气压瓶盖注塑模具设计[三维SW塑件图]【含CAD高清图纸和文档】【WG系列】

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This artic introduces the mould technology and the CAD/CAM application of mould in china nowadays. Including AUTOCAD，MASTERCAM. While main mechanical designs content the principle and application of the plastic mould, design standards. The calculation of the plastic mould design concerns about the mould construction design, choosing Injection Molding Machine, injection system ,the move mould, immobility mould, the irrigating system, the doffing mould organ, the goring organ, the cooling systems design and so on.The structure designed in such way can ensure the reliable running of the mould.Keywords: CAD;CAM;PLASTIC INJECTION;MOULD大学本科毕业设计（论文）目 录摘 要IIABSTRACTIII目 录IV第1章 绪 论11.1模具的作用与地位11.2 本次设计研究目的及意义11.3 CAD发展概况11.4 注塑模CAD内容2第2章 塑件的工艺分析42.1塑件的工艺性分析52.1.1塑件的原材料分析52.1.2 ABS的注塑工艺参数52.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析62.2.1结构分析62.2.2尺寸精度分析62.2.3表面质量分析62.3计算塑件的体积和质量6第3章 注射机的选择及校核73.1 注射机的选择73.2 型腔数目的确定及校核83.3 锁模力的校核93.4 开模行程的校核9第4章 浇注系统的设计104.1 分型面的选择104.2 主流道的设计104.3 浇口设计114.3.1 剪切速率的校核124.3.2 主流道剪切速率校核124.3.3 浇口剪切速率的校核12第5章 成型零部件设计135.1 型腔和型芯工作尺寸计算135.2 型腔侧壁厚度计算14第6章 合模导向机构设计16第7章 温度调节系统设计177.1 对温度调节系统的要求177.2 冷却系统设计177.2.1 设计原则177.2.2 冷却时间的确定177.2.3 塑料熔体释放的热量187.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热187.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量197.2.6 冷却系统的计算207.2.7 凹模冷却系统的计算20第8章 抽芯系统的设计228.1 斜导柱设计228.2 滑槽的设计258.3 楔紧设计258.4 滑块定位设计268.5 弹簧设计计算26第9章 模具工作原理说明27总 结28参考文献29致 谢30主要符号表大学本科毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1模具的作用与地位模具是指工业生产上通过注塑、压铸或锻压等方式生产产品所用的各种模型和工具，是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备，被称为“工业之母”。其生产过程集精密制造、计算机技术和智能控制为一体，既是高新技术载体，又是高新技术产品。由于使用模具批量生产制件具有的高生产效率、高一致性、低耗能耗材，以及有较高的精度和复杂程度，因此已越来越被国民经济各工业生产部门所重视，被广泛应用于机械、电子、汽车、信息、航空、航天、轻工、军工、交通、建材、医疗器械、五金工具、生物、能源、日用品等制造领域，据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机、传真机、电话及手机等电子产品中占85%以上；在电冰箱、空调、洗衣机、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车等轻工业产品中占90%以上；在枪支等兵器军工产品中占95%以上。为我国经济发展、国防现代化和高端技术服务做了重要贡献。模具工业是重要的基础工业。工业要发展，模具须先行。没有高水平的模具就没有高水平的工业产品。现在，模具工业水平已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，在国民经济中占有重要的地位，模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。1.2 本次设计研究目的及意义(1).调查研究中外文献检索和阅读能力；(2).综合运用专业理论和知识分析、解决实际问题的能力；(3).设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机的能力；(4).掌握模具设计方法和步骤，了解模具的加工工艺过程；(5).逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力；(6).撰写设计说明书（论文）的能力；(7).养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。