蜡烛座注塑模具设计【一模一腔优秀课程毕业设计含proe三维14张CAD图纸+带外文翻译】-zsmj05

蜡烛座注塑模具设计【一模一腔优秀课程毕业设计含proe三维14张CAD图纸+带外文翻译】-zsmj05蜡烛座注塑模具设计【一模一腔含14张CAD及proe三维】摘  要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。    塑料制品的成型方法很多，其主要用于是注射，挤出，压制，压铸和气压成型等。而注射模，挤出约占成型总数的60%以上。注射成型分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱膜等五个步骤。当然如利用电气控制，可实现半自动化或自动化作业。    本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理。对注射产品提出了基本的设计原则，详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。    通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理。关键词： 模具设计；CAD绘制二维图；分型面；PROE绘制3D图。Abstract Abstract Now The plastics industry is one of growing quickest industry classed in the world, but the injection mold is develops the quick type. Therefore,There have biggest significance to research injection, mold to understood that the plastic of production process and improve the product quality. The plastics products of the type method is a lot of . Among them most of inject, die-casting to compatibly press type etc. But inject the mold ,extrude roughly share type total amount of 60% above inject the type is divided in to add the material, meltdown plastics, and inject to make piece to cool off with make the piece to take off the mold to wait five steps. Certainly if make use off the electricity control.Can realize half auto or automatic homework.   This design introduced the basic principle of injection molding, specially single is divided the profile to inject mold is structure and the principle of work.That proposes the basic design principle of products; Introduced details of the system that are cold flow channel injection of mold gating, the temperature control system and the design process of going against system, and has given the explanation to the mold intensity request.Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes some certain detail question design, understands the mold structure and the principle of working.Key Word:  mold design; CAD drawing two-dimensional map;Parting line; PROE draw 3D maps.