的设计人员，采用不同的CAD软件进行模具辅助设计，都有自己的一套设计过程。本设计先用UG4.0进行实体建模，然后经过一系列的设计最后用CAD软件完成制图。 2.2 模具设计环境和应用软件 2.2.1 UG4.0 UG4.0是一个优秀的CAD/CAE/CAM软件，在模具的设计与制造领域，UG4.0较早地在广东深圳、东莞、广州以及华东一带得到广泛应用，由于它的应用，可以大大缩短模具设计与制造周期，提高模具质量，降低生产成本。 2.2.2 AutoCAD AutoCAD是著名的工程图画图软件，用以绘制二维工程图。 2.3零件的三维图和二维工程图建模 2.3.1零件的立体图建模 利用UG4.0分析所给零件的外形和尺寸，利用UG4.0的建模方法，根据爆花米机锁扣的形状和使用特点进行建模(如图2-1所示)。 1 5 大学本科毕业设计说明书 图2-1:爆花米机锁扣立体图在UG4.0中建模 2.3.2零件的二维工程图绘制 工程图是在设计的最后用作指导生产的三视图图样。工程图图样的制作可以说是正式将零件或装配模型的设计归档的过程，其正确与否，直接影响到生产部门的生产制作。 2.4塑件的基本数据 2.4.1塑件塑料品种的确定 本设计中塑件实物为不透明制件，根据塑件的使用要求，确定所用塑料应是 . ABS塑料 2.4.2塑件材质 名称 :ABS; 1 6 大学本科毕业设计说明书 中文学名:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂; 1.材料性能 该零件选用的是ABS塑料，收缩率为0.6%。 基本特性:ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成形的塑料件有较好的光泽。密度为1.02,1.05g/cm?。 ABS有极好的抗冲压强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70?C左右，热变形温度为93?C左右。耐气候性差，在紫外线作用下变硬变脆。 主要用途:ABS广泛用于水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。 成型特点:ABS在升温时粘度增高，所以成型压力比较高，塑料上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理;易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇口对流道的阻力;在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在50,60?C，要求塑件光泽和耐用时，应控制在60,80?C。 ABS的注射工艺参数 注射类型 螺杆式 螺杆转速,r/min, 30~60 喷嘴形式 直通式 温度,?, 190~200 前段 ,?, 200~210 料筒温度 中段 ,?, 210~230 1 7 大学本科毕业设计说明书 后段 ,?, 180~200 模具温度,?, 50~80 注射压力,MPa, 70~120 保压力,MPa, 50~70 注射时间,S, 3~5 保压时间,S, 15~30 冷却时间,S, 15~30 成型周期,S, 40~70 2( 塑件结构工艺性 (1) 尺寸的精度 塑件的尺寸公差推荐值参考《模具设计与制造手册》的2-17，塑件的精度等级参考表2-18。 表二:精度等级的选用: 材料 高精度 一般精度 低精度 ABS 3 4 5 作为一个锁扣,其精度不必太高,故选用一般精度IT4。塑料制件公差参考教材《塑料成型工艺与模具设计》表3-8,SJ1372-78,。 (2) 表面粗糙度 作为一个锁扣,其外观的好与差主要取决于模具型腔的表面粗糙程度。模具的表面粗糙度要比塑件的要求低1~2级,塑件的表面粗糙度一般为Ra0.8-0.2 之间,本产品取Ra0.8,则模具型腔的表面粗糙度Ra0.4。 1 8 大学本科毕业设计说明书 2.4.3塑件体积与质量 3[5]取ABS的密度为1.05g/cm，由UG4.0可算出塑件的体积和质量，如图2-4。 3 则可计算零件的体积为:=4.26256cmV塑 零件质量为:= 4.475688g M塑 图2-4:UG4.0计算 2.4.4塑件图及其尺寸公差 标注尺寸在绘制图纸中是非常重要的一步。传统的模具设计需要计算成型零 L,L(1，S)塑件模具件的加工尺寸，模具型芯和型腔的加工尺寸可以通过公式计算基本尺寸，S指塑件的平均收缩率。