1.3 CAD发展概况计算机辅助设计(CAD-ComputerAidedDesign)指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。CAD的应用，使得设计人员在设计过程中，能充分发挥计算机的强大算术逻辑运算功能、大容量信息存储与快速信息查找的能力，完成信息管理、数值计算、分析模拟、优化设计和绘图等项任务，并通过设计人员进行创造性的设计以实现最优方案。CAD(ComputerAidedDesign）诞生于20世纪60年代，是美国麻省理工大学提出了交互式图形学的研究计划，由于当时硬件设施的昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统。70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。80年代，由于PP机的应用，CAD得以迅速发展，出现了专门从事CAD系统开发的公司。CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。随着计算机变得更便宜，应用范围也逐渐变广。通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一种通用的绘图软件，对机械行业针对性差，不过幸运的是，AutoCAD是个开放性软件，可以对它进行二次开发，如采用ADS，ARX语言等。由于二次开发的深入，加强了参数化设计、智能化设计等，这样充分发挥了计算机的强大的搜索功能和运算功能。CAD技术的发展与应用对于彻底改变塑料模具设计与制造的传统方法与落后面貌，提高模具的设计质量与设计效率，缩短模具的设计制造周期，具有重要作用。世界上第一套塑料模具CAD软件是澳大利亚MOLDFLOW公司于1976年推出并以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已经发展得比较完善，能够为设计人员、模具制作人员、工程师提供指导，通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。实现了对注塑过程的模拟、设计原理的应用和精确计算，并逐步优化模拟过程，使设计工程师在产品设计阶段可以在计算机上“制造”塑料产品。据美国Protetype&PlasticMold公司统计，该公司使用CAD系统后一年内生产效率提高了一倍，节省了35%的准备时间，制造周期平均缩短了30%，材料节省了10%，模具成本降低了10%30%。模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。塑料模具CAD的应用带来了巨大的社会效益和经济效益。1.4 注塑模CAD内容在模具设计中，模架及某些零件，如导柱、导套、推杆、支撑块、浇口套、定位圈等分别已形成厂标、行标或国标。对于这些标准的或本单位采用的模架及零件可在通用的二维工程图CAD系统中建立模架、零件库，以被设计时调用。对于浇注系统、温控系统、模架结构强度计算等内容，已有一些较成熟的计算方法或经验计算方法，可设置这些计算公式的模块，以便设计人员进行快速计算。注塑模CAD的内容有以下几点：1.注塑制品的几何造型2.模腔面形状的生成3.模具结构方面的设计4.标准模架选择5.部装图及总装图的生成6.模具零件图的生成7.常规计算和校核。32大学本科毕业设计（论文）第2章 塑件的工艺分析该塑件是气压瓶盖产品，其零件图如图所示。本塑件的材料采用ABS，生产类型为大批量生产。图1 气压瓶盖正面图图2 气压瓶盖背面图2.1塑件的工艺性分析2.1.1塑件的原材料分析ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯3种单体合成。每种单体都具有不同的性能；丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性，苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度的特性。从形态上看，ABS是非结晶型材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的组成比率以及两相中的分子结构，这在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上具有不同品质ABS材料。不同品质的材料提供了不同的特性，如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温热曲性能等。ABS材料具有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的冲击强度。干燥处理：ABS材料具有吸湿性，在注塑成型之前要进行干燥。建议干燥条件：8090下最少干燥2小时，且材料温度波动应保证小于 0.1。熔化温度：210280；建议：245模具温度：2570注射压力：50100MPa注射速度：中高速度2.1.2 ABS的注塑工艺参数1、注塑机类型：螺杆式7、保压力5070MP2、喷嘴形式直通式8、注射时间35s3、螺杆转速（r/min）30609、保压时间1530s4、喷嘴温度180190C10、模具温度50705、成型温度 C料筒：前200210中210230后18020011、冷却时间1530s6、注射压力7090 MP12、成型周期4070s2.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.2.1结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。对称分布,因此,模具设计,该零件属于中等复杂程度.2.2.2尺寸精度分析从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为3mm,壁厚均匀,，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺尺寸中等。