目录第一章  前言31.1 塑料的概述31.2注塑模具的现状和发展趋势4第二章  设计及计算42.1塑件成型成型工艺分析42.1.1塑件的分析42.1.2 ABS的性能分析62.1.3 ABS的注射成型及工艺参数62.2拟定模具的结构形式72.2.1分型面位置的确定72.2.2型腔数量和排列方式的确定82.2.3注射机型号的确定82.3浇注系统的设计92.3.1 主流道的设计92.3.2分流道的设计102.3.3 浇口的设计112.3.4校核主流道的剪切速率122.4成型零件的结构设计及计算122.4.1成型零件的结构设计122.4.2成型零件钢材的选用132.4.3成型零件工作尺寸的计算132.5模架的确定142.5.1 各模板尺寸的确定142.5.2 模架各尺寸的校核152.6 排气槽的设计162.7脱膜推出机构的设计162.7.1脱模机构的选择162.7.2 脱膜力的计算172.7.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力172.8侧向分型与抽芯机构的设计172.9 冷却系统的设计182.9.1温度调节对塑件质量的影响182.9.2冷却介质182.9.3冷却系统的简单计算182.9.4 冷却水道在动模和定模中的位置192.10组装图跟塑件图20第三章  毕业设计心得体会及总结21谢  辞23参考文献24【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】3dsj.stpzuzhuang.stp动模座板.dwg图纸备份图纸总汇1.dwg图纸总汇2.dwg型腔.dwg型芯板.dwg垫板.dwg复位杆.dwg外文翻译.doc定模座板.dwg弯销.dwg推杆.dwg推杆固定板.dwg推板.dwg文件清单.txt蜡烛座模具装配图dwg.dwg蜡烛座注塑模具设计说明书正文.docx调研报告.docm锁紧块.dwg限位板.dwg 大连交通大学 2017 届本科毕业生毕业论文外文翻译 1 使用 术的微型，多级，锥形模具插件的数值模拟和制造 摘要 ： 对高分辨率微结构（ 经济制造技术进行了深入的研究。使用金属基 电和化学应用尤为重要。在许多应用中，需要具有两个或更多高度的 过压缩成型制造这些多级 要两级或多级模具插入件。此外，锥形模具插入件将有助于实现简单的插入件分离。本文报道了通过结合 步金属电沉积，抛光和水平，然后 除去 蚀剂来制造两级锥形模插件的方法。没有倾斜和在光刻步骤期间的旋转，通过采用 用的 们的方法的功效通过两级模具插入物原型来证明。 关键词 多级 锥形插入物 一步电沉积 1 简介 大多数当前的微机电系统（ 是用硅基材料的表面微机械加工或体微加工制造的。 在需要金属或聚合物微结构的应用中，光刻胶， 艺是优选的制造技术。 艺首先使用 X 射线光刻技术（ 人， 1991; 人， 1992; 人 1993; 人 1998; 998; 人 1999 ; 人 2000; 人 2002; 人 2004; 004）已被用于制造用于机械，电气，化学和生物医学装置和系统中的高纵横比微结构（ 1991; 1992; 993; 人 1998; 998; 人 1999; 人 2000; 人 2002; 004; 004），包括微加速器（ 1999）， 001），微型混合器 /反应器（ 004），聚合酶链反应（ 统（ 003）等。光刻，电沉积和成型的 三步 经报道了使用 技术来生产基于聚合物，金属和陶瓷的 人 2000; 004; 003; 2003， 2004;曹和孟 2004; 004; 003）。 性如高纵横比和垂直侧壁。在电沉积后也可以容易地除去 人， 1991; 人， 1992; 人1993; et 1998; 998;亨利等人 1999; et 2000; 2002; 2004; 连交通大学 2017 届本科毕业生毕业论文外文翻译 2 2004）。由于暴露时间大大降低， 理中也采用了 X 射线光刻技术（ 002; 002; et 2003; 005）。 刻技术以更低的成本为厚 供了出色的品质，因此是 最近在理解 00的 2003）。 仔细控制光刻条件也导致了相当的好结果，质量垂直侧壁（ et 2003）。 基于 005; 人 2002）。 在文献中已经报道了去除交联 力（ 人 2001;里斯 2001; et 2000）。用于制造单个高度的模具插入件的工艺是很好理解的。多级 多常用的方法是使用对准的多个光刻和电镀步骤（ 998; 2005）。机械抛光和对准在步骤之间需要。如图 1所示。 如图 1所示，在电镀结构中，由于多次电镀步骤而导致的接触面积可能具有减小的强度。这些强度降低由于多个电镀步骤之间的电镀条件的波动进一步加剧。 因此，通过这种多步骤方 法制造的多级模具插入件的成型性能可能受到损害。 制造多层次 另一种方法是使用预先构造的衬底（ 1999）。基于最终 心设计的用作牺牲层的微结构在基板上制成。