而在使用UG4.0进行模具设计的过程中，塑件已经定义了其收缩率(取0.5%)，则不需要通过繁琐的计算而直接可以标注出成型零部件的基本尺寸。 但尺寸标注还有一个公差的问题，这是无法从软件自动导出的，需要设计者设定。由于塑料收缩率范围和稳定性各有差异，首先必须合理化确定不同塑料成形塑件的尺寸公差。即由收缩率范围较大或收缩率稳定性较差塑料成形塑件的尺寸公差应取得大一些。否则就会出现大量尺寸超差的废品，为此，各国对塑料件的尺寸公差制订了国家标准和行业标准。中国也曾制订了部级专业标准，但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。德国国家标准中专门制订了塑件尺寸公差的 1 9 大学本科毕业设计说明书 DIN16901标准及相应的模具型腔尺寸公差的DIN16749标准。此标准在世界上具有较大的影响，因而可供塑料模具行业参考。由于本人没能收集到这个标准，则 ,,,3z就按照惯例考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取，Δ指塑 [4]件的尺寸公差。 本套模具的装配图和非标准件零件图如附图所示。 塑件大致的尺寸(长×宽×高)为64.2×26.8×10.56(mm)。大多数尺寸 ,0.1,0.1的公差为或更大。对于小于的尺寸的地方就要注意，由于精度比较高，建模时就应该沿减料方向适当加大基本尺寸或者增加脱模斜度以便试模后可以修改达到合乎要求的尺寸精度。 2.4.5分型面及排气形式的确定 模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面成为分型面，是动模和定模的分界面。注塑模具有一个分型面也有多个分型面，分型面应尽可能简单，以便于塑件的脱模和模具的制造，同时分型面的位置应位于塑件的断面轮廓最大处。 [6]分型面还应考虑型腔排气顺利、确保塑件质量、无损塑件外观等因素。 分型面设计应遵循以下原则: 1.分型面的方向尽量采用与注塑机开模方向垂直的方向; 2.分型面一般开设在产品的最大截面处; 3.尽量使塑件留在动模一侧; 4.有利于保证塑件的尺寸精度和外观质量等; 5.有利于成型零件的加工与制造。 由于本设计塑件采用单分型面，而单分型面无外乎以下三种结构情况: 1.型腔完全在动模一侧。 2.型腔完全在定模一侧。 3.型腔各有一部分在动定模。 根据塑件的结构特点，依照设计原则，本设计的注塑模具分型面各有一部分 1 10 大学本科毕业设计说明书 在动定模，即第三种形式。 排气方式的确定，由于塑件较小，排气量小，因此采用分型面及推杆和推杆孔间的间隙排气。 2.4.6型腔数的确定与型腔的分布 1. 型腔数的确定 注塑模具型腔数的确定与现有注塑机的规格、所要求的塑件质量、塑件的几何形状、塑件成本及交货期等因素有关。 针对本设计的塑件，由于尺寸精度和重复精度要求不高，且工件尺寸较小，为使结构简单，采用一模四腔。 2. 型腔的布置 型腔的排列涉及模具尺寸，浇注系统平衡、模温调节系统的设计及模具在开合模时的受力平衡等问题。因此在设计中应根据各方面的情况进行综合考虑。在本设计中由于采用一模四腔，着重考虑模具在开合模时的受力平衡和浇注系统的平衡，因而型腔对称方式布置。 1 11 大学本科毕业设计说明书 第三章 分析设计与计算 3.1浇注系统设计的基本要点 浇注系统的设计包括主流道的选择，分流道截面形状和尺寸的确定，浇口位置的选择，浇口形式及浇口截面尺寸的确定。 当采用点浇口时，为了确保分流道的脱落，还应注意脱浇口装置的设计。 在设计浇注系统时，首先是选择浇口的位置，浇口位置选择的适当与否，将直接关系到制品的成型质量及注射过程是否能顺利进行。浇口位置的选择应遵循以下原则: 1.设计浇注系统时，流道应尽量减少弯折，表面粗糙度为Ra1.6,Ra0.8mm. 2.设计浇注系统时，应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。 3.塑胶制品投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，否则会造成注塑时受力不均。 4.设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑胶制品上不留痕迹，以保证塑料制品外观。 5.一模多件时，应防止将大小相差悬殊的塑胶制品放在同一付模具内。 6.在设计主流道时，避免熔融的塑胶直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲或折断。 7.在满足塑胶成型和排气良好的前提下，要选取最短流程，这样可缩短填充时间。 