2.2.3表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.2.3计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V=17.78cm（单个）计算塑件的质量：根据设计手册可查得ABS的密度为=1.06kg/dm塑件质量：M=V19g(通过3D软件测量得到)采用一模一件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XSZY125型。湖南工业大学本科毕业设计（论文）第3章 注射机的选择及校核3.1 注射机的选择设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。公称注塑量；指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注塑成型过程所需要的时间称为装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表所示。表1注射速率注射量/CM125250500100020004000600010000注射速率/CM/S125200333570890133016002000注射时间/S11.251.51.752.2533.755塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.选择螺杆式注塑机的型号为：XS-ZY-500，其主要技术参数如下：表2注射机参数注塑机型号XS-ZY-额定注射量500cm3螺杆（柱塞）直径85mm注射压力121Mpa注射行程260mm注射方式螺杆式锁模力4500KN最大成型面积1800cm2最大开合模行程700mm模具最大厚度700mm模具最小厚度300mm喷嘴圆弧半径R18mm喷嘴孔直径7.5mm顶出形式两侧设有顶杆，机械顶出动、定模固定板尺寸900X1000mm拉杆空间650X550mm合模方式中心液压、两侧机械顶杆液压泵流量200、18L/min压力614Mpa电动机功率40KW加热功率14KW机器外形尺寸7670X1740X2380mm3.2 型腔数目的确定及校核根据市场经济及生产效率的要求，本模具采用一模2腔型腔结构，即型腔数目。因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量；式中注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；注射机最大注塑量，g；浇注系统所需塑料质量，；单个塑件的质量，。式中、也可以为注射机最在注射体积（cm3）、浇注系统凝料体积（cm3）、单个塑件的体积（cm3）。故取满足我们设计要求。3.3 锁模力的校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模离，即：（式中符号同前）式中为单个塑件在分型面上的投影面积，mm2;为浇注系统在分型面上的投影与型腔不重叠部分的面积，mm2；P为塑料熔体在型腔中的成型压力，Mpa;为注塑机的额定销模力,N。3.4 开模行程的校核注射机开模行程是有限的，开模行程应该满足分开模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型机的最大开模距离必须大于取出塑件所需的开幕距离。为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的凝料，对于双分型面注射模具，需要满足下式：（4-3）式中模具开模行程；推出距离（脱模距离）塑件高度；（H2）定模板与中间板之间的分开距离。则=291mm500mm小于注射机最大开合模行程，故满足要求。大学本科毕业设计（论文）第4章 浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流到，分流道、冷料穴，浇口。浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。概括说来，需要注意以下问题：1.适应塑料的工艺性；2.流程要短；3.排气良好；4.避免料流直冲型芯或嵌件；5.浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小；6.浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称；7.修整方便，保证制品外观质量；8.防止塑件变形。4.1 分型面的选择分型面是模具结构中的基准面，选择模具分型面时通常考虑如下有关问题：1根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置；2塑件的生产批量；3结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置；4型腔的溢流和排气条件；5模具加工的工艺性。选择塑料件最大投影处,4.2 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。在卧式注射机上主流道垂直于分型面，为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，主流道通常设计在主流道衬套（浇口套）中，为了方便注射，主流道始端的球面必须比注射机的喷嘴圆弧半径大12mm，防止主流道口部积存凝料而影响脱模，通常将主流道小端直径设计的比喷嘴孔直径大0.51mm。其中，浇口套主流道大端直径D应尽量选得小些。如果D过大模腔内部压力对浇口套的反作用也将按比例增大，到达一定程度浇口套容易从模体中弹出。