然后将预结构化衬底用于光刻和电镀工艺。在镀覆图案填充所需金属并过度镀覆后，剩余的抗蚀剂被剥离。然后对预先构造的特征（牺牲层）进行化学蚀刻以从基底释放模具插入物。这种方法的主要困难是由不均匀的基板表面导致的不均匀的电镀速率。较高初始高度的图案倾向于具有高得多的电镀速率。一般来说，电镀成具有小开口的深层特征往往是困难的 。具有较高电镀速率的凸起区域可能被快速地过度铺展并生长成“蘑菇”结构，如图 1所示。这些“溢出”的金属然后覆盖相邻的更深的微图案，并防止进一步电镀到它们中。这导致较小 /较深的孔 /通道的无填充或部分填充。 图 1 由于多次曝光和电镀步骤，电镀界面的结构弱点可能会损害这种多级 大连交通大学 2017 届本科毕业生毕业论文外文翻译 3 如模具插入 人（ 2002）报道了一种有趣的制造多层高纵横比微结构和模具插入物的方法。他们通过使用 具在对准的多光刻和电镀工艺中引入了中间步骤。在其方法中，使用 射线光刻的组合制造 然后从案制成 具。然后将 具用种子层溅射并镀镍。然后通过剥离 具将镀镍的镍结构从电镀模中释放出来。然后释放的镍微结构可用作模具插入物。该方法解决了传统对齐多光刻和电镀工艺中的结构问题。它可以对于需要中空结构或没有显着的机械载荷的一些应用（例如微针阵列）（ 人2002）非常有用。使用 间步骤的一个潜在的回溯是减少最终模具插入物的准确性。另一个限制是在电镀结构中可能形成一些空隙，因为种子层在 在脱模过程中，模具插入件与模制材料 之间的分离可能是困难的。插入物上的微特征的体积减少随着特征线性尺寸的减小，比其表面积快。这种缩放表明，微特征经历的摩擦力可能会变得如此在足够小的特征特征尺寸下显着并超过其承载能力。为了避免插入物的塑性变形或模制部件的撕裂，锥角可能是有帮助的（ 人， 2000; ， 1997）。立体光刻可以制造具有锥角的模具插入件（ 997; 000; 002）。然而，立体光刻模具是逐层形成的，当锥角设定时可能产生步进效应，并 导致增加的摩擦力（ 1997; 000; 002）。通过 X 射线平版印刷技术，通过倾斜和旋转的多次曝光在 蚀剂上制造（ 002; 2003; 005），暴露时间大大增加，成本高得多。 在本文中，我们提出了一种制造两级模具插件的新工艺。 在光刻步骤中 两级模具插件的电镀可以在一个步骤中完成，不产生外部界面。 度的明显变化。 2 具有锥形侧壁的 构的数值模拟和制造 与软 缘或狭缝周围的衍射效应在近紫外范围的波长（例如， 405更为显着。 该现象用于获得 为了达到一个有用的锥角， 图 3显示了 别为负，零和正锥角。 具有正锥度的插入物角度被认为是最好的成型目的。 大连交通大学 2017 届本科毕业生毕业论文外文翻译 4 图 2 示意图显示不均匀的影响电镀率在不同地区的预先构造基板 基于惠 更斯原理，通过菲涅尔 - 基尔霍夫积分公式可以描述通过具有任意形状的开口在不透明分区中的衍射： 其中 k = 2p / k， k 是入射光波长， 示入射单色球面波， r 和 示孔径上的点的位置相对于屏幕和源，（ n， r）和（ n， 别表示向量与积分表面的法线之间的角度，积分在孔径区域之上。为了更好地了解 V 光刻及其对侧壁轮廓的影响，使用 E（ A， 行数值模拟。 该软件基于方程式中所示的衍射原理 。 1，可用于执行与 在 k = 365i 线）处， 折射率分别为 n = k = 405 n = 透射率与厚度曲线如图 1所示。 4在这两个选定的波长。 对于给定的掩模图案，整个 蚀剂被分成不同的数值层。用 算不同数值层内的光强分布，并将其导入 A， 以在整个抗蚀剂层中产生光能分布轮廓。 假设 吸收与局部能量强度成正比。 因此剂量轮廓与能量分布的轮廓一致。 总曝光剂量的轮廓和显影条件结合起来确定 对于两种不同的掩模图案进行了数值模拟，如图 1所示。一个是开口槽，另一个是遮光。这些分别在负光刻胶如 起和开放的通道中产生。当显示模拟结果时，光强度通过其在抗蚀剂表面处的值归一化：在相同水平或高于入射光刻光的光强度被表示为 1 并示为亮灰色 ; 抗蚀剂中较低的光强度区域用较小的数字表示，并显示为较深的灰色。 图 6 显示了分别对应于具有 i 线（ 365 h 线（ 405光的 20 所有模拟中，假定抗蚀剂厚度为 500气隙为零。更亮和更暗的区域分别代表较高和较低的暴露剂量。虚线表示在具有或不具有足够剂量的区域之间的边界以交联 此开发后最终 60 6017 届本科毕业生毕业论文外文翻译 5 分布。图 6c 显示了总曝光剂量分布，结合衍射和反射效应。图 6d 显示了 h 线（ 405露的总剂量分布。可以看出，图 1所示 的剂量分布 6上到下的差异显着降低。这意味着与 i 线曝光相比，最终 构的顶部和底部之间的宽度差异将远小于 图 3 不同的 图 4 图 5 在 a 用于产生柱的开孔 ; 0m 时隙的模大连交通大学 2017 届本科毕业生毕业论文外文翻译 6 拟结果如图 1所示。 