8.能顺利地引导熔融的塑胶填充各个部位，并在填充过程中不到致产生塑胶涡流、紊乱现象，使型腔内的气体顺利排出模外。 9.在成批塑胶制品生产时，在保证产品质量前提下，要缩短冷却时间及成型周期。 1 12 大学本科毕业设计说明书 10.因主流道处有收缩现象，若塑料制品在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量。 11.浇口的位置应保证塑胶流入型腔时，对着型腔中宽畅、厚壁部位，以便于塑料的流入。 12.尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要的部位。 3.1.1主流道设计 主流道是指连接注塑机喷嘴与分流道的塑胶通道，是溶料注入模具最先经过的一段流道，其形状，大小会直接影响塑胶的流动和注塑时间。 1. 垂直式主流道的设计 1 13 大学本科毕业设计说明书 图(1)是垂直式主流道的形式及设计参数。 d----主流道小端直径，即主流道与注射机喷嘴接触处的直径。 d=注射机喷嘴孔径+(0.5,1)mm L----主流道的长度。根据模具的具体结构，在设计时确定。 A----主流道的锥度。A一般在2?,4?范围内选取，对粘度大的塑料，A可取3?,6?。但由于受标准锥度铰刀的限制，应尽量选用标准锥度值，或选用标准浇口套。(具体尺寸依本公司制定的浇口套零件尺寸及根据塑胶的性能以及胶件的大小，选择合适的规格进行设计，注:浇口前端最小尺寸d=3.5mm). 、一般而言，尺寸D比D大10%,20%左右。 2.倾斜式主流道的设计 1 14 大学本科毕业设计说明书 在设计模具时，往往由于受制品及模具结构的影响，或者由于浇注系统及腔数的限制，使主流产偏离模具中心，有时这一距离很大，造成模具在使用时出现很多问题。第一:在顶出制品时，由于顶出不在模具中心，会造成单面披缝过大而产生溢料，上述问题虽然可以采用三板模结构来解决，但这样会使模具成本提高。所以在上述情况下，采用倾斜式主流道的设计可以避免或改进其不足。图(2)是有关倾斜式主流道的设计参数，倾斜角a主要与塑胶性能有关，如PE、PP、PA、POM等塑胶，其倾斜角a最大可达30?;HIPS、ABS、PC等塑胶，倾斜角最大可达20?.SAN、PMMA不能用倾斜式主流道。倾斜式主流道的其他参数与垂直式主流道的设计相同。 3.分流道设计 分流道是塑胶进入型腔前的过渡部分，可通过截面的形状，尺寸大小及方向变化，使塑胶平稳进入型腔，保证成型的最佳效果，常用分流道的形式及尺寸如表(1). 1)影响分流道设计的因素 ?、制品的几何形状、壁厚、尺寸大小及尺寸的稳定性、内在质量及外观 质量要求。 ?、塑胶的种类，亦即塑胶的流动性、熔融温度区间、固化温度以及收缩 率。 ?、注塑机的压力、加热温度及注射速度。 1 15 大学本科毕业设计说明书 ?、主流道及分流道的脱落方式。 ?、型腔的布置、浇口位置及浇口形式的选择。 2)对分流道的要求 ?、塑胶流经分流道时的压力损失及温度损失要小。 ?、分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及 保压。 ?、保证塑胶的迅速而均匀地进入各个型腔。平衡式分流道如附图(3) ?、分流道的长度应尽可能短，其容积要小。 ?、要便于加工及刀具选择。 ?、每节流道要比下一节流道大10%,20%左右。如图(3)， D=d*(1+10%,20%)。 4.分流道的截面分析 1)、圆形截面分流道如图(4)A，圆形截面分流道的优点是表面积与体积之比为最小，在容积相同的分流道中，圆形截面分流道的塑胶与模具接触的面积为最小，因此其压力损失及温度损失小，有利于塑胶的流动及压力传递。其缺点是圆形截面分流道必须在动模及定模上分别加工。 2)、梯形截面分流道如图(4)B，此种截面与圆形截面相比热损失较大，但便于分流道的加工及刀具的选择，因此也是常用的形式。(常用于三板模) 1 16 大学本科毕业设计说明书 5.分流道的修正 在同一模具上成型两种大小不同的塑胶制品，为了保证在注塑时，塑胶 能同时充满模具上大小不同的型腔，这时单使用修正浇口大小，不一定 能达到充填平衡效果，必须对分流道进行修正才能达到预期效果。 由于该塑件拟用卧式注塑机，因此主流道为锥形流道。由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复地接触和碰撞，容易损坏，所以模具的主流道通常宜设计成可拆卸与更换的衬套结构。这样更可以使主流道穿过模具结构中的两块模板结合处溢料造成主流道凝料脱出的困难。