4.3 浇口设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，浇口是连接分流道与型腔的通道，它是浇注系统最关键的部分，它的形状、尺寸、位置对塑件的质量有着很大的影响。它的作用主要有以下两个：一是作为塑料熔体的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。常用的浇口形式有直接浇口、侧胶口、侧胶口、轮辐浇口、潜伏浇口等。由于不同的浇口形式对塑料熔体的充型特性、成型质量及塑件的性能会产生不同的影响。而各种塑料因其性能的差异对于不同的浇口形式也会有不同的适应性。在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它一般根据下述几项原则来参考：尽量缩短流动距离；浇口应开设在塑件壁最厚处；必须尽量减少或避免熔接痕；应有利于型腔中气体的排除；考虑分子定向的影响；避免产生喷射和蠕动；不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口；浇口位置的选择应注意塑件外观质量。4.3.1 剪切速率的校核生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.810510S、浇口的剪切速率R=1010S时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示：R= 式中 q体积流量（CM/S）；R浇注系统断面当量半径（CM）。4.3.2 主流道剪切速率校核Q=0.8Q/T =338.21.5=225.5 （CM/S） T注射时间：T=2.5（S）； R主流道的平均当量截面半径：R=0.538（CM） d 主流道小端直径 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直径，d=1.2（CM）R= 3.1158.9/(3.140.2783)=1.4710 S5101.4710510 (满足条件)4.3.3 浇口剪切速率的校核R= =3.67152/(3.140.423)=1.45103 S其中：浇口面积S=/4(D22-D12),当量面积S=R 所以R=7mm。 单从计算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比较特殊，为一模1腔，无分流道，压力损失少，进料速度快，成型比较容易，传递压力好，所以浇口的剪切速率是合适的。从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。大学本科毕业设计（论文）第5章 成型零部件设计本成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表得PP收缩率为Q=12.5%，故平均收缩率为Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取z=/3。5.1 型腔和型芯工作尺寸计算型腔径向尺寸 已知在规定条件下的平均收缩率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差为负偏差，因此塑件平均尺寸为Ls-，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差为正偏差，型腔的平均尺寸为Lm+z/2。型腔的平均磨损量为c/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, PP平均收缩率S=2%.Lm +z/2+c/2=(Ls-/2)+(Ls-/2)SX-修正系数，取0.5-0.75-塑件公差,取MT7=0.6-模具制造公差取(1/3-1/4) =0.15-0.2Lm +z/2+c/2=(Ls-/2)+(Ls-/2)S1）径向计算公式：L = ( L + LS - 3/4 ) （7）式中： - 塑件的尺寸公差，单位：；L- 成型零件的径向尺寸，单位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ；S- 塑件的成型收缩率，取平均值；L - 塑件的径向基本尺寸，单位： ；型腔尺寸： 28（10.02）3/40.5627.62）型腔深度计算公式：H = ( H + HS- 2/3 ) （8）式中： - 塑件的尺寸公差，单位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ； S- 塑件的成型收缩率，（取平均值）； H- 成型零件的深度方向的尺寸，单位：；H - 塑件的深度方向基本尺寸，单位：；凹模深度尺寸计算：HH（1k）(2/3) 22.5(10.02)22.952/30.34 22.42、型芯尺寸的计算公式：型芯长度的计算公式：L = ( L + LS + 3/4 ) （9）式中： - 塑件的尺寸公差，单位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ；S- 塑件的成型收缩率，取平均值 ；L - 成型零件的径向尺寸，单位：；L - 塑件的径向基本尺寸，单位：；5.2 型腔侧壁厚度计算(1)凹模型腔侧壁厚度计算凹模型腔为组合式型腔，按强度条件计算公式SR-r=r(/-2p)1/2-1进行计算。式中各参数分别为：p=50Mpa(选定值)；=0.05mm；=160MPar=28mmSR-r=r(/-2p)1/2-1=28(160/160-250)1/2-116.8mm一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为17。(2)凹模底板厚度计算按强度条件计算，型腔地板厚为：p=50 Mpar=28mm=160MPah1.22pr2/1/21.2250282/1601/217.3mm一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为18mm。