7a， b。由于 用槽遮蔽曝光获得的图案将是通道。如图所示。如图 7a， 部较宽 。使用 道在顶部较宽，底部较窄。为了在用于模具插入件制造的 镀模具中获得所需的锥度，应当选择 405曝光波长。图 7影区域内的这种局部高剂量条带负责这样的事实，即当期望的通道图案变得太窄时，充分发展变得非常困难。 图 8示出了设计宽度为 20度为 1,150 描电子显微镜（ 像显示 5后在底部的 表 示锥角为 1o。 3 制造两级模具插件 为了展示我们的 艺的多级模插件制造，建立了一个具有 50050 通道的两级电镀 了在插入物上的所有突出的微尺度特征上形成小的正锥角，选择 405 h 线暴露。对 镀模具几何形状进行了数值模拟。电镀模具包括直径为 200度为 500孔，宽度为 200度为 250 使用 拟显示从顶部的 20093孔径减小，对应于 正锥角。仿真也显示了通道 宽度从顶部的 20097应于 = 正锥角。曝光后的抗蚀剂显影过程中没有搅动，较小深度的抗蚀剂会受到较长的显影时间和曝光于较新鲜的显影剂液体。这种发展差异趋向于进一步增加正锥角。 图 6个 20 365衍射效应引起的剂量分布 ; 365连交通大学 2017 届本科毕业生毕业论文外文翻译 7 的底物反射引起的剂量分布 ; c 一个 20 槽的总剂量分布光圈为 i 线曝光（ 365 所得结构显示出较宽的顶部和较窄的底部 ; 0 405 与 得到的结构显示出较小的锥度图 2中示意性地示出了两级模具插入件的处理流程图。需要两个曝光口罩。成品两级模具插入件具有直径为 200度为 500度为 18,000度为 200度为 250矩形突起。制造工艺如下：（ 1）用丙酮，异丙醇清洁 去离子水，干燥 ;（ 2）电子束蒸发 （ 3）电镀种子层上的图案对准标记 ;（ 4）旋转涂层 2500，900 5）预烘烤旋涂 6）暴露 。 1 曝光面膜 ;（ 7）烤后暴露的 8）电子束在暴露的 r / （ 9）搅拌形成时剥离附着于未曝光的第二 子层开发 10）以 8700;（ 11）预烘烤旋涂 12）暴露 2曝光面膜 ;（ 13）后烘烤和发展 14）电镀镍，直到完成过镀 ;（ 15）抛光 （ 16） （ 17）蚀刻 后除去 在我们的实 验中，使用 作为从 i 线辐射的过滤器。 滤前后紫外光源的光谱输出如图 1 所示。 波后的光谱输出由 h 线和 g 线（ 434组合组成。较长的波长 g 线强化了衍射效应，从而强化了取样角度对结果特征的影响。 因为 h 线相比约为 1/3），所以 h 线显示了曝光。因此，本研究忽略了 g 线辐射的影响。图 11 显示了 级电镀模具的 微照片。图 7 用于产生 用 365 20 0 h 线曝光（ 405 大连交通大学 2017 届本科毕业生毕业论文外文翻译 8 8 具有锥形侧壁的 起（较窄的顶部和较宽的底部）使用由 50050的微通道组成的两级 镀模具，通过 镀制造 入 镀模具，然后过镀。 9r / 镀种子层分别连接到微孔和微通道。在电镀过程中，连接了微孔的种子层首先进入电镀电路。在将微孔中的 积物电镀到与矩形突起的种子层相同的高度或稍高的位置之后，两个种子层在电镀期间连续地连接在一起，同时电镀继续。这个过程导致微孔和微通道在 镀模具同时“填充”。在完成 镀模具填充后，继续 i 模插件的背板。因此，与其他方法中使用的图案化，电镀和抛光的多个步骤相比， 且导致 于电镀柱的电镀电流为 流密度为 10）。用于平板化通道的电流为 相当于 10的电流密度）。柱和通道的总电镀时间为约 166小时，每步骤约为 83 小时。柱的平均高度测量为 415道的平均高度为约 335图 1所示 12a。 电镀工序完成后，用研磨机将研磨基板作为研磨基板，研磨过镀 插件的背面。研磨后获得平面模具插入物背面。然后使用 液除去 底。在蚀刻 子层之后 ， 将 入物与 镀模具一起在 浸入 镀模具。据 1998），当退火温度低于 200时，电沉积 此，由于 沉积 入物的显着软化是不可预期的。在除去 丙酮和的任何残留物。在图 1的 12。 图 9二级模具插入件的十四个制造步骤的流程图：步骤 1; ; 0246; 7 大连交通大学 2017 届本科毕业生毕业论文外文翻译 9 图 10 光刻光谱 电镀镍 经直接用作金属基结构难熔金属和合金的复制复制的插入件（ et 2005）。 指某东西的用途用于将多级微图案直接转移到高温金属和合金的多级电沉积 电镀镍 经直接用作通过沉积保 形陶瓷涂层来工程化表面后金属基结构复制的插入件（ et 2003; 004）。最近，单层高温 通过转移微米级制造相容的模具插件由电镀 义为难熔金属和合金的模式（ et 2005）。使用多层次的电沉积 多级微图案直接转移到高温金属和合金上仍有待探索。 