浇口套设计如下图所示。 经过设计参数如下: 1 17 大学本科毕业设计说明书 1. 主流道小端直径d是与注塑机喷嘴相配合的，其径向尺寸应大于喷嘴孔径 0.5-1mm，即d=注塑机喷嘴直径+(0.5-1)mm，以便当主流道与喷嘴同轴 度有偏差时主流道凝料易从定模侧脱出。由最后设计可知注塑机喷嘴直径 取2.5，故d=3.0. 2. α=2?-4?，本设计取锥度α为3?。 3. 球面半径应比喷嘴球面半径大1-2mm，以保证注射过程中喷嘴与模具紧密 接触，防止熔体流入因两球面配合误差形成的间隙中，妨碍主流道凝料的 脱出。 4. 主流道长度L可根据定模板座的厚度来确定，一般?60mm，取L=35， 定位环设计: 为了节省材料，定位环与主流道衬套分开设计，如下图所示。其外径D与注 塑机的定位孔之间采用较松配合。 1 18 大学本科毕业设计说明书 3.1.2、浇口设计 1.浇口的作用 浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑胶进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑胶以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑胶后，浇口的截面较小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便以使塑胶制品分离，塑胶制品的浇口痕迹亦不明显。 塑胶制品质量的缺陷，如困气、缩水、夹水纹、分解、冲纹、变形等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。 2.影响浇口设计的因素 浇口设计包括浇口截面形状及其尺寸确定的因素，就制品而言，包括制品的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等，制品所用塑胶特性，对浇口设计的影响因素是塑胶的成型温度、粘度(流动性)、收缩率及有无填充物等。此外，在进行浇口设计时，还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。 3.浇口截面的大小 按照常规来说，浇口的截面尺寸宜小不宜大，先确定得小一些，然后在试模时，根据对型腔的充填情况再进行修正。特别是一模多腔的模具，通过修正可使各个型腔同时均匀充填。 小浇口可以增加熔料流速，并且熔料经过小浇口时产生很大摩擦而使熔料温度升高，其表现粘度降低，有利于充填。另外，由于小浇口的固化较快，不会产生过量补缩而降低 的内应力，同时可以缩短注射成型周期，便于浇口的去除。 但有些制品的浇口不宜过小，如一些厚壁制品，在注射过程中必须进行两次以上的补压才能满足制品的要求，浇口过小会造成浇口处过早固化，使补料困难而造成制品缺陷。 具体浇口截面尺寸的确定，根据不同的浇口形式和制品大小来确定。 1 19 大学本科毕业设计说明书 4.浇口位置的确定 浇口位置的选择，一般应注意以下问题: 1)、浇口位置应设在制品最大壁厚处，使塑胶从厚壁流向薄壁，并保持浇口至型腔名处的流程基本一致。 2)、防止浇口处产生喷射而在充填过程中产生冲纹。 3)、浇口位置应设在制品的主要受力方向上，因为塑胶的流动方向上所承受的拉应力和压应力特高，特别是带填料的增强塑胶，这种情况更加明显。 4)、在选择浇口位置时应考虑制品的尺寸要求，因为塑胶经浇口充填型腔时，在塑胶的流动方向与垂直流动方向上的收缩不尽相同，所以因考虑到变形和收缩的方向性。 5)、设计浇口时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时，在塑胶制品上不贸痕迹，以保证塑胶制品外观。 6)、在浇口位置选定后，应首先经胶件设计的工程师认可，或用较先进的设备模拟塑胶的流向以及通过经验丰富的专业人员研究，再确认浇口的位置是否正确。 5.普通浇口 普通浇口的特点:形状比较简单，加工较方便面 在一模多腔的分流道百平衡布置的模具上，修正浇口也比较容易，有时在生产现场也可以进行;几乎各种塑胶都可使用这种浇口形式。其不足之处是:制品和浇口不能自行脱离，若要使其自行分离必须采取特殊设计。 普通浇口的形式及尺寸如表(2)示(mm) 1 20 大学本科毕业设计说明书 上表尺寸取决于塑胶的流动性及胶件的大小而选择。 6.点浇口 点浇口具有很多优点，几乎可以应用于各种形式的制品。点浇口位置的选择有较大的自由度，浇口附近的残余应力较小，浇口能自行拉断且留很小的痕迹。