大学本科毕业设计（论文）第6章 合模导向机构设计导向机构是保证动模和定模上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位，本设计采用导柱导向定位。导向机构除了有定位和导向作用外，还要承受一定的侧向压力。塑料熔体在充型过程中可能产生单面侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，从保证模具的正常工作。导柱的结构形式可采用带头导柱和有肩导柱，导柱导面部分长度比凸模端面高出812，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱材料采用T10，HRC5055，导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8m，导向部分Ra为0.80.4m，本设计采用？根导柱，固定端与模板间采用H7/m6 导套常采用T10A，型导套，采用H7/m6配合镶入模板。具体结构如下图所示：导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有：（1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。（2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm，以确保其导向与引导作用。（3）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。（4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。本书模具设置四个标准带头导柱配合标准直导套作为导向系统，导柱设置在动模上，以保护型芯不受损坏。导套和导柱结构如下：导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。大学本科毕业设计（论文）第7章 温度调节系统设计模具成型过程中，模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形大，并且还容易造成溢料和粘膜；模具温度过低，则熔体流动性差，塑料轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑料收缩不均匀，导致塑料翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。PP推荐的成型温度为160-220，模具温度为4080 。7.1 对温度调节系统的要求（1） 根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；（2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；（3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；(4)温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；(5)从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。7.2 冷却系统设计7.2.1 设计原则（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。（4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；（5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5（6）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。（7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。7.2.2 冷却时间的确定在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；取闭模时间3S，开模时间3S，顶出时间2S，冷却时间30S，保压时间20S，总周期为60S。其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异，一般用下式计算：t=62/(3.1420.07)8/3.142(200-50)/(80-50)= 73（S）式中：S塑件平均壁厚，S取6mm； 塑料热扩散系数(mm/s)，=0.07；T成型温度160-220，T取200；T平均脱模温度，T取80；T模具温度4080，T取50。 由计算结果得冷却时间需要73 S，这么长的冷却时间显然是不现实的。本模具型芯中的冷却管道扩大为腔体（如下图），使冷却水在型芯的中空腔中流动，冷却效果大为增强。参照经验推荐值，冷却时间取30S即可。7.2.3 塑料熔体释放的热量Q =nG C(tt)=60217.6101.9（22060）=3969.02KJ/h式中：n每小时注射次数， n=60 （次）；G每次的注射量(KG)，G=217.610； C塑料的比热容(KJ/KG)，C=1.9；t熔融塑料进入型腔的温度，t=220；t塑件脱模温度，t=60。7.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热Q=3.6A(tt)=3.6406910140（22050）=348.63 KJ/h式中：A注塑机的喷嘴头与模具的接触面积（m），A=406910m（A=4R =43.1418=406910m，R=18mm注塑机喷嘴球半径，）；金属传热系数 =140(W/ m)； t模具平均温度 t=50 ；t熔融塑料进入型腔的温度 t=220。7.