图 11一个二级 图 12电镀原型 大连交通大学 2017 届本科毕业生毕业论文外文翻译 10 4 总结和结论 描述了通过在 蚀剂，一步 镀，以及完全 蚀剂去除之 后组合 用在 蚀剂上进行的多个 用单个 过程消除了电镀 数值衍射模拟表明， 致谢：通过合同 2004过授权 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 目录 第一章 前言 . 3 料的概述 . 3 塑模具的现状和发展趋势 . 4 第二章 设计及计算 . 4 件成型成型工艺分析 . 4 件的分析 . 4 性能分析 . 6 注射成型及工艺参数 . 6 定模具的结构形式 . 7 型面位置的确定 . 7 腔数量和排列方式的确定 . 8 射机型号的确定 . 8 注系统的设计 . 9 流道的设计 . 9 流道的设计 . 10 口的设计 . 11 核主流道的剪切速率 . 12 型零件的结构设计及计算 . 12 型零件的结构设计 . 12 型零件钢材的选用 . 13 型零件工作尺寸的计算 . 13 架的确定 . 14 模板尺寸的确定 . 14 架各尺寸的校核 . 15 气槽的设计 . 16 膜推出机构的设计 . 16 模机构的选择 . 16 膜力的计算 . 17 核推出机构作用在塑件上的单位压应力 . 17 向分型与抽芯机构的设计 . 17 却系统的设计 . 18 度调节对塑件质量的影响 . 18 却介质 . 18 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 却系统的简单计算 . 18 却水道在动模和定模中的位置 . 19 装图跟塑件图 . 20 第三章 毕业设计心得体会及总结 . 21 谢 辞 . 23 参 考文献 . 24 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 1 摘 要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 塑料制品的成型方法很多，其主要用于是注射，挤出，压制，压铸和气压成型等。而注射模，挤出约占成型总数的 60%以上。注射成型分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱膜等五个步骤。当然如利用电气控制，可实现半自动化或自动化作业。 本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理。对注射产品提出了基本的设计原则，详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。 通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细 节问题，了解模具结构及工作原理。 关键词 ： 模具设计； 型面； 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 2 he is of in is to to of of is a of to 0% is in to to to to to if or of is to is of of of of of to to to a of D 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 3 第一章 前言 料的概述 塑料是以合成树脂为基本成分，再加入各种添加剂，如填充剂、稳定剂、增塑剂、固化剂、 润滑剂、着色剂、抗静电剂、发泡剂、稀释剂等，经一定的温度和压力塑制成形，且在常温下能保持形状不变。 (1)塑料的主要特性 大多数塑料质轻，化学性稳定，不会锈蚀 ,。一般塑料均具有一定的抗酸、碱、盐等化学腐蚀的能力。其中最突出的代表是聚四氟乙烯，它对强酸、强碱及各种氧化剂等腐蚀性很强的介质都完全稳定。由于质量轻，塑料特别适合制造轻巧的日用和家用电器。 耐冲击性好，可由于制造一些高速运转的仪表齿轮、滚动轴承的保护架、机构的导轨等。 具有较好的透明性和耐磨耗性。 绝缘性好，导热性低。其相对介电常数低至 高值可达十几甚至更高。被广泛用于电机、电器、电子工业中。 一般成型性、着色性好，加工成本低。 大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧。 尺寸稳定性差，容易变形。 多数塑料耐低温性差，低温下变脆。 容易老化。 某些塑料易溶于溶剂。 (2)塑料的主要成型方法 随着加工温度的逐渐升高，塑料将经历玻璃态、高弹态、粘流态直至分解。处于不同状态下的塑料表现不同的性能，这些性能在很大程度上决定了塑料对加工的适应性、可模塑性、可延性、可机加工性等。一般的，塑料成型方法很多，主要有八种： 注射成型 注射成型是通过注射机的螺杆或柱塞的作用，将熔融塑料注入闭合的模具型腔，经过保压、冷却、硬化定型后。