点浇口尤其适用于圆桶形、壳形、盒形制品，但对流动性较差的塑胶不宜用，如PMMA、PC等。常用于ABS、PP、POM等流动性较好的塑胶。对于较大的平板制品可以设置多个点浇口，以减小其翘曲变形。 点浇口的缺点是注射压力损失较大，多数情况下，必须采用三板模结构，其模具结构相对比较复杂，成型周期较长。流道与制品比例较大(废料较多)。其形式及尺寸如图(5)示。浇口的尺寸依胶件的大小及塑胶的性能而定。 7.潜浇口 潜浇口的设置比较灵活，可以在制品的内外表面很多地方开设;浇口可以自动脱落且留下很小的痕迹; 潜浇口分推切式及拉切式，不适用于成型较脆性的塑料，如SAN、PMMA、PS，透明料等。其形式及尺寸如附图(6)中的A、B、C。其中A及C不适用于会因成型时喷射造成冲纹及浆糊斑，如PC料。 ,图中LL1+L2，且L1不能太短，应有足够的距离让浇口变形脱离型腔，一般情况下，L1应至少有8mm。 1 21 大学本科毕业设计说明书 8.直接浇口 直接浇口由于熔融塑胶经浇口直接进入型腔，所以压力损失很小，充型比较容易，并对各种塑胶都能适用。 直接浇口的截面尺寸一般都比较大，浇道的固化时间较长，所以有足够的时间进行补料，但在浇口处产生的应力也大。且会给去除浇口带来困难，也会在制品上留下较大痕迹。 直接浇口必须与浇口正对的位置加工一球形冷料穴，并在浇口位置处定模留出一平台以保证剪浇口后残留水口不高于胶件表面。直接浇口的形式如附图(7)。 1 22 大学本科毕业设计说明书 9.凸耳式浇口 凸耳式浇口主要用于高透明度平板形制品，以及要求变形很小的制品。凸耳浇口的作用是使熔融塑胶从浇口进入凸耳时，由于摩擦热而改善其流动性，当料流冲击凸耳侧壁时，使流速降低并改变了流向，在凸耳处均匀而平稳地进入型腔。从而避免塑件成型时因喷射所造成的各种缺陷:如冲纹、内应力引起的变形及其他浆糊斑等。凸耳式浇口适用于成型PC，有面玻璃等塑料，其形式及尺寸如附图(8)示。 1 23 大学本科毕业设计说明书 10.扇形浇口 扇形浇口在注塑时，可以降低制品的内应力，主要适用于平板制品及浅的壳形或盒形制品及透明料，如PMMA，一定要做扇形浇口，否则有冲纹。其形式及尺寸如附图(9)示。 1 24 大学本科毕业设计说明书 11.蕉形浇口 适用于在注射成型不允许外表面有任何不良痕迹的胶件，宜用ABS等较软性塑胶及中小型胶件。如图(10)示。图中L,L1+L2，且L1不能太短，应有足够距离让浇口变形脱离型腔，一般情况下，L1应至少有8mm。 3.1.3 冷料穴设计 冷料穴一般设在主流道正对面的动模板上，当分流道较长且到浇注口有拐角时，也开设分流道冷料穴。冷料穴的作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料穴的直径与主流道大端直径相同或略大一点，长度约为直径的1-1.5倍。 本设计采用的为直接浇口，可以采用Z形拉料杆和锥形拉料杆，在这里采用的是Z形拉料杆。其三维截图如下: 1 25 大学本科毕业设计说明书 3.2 成型方案 从生产成本和生产效率方面考虑，确定成型的方案，该产品的成型方案采用一模四腔，对称式布置，浇注形式采用冷流道，浇口为直接浇口，分流道为圆形，主流道为圆锥形。 3.2.1 成型部分的设计 成型塑件内表面或下表面的零件称凸模或型芯。型芯按复杂程度和结构形式大致有整体式型芯和组合式型芯。 本设计塑件结构简单，成型用的型芯型腔结构较简单，可用数控机床直接加工。为节约成本和保证精度，本设计采用整体嵌入式，其立体图如附图所示。其型芯、型腔结构如下图所示。 1 26 大学本科毕业设计说明书 图1:型腔 图2:型芯 3.2.2 成型零部件结构设计 工作尺寸的计算有型腔与型芯的径向尺寸、型腔与型芯的高度尺寸、中心距 1 27 大学本科毕业设计说明书 尺寸等的计算。在计算时，必须根据塑件的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级。塑件中方形孔与其他零件有一定的配合要求，其精度为MT3，其余尺寸无配合要求，精度要求不高，故取塑件的均为MT5级;由于塑件的所有尺寸要求都没有达到高精度要求，因此，所有工作尺寸按平均收缩率法计算。 PA的平均收缩率S=(S+Smin)/2=(0.3%+0.8,)/2=0.55%，取0.50,，CPmax ?为塑件的尺寸公差，生产实践证明，成型零件的制造公差z约为塑件总公差的取1/3-1/4，因此在确定成型零件工作尺寸公差值时，可取塑件公差值的 [10]1/3-1/4，或取IT7-IT8级作为模具的制造公差。 3.,.3 成型零部件工作尺寸计算 型腔尺寸计算: 塑件尺寸较小，系数x=0.75，以下同。 +zLM= (L(1+ S) -3/4?)0CP +0.56/3 = (64.2*(1+ 0.005) -0.75*0.3)0 +0.19=64.296mm 0 +z L,= (L1(1+ S) -3/4?)CP 0 +0.44/3 = (26.8*(1+ 0.005) -0.75*0.3) 0 +0.15=26.709mm 0 +z HM= (H(1+ S) -2/3?)CP 0 +0.20/3 = (2*(1+ 0.005) -2/3*0.22) 0 +0.07=1.863mm 0 型芯尺寸计算: 0 LM= (L2(1+ S) -x?)CP-z 1 28 大学本科毕业设计说明书 0 = (64.2*(1+ 0.005) -0.75*0.28) -0.28/3 0=64.311mm-0.09 0 LW1= (L3(1+ S) -x?)zCP- 0 = (26.8*(1+ 0.005) -2/3*0.24) -0.24/3 0=26.774mm -0.08 +z HM= (H(1+ S) -x?)CP 0 0 = (8.5*(1+ 0.005) -2/3*0.24) -0.24/3 0=8.3825mm -0.08 3.3导向机构设计 3.3.1 合模导向机构 合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，本设计采用导柱导向。导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。 1.导柱 [11]导柱结构和技术要求: (1) 长度 导柱导向部分的长度应比凸模部分高出8-12mm，以免出现导柱 未导正方向而型芯先进入型腔。 (2) 形状 导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱顺利的进入导向 孔。锥形头高度取与相邻圆柱直径的1/3，前端还应倒角。 (3) 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多 采用20钢经渗碳淬火处理，硬度为50-55HRC，导柱固定部分表面粗 糙度Ra为0.8μm，导向部分表面粗糙度Ra为0.8-0.4μm。 (4) 数量及布置 导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具 边缘应有足够的距离，以保证模具强度，导柱中心到模具边缘距离通 1 29 大学本科毕业设计说明书 常为导柱直径的1-1.5倍。 5) 配合精度 导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6;导柱( 的导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。 2.导套 本设计选用带头导套，为了方便导套压入模板同时便于导柱进入导套，在导套端面内外倒圆角R，模具导向孔为通孔。 导套内孔与导柱之间为间隙配合H7/f7，外表面与模板孔为较紧的过渡配合H8/f7，其前端设长为3mm的引导部分，按间隙配合H8/e7制造，其粗糙度内外表面均为Ra1.6μm。 导套的材料为为20钢，采用渗碳淬火处理。 3.4脱模机构设计 3.4.1推杆脱模机构设计 推杆是推出机构中最简单最常见的一种形式。 本设计将推杆设计成直杆式圆柱形推杆，常用直径为1.5-25mm，本设计取直径为4mm。高度不大于600mm。推杆与推杆孔之间的配合段用H7/f7。材料选用 [12]T8A头部局部淬火。配合表面粗糙度Ra为0.8μm。 在推杆装入模具后推杆的长度应能使推杆的端部高于型腔平面0.05-0.1mm。 推杆结构如下图所示。 复位杆的设计: 1 30 大学本科毕业设计说明书 在推杆脱模机构中用复位杆复位是最常见的。复位杆对称布置，取4根，均布于推杆固定板四周，位于型腔和浇注系统之外。复位杆端面低于模板平面0.05mm。与复位杆头部接触的定模板应淬火。复位杆的结构及相关尺寸设计如下图所示。 3.5 冷却系统的计算 1) 排气系统的设计 排气槽的位置和大小主要依靠经验，在设计时应该注意一下问题: (1) 排气槽应尽量设置在分型面上，并靠在凹模一侧，以便于模具制造和清理; (2) 排气槽应设在塑料熔体最后充满处和塑件厚壁处; (3) 排气槽的排气方向不要朝向操作人员，以免注射时漏料伤人。 排气槽的截面尺寸，以既有利于排气又不产生溢料为原则。