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量（1）对流传热Q=hA( tt)=5.350.203（5020）=112KJ/h 式中：h传热系数（KJ/ m h ），h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187（0.25+）= 5.35）； A两个分型面和四个侧面的面积m2，A=0.203【A=（A）+ (A)n = 0.097+0.220.48=0.203，A=2BL=222022010=0.097 m； A=4BH =422025010=0.22m）；B模具宽度m m，B=220； L模具长度m m，L=220，开模率n= =（60-31.5）/60=0.48】； t模具平均温度，t=50；t室温，t=20。 （2）辐射散发的热量Q=20.8 A()()=20.80.220.8（）（）=128.7 KJ/h式中: 辐射率，一般表面=0.80.9；A=0.22； （3）工作台散发的热量Q=hA( tt)h= 5020.0484（5030）=485.94 KJ/h式中:传热系数h=502KJ/(mh)； A 模具与工作台的接触面积m，A=0.0484；A=bl= 22022010=0.0484;b模具与工作台接触宽度m m，b=220;模具与工作台接触长度m m,l=220。从计算的结果看，工作台散发的热量比塑料熔体释放的热量还多，这显然是不正确的，说明了Q的计算结果错误。这是因为有关Q的计算参考资料很少，计算中有很多地方不规范。简单的计算以塑料熔体释放出的热量Q为总热量，这些热量全部由冷却介质带走，这些热量应分别由凹模和型芯的冷却系统带走，实验表明，约1/3的热量被凹模带走，其余由型芯带走。模具应由冷却系统带走的热量：Q=（Q+ Q）（Q+ Q+ Q）由于现在无法得到Q的正确值，所以计算以简单计算原则，取Q= Q。7.2.6 冷却系统的计算型腔内发出的总热量（KJ/h）：Q= n G Q=60 217.610300=3916.8（1）每次需要的注射量（KG）G=217.610（2）确定生产周期（S）t=60（3）塑料单位热流量（KJ/h）Q=280350；取Q=300（4）每小时的注射次数n=60从计算结果看，Q与Q相差不多但不相等，这是因为Q涉及的因素较多，所以应该应该取Q来计算。 7.2.7 凹模冷却系统的计算（1）凹模的冷却水体积流量q= 763103/1034.187103（25-20）60= 0.6110 m/min式中： Q=1/3 Q=1/32289=763 KJ/h 水的密度10KG/m；C水的比热容4.18710 J/KG；T水管出口温度，T取25；T水管入口温度，T取20。（2）冷却水管的平均流速：V=40.6110/（3.140.0082）=12.14 m/min =0.202 m/s式中：d冷却水管直径，取d=8 mm 查冷却水的稳定湍流速度与流量得，管径为8mm的冷却水管所对应的最低流速为1.66 m/s时才能达到湍流状态，故冷却水在凹模冷却管道中的流动未达到湍流。（3）冷却水管壁与水交界面的传热膜系数=7.6（10000.202）0.8/0.0080.2=1395 (w/mk)式中：是与冷却介质温度有关的物理系数，取7.6。（4）凹模冷却管的传热面积A=763103/36001395（50-22.5）=5.5210 m式中：T模具与冷却介质平均温度， T=27.5（T= T（T+T）/2 =50（20+25）/2 =22.5 ）。（5）冷却水孔总长LL=763103/36003.147.6（10000.2020.008）0.8（50-22.5）=0.22m（6）模具上应开设的冷却水孔圈数 n=L/B=0.22（40.076） =0.72，所以冷却水孔数位1根（如下图）。式中：B为开一圈冷却水道时冷却水道长度。（7）冷却水流动状态校核R=0.2020.008/（110）=161610式中：R雷诺数；水的运动粘度，=110（m/s）。（8）进出口温差校核TT=763103/（9003.140.008210341870.202）=4.99预期温差为5，校核的结果与预期的非常吻合，说明实际应用正确。大学本科毕业设计（论文）第8章 抽芯系统的设计抽芯距s=s1+5mmS1为空深度在这里空深度为壁厚所以 s=10mm抽芯力的计算:Fc=ChP(cos(a)-sin(a)(4-9)=37.68200.9107(0.15cos(180)-sin(180)=31.7103NFc-抽芯力 C-侧型芯成行部分的截面的平均周长(m)= X12=36.78 mm h-侧型芯成行部分的高=20 mmp-塑件对侧型芯的收缩应力(包紧力)一般p=(0.8-1.2)x107pa模外冷塑件p=(2.4-3.9)107pau=0.15,a-侧型芯的脱模斜度或倾斜角=1808.1 斜导柱设计(1) 在确定斜滑块结构尺寸之前，应了解其设计要点： 斜滑块的导向斜角一般取18 o，斜滑块的推出高度必须小于导滑槽总长的2/3。 斜滑块在导滑槽内的活动必须顺利。 内抽芯斜滑块的端面不应高于型芯端面，而应在零件允许的情况下低于型芯端面0.050.10。(2) 斜导柱尺寸的确定 斜导柱的形状如图4-12所示:其工作端的端部设计成半球形。图4-12 斜导柱的形状其材料选用45碳素工具钢,热处理要求硬度HRC55,表面粗糙度为Ra0.8nm,斜导柱与固定板之间采用过渡配合H7/m6,滑块上斜导柱之间采用间隙配合H11/b11,或在两者之间保留0.5mm间隙。. 斜导柱倾斜角度的确定a为倾斜角L=s/sin（a）经查资料得 a取18o比较理想。(3) 斜导柱的长度计算斜导柱的长度如图4-13所示其工作长度Lz=scos（）/sin（a）(4-10)为滑动定向模一侧的倾角因=0o所以L=s/sin（a）=6.5/sin（18 o）=21mmLz 斜导柱的总长度（mm）；d1 斜导柱固定部分大端直径（12mm）；h 斜导柱固定板厚度（20mm）；d 斜导柱工作部分直径（16mm）；S 抽芯距（10mm）。