即可得到模具成型出的塑件。 压塑成型 是将预热过得塑料原料放在经过加热的模具型腔内，凸模向下运动，在热和压力的作用下，塑料呈熔融状态并充满型腔，然后固化成型。 压铸成型 压 铸成型时指通过压料柱将加料室内受热熔融的塑料经过浇注系统压入加热的模具型腔，然后固化定型。 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 4 挤出成型 挤出成型时利用挤出机的螺旋杆加压，连续地将熔融塑料从料筒中挤出，通过特定的截面形状的机头模成型并借助于牵引装置讲挤出的塑料均匀挤出，同时冷却定型，获得截面形状一致的连续型材。 吹塑成型 它是将挤出的熔融塑料毛坯，置于模具内，借助压缩空气吹胀而贴于型腔壁上，经冷却硬化为塑料。此方法主要用于成型空心塑件。 压延成型 它将塑化的热塑性塑料，通过两道或多道旋转的滚筒间隙挤压延展，连续生产塑料薄膜或片材。 发泡成型 将发泡性树脂直接填入模具内，使受热熔融，形成气液饱和溶液。 真空及压塑空气成型 把热塑性塑料板片固定在模具上，用辐射加热器进行加热，加热到软化温度后，用真空泵把板材和模具间的空气抽掉，靠大气的压力使板材贴合在模具的型腔表面，冷却后固化成型。 塑模具的现状和发展趋势 模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差 10 年，特别是大型、精密、复杂、长寿命 模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。 模具是工业的基础工艺装备，在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品中， 80%以上都要依靠模具成形，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。因此，我们应该认清形势，认准方向加快发展速度，而不是永远依靠进口产品。当然，近年来我国的注塑模行业发展速度也不可小觑，我们应该以此为契机，在最短的时间内赶上发达国家。 第二章 设计及计算 件成型成型工艺分析 件的分析 (1)外形尺寸 该塑件平均壁厚为 14件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型，如图 22示。 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 5 图 2件实体图 图 2件二维图 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 6 (2)精度等级 每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差计算。 (3)脱模斜度 无定型塑料，成型收缩率较小，参考塑料成型工艺及模具设计书中的表 2。 性能分析 (1)使用性能 综合性好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。 (2)成型性能 1）无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。 2）吸湿性强。含水量应小于 质量），必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。 3）流动性中等。溢边料 4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹 。 5） 性能指标见表 2 2密度 /g 8 屈服强度 /0 比体积 / 8 拉伸强度 /8 吸水率 (%) 伸弹性模量 /10 熔点 / 130弯强度 /0 计算收缩率 (%) 压强度 /3 比热容 /( )470 弯曲弹性模量 /10 注射成型及工艺参数 (1)注射成型过程 1）成型前的准备。对 色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于 型前应进行充分的干燥。 2）注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔进行成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 7 冷却五个阶段。 3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为 60处理时间为 16 (2)注射工艺参数 1)注射机：螺杆式，螺杆转数为 30r/ 2）料筒温度（）：后段 150段 165段 180）喷嘴温度（）： 170）模具温度（）： 50）注射压力（ 60）成型时间（ s）： 30（注射时间取 却时间 助时间 8） 定模具的结构形式 型面位置的确定 该塑件在进行塑件设计时已经充分考虑了分型面的设计原则，同时通过塑件塑件图样可以看出该塑件外面多圆弧形曲面，内为阶梯型通孔，所以分型是需进行轴向抽芯和侧向抽芯分型，且选择分型面注射模。