排气槽的深度h根据塑料熔体的粘度而定，一般为0.01mm~0.03mm，熔体粘度低时取最小值，粘度高 1 31 大学本科毕业设计说明书 时取最大值，表8-18为几种常用塑料的排气槽深度，其中ABS的排气槽深度为0.03mm。排气槽的长度L一般可取1.5-2.5mm。排气槽的后续导气沟适当增大，以减小排气阻力，其深度可取0.8-1.5mm，宽度不小于排气槽宽度W。 排气槽的截面积可用如下公式进行计算: F,25m1(273+T1)1/2/tP0 ? 式中:F——排气槽的截面面积(m2) m1——模具内气体的质量(kg) P0——模具内气体的初始压力(Mp)取0.1Mp T1——模具内被压缩气体的最终温度(?) t——充模时间(s) 模内气体质量按常压常温 20?的氮气密度ρ0,1.16kg/m3 计算，有 m1=ρ0V0 ? 式中:V0——模具型腔的体积(m3) 应用气体状态方程可求得上式中被压缩气体的最终温度(?) T1,(273+T0)(P1/P)0.1304-273 ? 式中:T0——模具内气体的初始温度(?) 由 V,605mm^3 充模时间 t=1s 被压缩气体最终排气压力为P1,20MPa 由?式得:T1,(273+20)(20/0.1)0.1304-273=311.7? 模具内的气体质量由?式得: m1=V0ρ0=0.605×10^-6×1.16kg=0.7018 ×10^-5kg 将数据代入?式得:所需排气槽的截面面积为: F=[25×0.7018×10-5(273+311.7)1/2]/(1×0.1×106)=0.048mm2 查取排气槽高度h=0.03mm，因此排气槽的总宽度为: W’’=F/h=0.048/0.03=1.6mm 1 32 大学本科毕业设计说明书 为了便于加工和有利于排气，运用镶拼式的型芯结构，与整体式型芯相比，镶拼型芯使加工和热处理工艺大为简化。 2)冷却系统的设计与计算 冷却系统设计的有关公式: qV=WQ1/ρc1(θ1-θ2) ? 式中:qV——冷却水的体积流量(m3/min) W——单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min) Q1——单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(kJ/kg) ρ——冷却水的密度(kg/m3) 0.98×10^3 c1——冷却水的比热容[kJ/(kg.?)] 4.187 θ1——冷却水的出口温度(?) 25 θ2——冷却水的入口温度(?) 20 Q1 可表示为:Q1=[c2×(θ3-θ4)+u] 式中:c2——塑料的比热容[kJ/(kg.?)] 1.047 Q3——塑料熔体的初始温度(?) 200 θ4——塑料制品在推出时的温度(?) 60 u——结晶型塑料的熔化质量焓(kJ/kg) Q1=[c2(θ3-θ4)+u]=1.047(200-60)=146.58kJ/kg 将以上各数代入?式得: qV=(0.03×146.58)/[0.98×10^3×1.047×(25-20)]m^3/min =0.85×10-3m^3/min 上述计算的设定条件是:模具的平均工作温度为40?，用常温20?的水作为模具的冷却介质，其出口温度为25?，产量为0.03kg/min。 由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式即可。但为满足模具在不同温度条件下的使用， 1 33 大学本科毕业设计说明书 可在适当的位置布置直径d 为8mm 的管道来调节温度。 3.6 模架形式及规格 根据模具的总体结构:定模板，A板，B板，顶针面板，顶针底板，垫块，动模板，采用推杆脱模机构。 而模架的大小是由模芯的大小来确定的，模芯的布置如图3-18所示，模芯的大小是130×220mm，选取模架大小为230×350mm。 定模板，动模板，垫块厚度的确定: 定模板的厚度根据定模镶块的厚度及标准模架的规格确定，为25mm。 动模板的厚度根据动模镶块的厚度及支撑板强度计算的要求和标准模架的规格确定，为25mm， 垫块厚度根据推出距离(20mm)、顶针面板厚度(15mm)，顶针底板厚度(20mm)及标准模架的规格确定，为80mm。 其他零件的尺寸按标准模架选用。 [14，15]综上所述，所选模架为 C1-30X32-Z1 GB/T 12556-1990,结构如图1所示。 1 34 大学本科毕业设计说明书 图1 CI型工字模(细水口模架) 3.7模具装配图与零件图的绘制 模具装配图用来表达模具整体结构，外形尺寸，模具各零件间的装配关系，是指导模具装配、检验、维修等工作条件的技术文件。 