=81.5mm 斜导柱安装固定部分长度斜导柱固定部分的直径（40mm）斜导柱固定部板的厚度（20mm）a 斜导柱的倾角(4) 斜导柱受力分析与强度计算受力分析如下图所示：图4-16 斜导柱的受力分析在图中Ft是抽芯力FC的反作用力.其大小与FC相等,方向相反,方向相反，Fk是开模力，它通过导滑槽施加于滑块F是斜导柱通过斜导柱孔施加于滑块正压力，其大小与斜导柱受的弯曲力Fw相等，F1是斜导柱与滑块间的摩擦力，F2是滑块与导滑槽间的摩擦力另外斜导柱与滑块，滑块与导滑模之间的摩擦系数为0.5侧(4-11)侧(4-12)式中F1=F2=由式解得：(4-13)因摩擦力太小所以可以省略既（=0）所以F=Ft/cos(a)=31.7105/cos(18.)=33.43105NFw=Fc/tan(a)=31.7105/tan(18)=9105N由Fc斜导柱的倾斜角在有关资料中可查到最大弯曲力Fw=1000KN 然后根据Fw和Hw=20mm以及可以查出斜导柱直径d=12mm。(5)滑块的设计滑块是斜导柱侧向分型抽芯机构中的一重要零部件，它上面安装有侧向型芯式侧向型芯块，注射成形时塑件尺寸的准确和移动的可靠性都需要靠它的运动精度保证，滑块的结构形状应根据具体塑件和模具结构进行设计可分为整体式和组合式在这里采用整体式8.2 滑槽的设计滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，必须沿一定的方向平稳的往复移动这一过程是在导滑槽内完成的。滑块与压块的配合形式采用T形槽导滑其配合采用H8/f7间隙配合材料选用T12硬度HRC52。其结构形式如图4-18所示，其配合长度L=1.5B（塑件宽度）这里导槽可在动模上直接加工出来。图4-18 滑块与导滑槽的配合形式8.3 楔紧设计(1) 楔紧块（铲鸡）的形式在注射过程中侧向成形零件，受到熔融塑料斜导柱为一组长杆件受力后容易变形导致滑块后移因此必须设计楔紧块，以便在合模后锁住滑块，承受熔融塑料给予侧向成形零件的推力。楔紧块与模具的连接形式如图4-19所示。图4-19 楔紧块与滑块的连接形式(2) 楔紧角的选择楔紧块的工作部分是斜面，一般比大一些，当滑块向动模侧倾斜b角度时，在这里8.4 滑块定位设计滑块定位装置在开模过程中来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置在发生移动以避免合模时斜导柱不能准确的插入滑块的斜导孔内造成模具的损快。此设计采用弹簧+挡块定位。8.5 弹簧设计计算弹簧的作用主要是缓冲，减震，储存能量。在注塑模具中弹簧的作用主要是：（1）:推杆固定板自动复位；（2）:滑块里的定位；（3）：活动板之间的辅助动力。复位弹簧自由长度的确定：L自由=（E+P）/SE:推杆版的行程。P:预压量S：压缩比推杆板复位弹簧的最小长度Lmin必须满足藏入后模L2=15-20mm.侧抽芯弹簧自由长度的确定：L自由=（S+预压量）/压缩比S:滑块抽芯距湖南工业大学本科毕业设计（论文）第9章 模具工作原理说明模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机的定模板上，动模部分固定在注射机的动模板上。合模后，注射机通过喷嘴将熔料经流通注入型腔，经保压，冷却后塑件成型。开模时动模部分随动板一起运动渐渐将分型面打开，当分型面打开完毕后，凝料从上模中脱出，在注塑机顶杆的作用下，顶杆通过推杆将塑件和凝料系统顶出，与此同时由于采用的是侧胶口，在开模的瞬间，塑件和凝料分开。此时塑件自动脱落，实现全自动脱模。合模时，随着分型面的闭合复位杆将顶杆复位，模具闭合，等待下一次的动作。 大学本科毕业设计（论文）总 结通过此毕业设计，掌握了模具设计的方法和步骤，并结合具体的零件进行了具体的设计工作，包括确定型腔的数目、选择分型面、确定浇注系统、脱模方式、温度调节系统的设计、注射模成型零件尺寸的计算等。毕业设计从测绘塑件，进行三维造型绘制；完成塑件注射模具方案设计和相关设计计算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程设计过程，工程设计应用能力得到了锻炼和提高。完成了注射模具的制造工艺设计，但由于缺乏实际工作经验，在这些设计过程中也遇到了很多困难，但在老师的指导下，问题都迎刃而解。大学本科毕业设计（论文）参考文献1 肖景容模具计算机辅助设计和制造M北京：国防工业出版社，1990.2李志刚等.模具计算机辅助设计M武汉：华中理工大学出版社，1990.3 张中原塑料注射模设计M北京：航空工业出版社，1999.4 材料成型设备王卫卫机械工业出版社，2004.85 模具CAD/CAM（第二版）伊启中机械工业出版社6 塑料模具技术手册编写组塑料模具设计手册M机械工业出版社，20057 注塑CAE软件应用张金标机械工业出版社，2011.58 王华山：塑料注塑技术与实例，化学工业出版社，2005.109 朱光力、万金保等：塑料模具设计，清华大学出版社，200310刘昌祺：塑料模具设计，机械工业出版社，1998.1011M.M.Fisher, F.E.Mark and T.Kingsbury:Energy recovery in the sustainable recycling of plastics from end-of-life electrical and electronic products,2005 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment, May 2005.本科毕业设计（论文）致 谢论文从开题、具体设计、论文的撰写，均得到了老师、同学和朋友的大力支持。在此感谢指导老师，以及身边的同学悉心的教导和帮助。感谢老师给我方向性的建议，在设计过程中给予的帮助和支持！感谢谢几位同学在模具设计上给予的建议和细节上的帮助,使我加深了对模具方面的认识，培养了我独立思考题、解决问题的能力。