零件图实在装配图的基础上绘制的，它是零件制造与检验的依据。 装配图: 1 35 大学本科毕业设计说明书 结 论 塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。 本设计首先确定了塑件的浇注质量，其次介绍了注塑件的一般设计原则，从实际来看，几乎所有的注塑件都遵循这些原则。在做好注塑成型的准备工作之后，接着介绍了模具设计的内容，冷流道注塑模具无外乎包括四大系统:浇注系统、温度调节系统、顶出系统和机构系统。在浇注系统的设计中根据经验公式取流道横截面形状，确定浇口尺寸;温度调节系统说明了设计的一般步骤，确定冷却时间，计算体积流量等;顶出系统着重说明了推杆的布置和结构。然后，利用EMX4.1进行注塑模具的整体设计和建模，做完这些工作之后，该模具的设计到此结束。 在设计的过程中发现经验公式有不一致的地方，不同公式的计算结果有的相差很大，特别是在温度调节与脱模力的计算这两块。 单分型面注射模是最为简单和常见的一种结构形式，约占全部注射模具的70%左右，目前传统冷流道模具设计还是以经验为主，很难对注射各参量进行严密的数学建模，因为各参量相互影响，关系复杂。 我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，但是通过这次塑料模具课程设计，让我们更多的了解有关塑料模具设计的基本知识，更进一步掌握了一些关于塑料模具设计的步骤和方法，对塑料模有了一个更高的认识。这对我们在今后的生产实践工作中无疑是个很好的帮助，也间接性的为今后的工作经验有了一定的积累。 1 36 大学本科毕业设计说明书 参 考 文 献 [1] 刘朝儒，彭福荫，高政.机械制图.北京:高等教育出版社，2001 [2] 孙波.机械专业毕业设计宝典.西安:西安电子科技大学出版社，2008 [3] 孙玲.塑料成型工艺与模具设计.北京:清华大学出版社，2008 [4] 葛正浩.UG4.0注塑模具设计实例教程.北京;化学工业出版社，2007 [5] 吴生绪.塑料成型模具设计手册.北京:机械工业出版社，2008 [6] 李力，崔江红，肖庆和，胡纪云.塑料成型模具设计与制造.北京:国防 工业出版社，2007 [7] 齐卫东.简明塑料模具设计手册.北京:北京理工大学出版社，2004 [8] 钱萍，朱红建，朱理.CAE技术在柜机风栅注塑模具设计中的应用.机械 制造，2010(4):17-19 [9] 甘永立.几何量公差与检测.上海:上海科学技术出版社，2008 [10] 李奇，朱江峰.模具设计与制造.北京;人民邮电出版社，2006 [11] 邓明.实用模具设计简明手册.北京:机械工业出版社，2006 [12] Yang Junyi,Li Yuanyuan,"Effect of cooling Sysyterm Desipn and Process parameters on cyclic variation of Mold Temperature-Simulation by DRBEM" Plastics Rubber and Composistes Processing and Applications,1995,23(4),221-251 [13] 宋满仓.注塑模具设计.北京:电子工业出版社，2010 [14] 杨占尧，白柳.塑料模具典型结构.北京:化学工业出版社，2008 [15] 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册(上册).北京:机械工业出版 社，2007 1 37 大学本科毕业设计说明书 谢 辞 时间如白驹过隙，大学生活就这样伴随着设计的结束接近了尾声。设计是我们大学学习的总结与验证，通过本次设计我收获了很多，巩固了以前所学习的知识，更让我知道了自己身上还存在很多不足，需要在今后的学习工作中去弥补，这也是我今后努力的方向和动力。 在本次设计中我首先要感谢我的指导老师，没有老师的精心指导和严格要求，我不会有今天的成果。老师身上的奉献精神时刻鞭策着我，是我学习的榜样。 同时我还要感谢陪伴我的每一位老师们和同学，是你们陪我度过了一个又一个春春夏秋冬，是你们在我人生迷茫的时候给我帮助，因为有了你们我的人生才充满了精彩，坎坷的道路也因你们的存在而不再艰辛。相信有了你们的陪伴我会在人生的道路走的更好。 最后再次真诚的感谢那些给过我帮助的人们。 1 38 大学本科毕业设计说明书 附 图 UG4.0建模 附图1:爆花米机锁扣的立体图 附图2:型腔立体图 1 39 大学本科毕业设计说明书 附图3:型芯立体图 附图4:装配图立体图 1 40