所以分型面确定为下图 2 图 2型面 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 8 腔数量和排列方式的确定 型腔数量的确定 该塑件采用的精度一般在 2为大批量生产，可采取一模多腔的结构模式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本等因素，初步定为一模一腔结构形式。 射机型号的确定 (1)注射量的计算 通过三维软件建模设计分析计算得：塑件体积： 件质量 ： m 塑 =V 塑 =中， 参考表 1可取 (2)浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料体积在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的 一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为 V 总 =V 塑 （ 1+ 1=3)选择注射机 根据第二部计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量 结合式 V 公 =V 总 /有： V 总 /据以上计算，初步选定公称注射量为 200射机型号为 80 卧式注射机，其主要技术参数见表 2 2射机主要技术参数 理论注射容量 /50 移模行程 /00 螺杆柱塞直径 /注射压力 /0 最大模具厚度 /50 147 最小模具厚度 /00 注射速率 /g 14 锁模形式 液压 塑化能力 /g 5 定位孔径 /00 注射方式 螺杆式 喷嘴球直径 /8 锁模力 /800 喷嘴移出量 /0 拉杆间距 /95 373 (4)注射机的相关参数的校核 1）注射压力校核。查表 1 可知， 需注射压力为 80里取00注射机的公称注射压力 p 公 =147射压力安全系数，这里取 ： 100=130p 公 ，所以，注射机注射压力合格。 2)锁模力校核 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 9 塑件在分型面上的投影面积 A 塑 = (80 /4=4982浇注系统在分型面上的投影面积 A 浇 ，即流道凝料在分型面上的投影面积A 浇 的值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。 A 浇 是每个塑件在分型面上的投影面积 A 塑 的 。由于本流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积适当取小一些。这里取 A 浇 = 。 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积 A 总 ，则 A 总 =n（ A 塑 +A 浇 ） =n（ ） = =4982模具型腔内的胀型力 则 A总 35N=209244N=中， p 模 是型腔的平均计算压力值。 p 模 是模具型腔内的压力，通常取注射压力的 20%大致范围是 25于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。 p 模 取 35 查表 2 可得该注射机的公称锁模力 F 锁 =1800模力安全系数为 这里取 = =F 锁 ，所以，注射机锁模力合格。 对于其他安装尺寸的校核要等模架选定，结构尺寸确定后方可进行。 注系统的设计 流道的设计 主流 道 通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 (1)主流道尺寸 1）主流道的长度：小型模具 L 主应尽量小于 60次设计中初取 50 2）主流道小端直径： d=注射机喷嘴尺寸 +（ 1） 3+ 3）主流道大端直径： d=d+2L 主 /2) 7中 =4。 4）主流道球面半径： 射机喷嘴球半径 +（ 1 2） 8+2=20 5）球面的配合高度 ： h=3 (2)主流道的凝料体积 V 主 =3L 主（ R主 +r主 +R 主 r 主） =3（ 连交通大学 2017 届本科生毕业论文 10 = (3)主流道当量半径 = (4)主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（ 10A），热处理淬火表面硬度为 50 55 流道的设计 （ 1） 分流道的布置形式 在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑小分流道的容积和压力平衡。 （ 2） 分流道的长度 由于流道设计 简单，根据型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。单边分流道长度 5 （ 3） 分流道的当量直径 因为该塑件的质量 m 塑 = V 塑 =200g,根据公式 D= 4L 得 D=35 4） 分流道截面形状 常用的分流道截面形状有圆形，梯形， 角形等，为了加工和凝料的脱膜，分流道大多设计在分型面上。本设计采用圆形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。 （ 5） 分流道截面尺寸 设分流道的直径为 D，则横截面积为 A 分 =D/2=可得 D= 6） 凝料体积 1)分流道的长度 35 1=35 2）分流道截面积 D/2= 3）凝料体积 分 =35 (7)校核剪切速率 1）确定注射时间： 查塑料成型工艺及模具设计中表 4取 t= 2）计算分流道体积流量： （ V 塑） /2=（ /s。 3）由塑件成型工艺及模具设计中式（ 4得剪切速率 =分 分（ 0 10 分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率 5 10 5 10以，分流道内熔体的剪切速率合格。 （ 8）分流道的表面粗糙度和脱膜斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 11 一般取 2.5 m 即可，此处取 m 脱膜斜度一般在 510之间，这里取脱膜斜度为 8。 口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模一腔注射，为便于调整充模时间的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口，其截面形状简单，易于加工，便于试模后的修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。 （ 1） 侧浇口尺寸的确定 计算侧浇口的深度 根据塑件成型工艺及模具设计中表 4得侧浇口的深度 h=3=中， 里 t=3于 成型系数n= 计算侧浇口的深度。根据塑件成型工艺及模具设计中表 4得侧浇口的宽度 B 的计算公式为 B=300 =3计算侧浇口的长度。根据塑件成型工艺及模具设计中表 4得侧浇口的长度 L 浇 一般选用 里选 L 浇 为 2)校核浇口的剪 切速率 1）确定注射时间：查表 2，可取 t= 2）计算浇口的体积流量： t/塑V =s 3)计算浇口的剪切速率： = 浇浇 R/104s 该侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 10 5 104间 ，所以，浇口的剪切速率校核合格。 （ 3） 冷却穴的设计计算 冷却穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔融体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。 浇口套如图 2连交通大学 2017 届本科生毕业论文 12 图 2浇口套 核主流道的剪切速率 根据设计要求，选取侧浇口，尺寸详见图纸校核主流道的剪切速率 （ 1）计算主流道的体积流量 q 主 = t 分主 V = s （ 2）计算主流道的剪切速率 主q = 流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 10 5 10以主流道的剪切速率校核合格。 型零件的结构设计及计算 型零件的结构设计 （ 1）凹模的结构设计 凹模是成形制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采镶嵌式凹模。 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 13 （ 2）凸模的结构设计（型芯） 凸模是成形塑件内表面的成型零件，通常可 以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析知，型芯有一个，采用整体式。 型零件钢材的选用 根据对成型塑件的整体分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用 国牌号）。对于成型塑件型芯来说，由于脱膜时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢 型零件工作尺寸的计算 （ 1）凹模径向尺寸的计算 由于该塑件采用侧向抽芯结构，型芯由左右瓣合模组 成，结构复杂，具体参考零件装配图。 径向尺寸 已知该塑件的公差等级为五级，根据零件的型芯尺寸为 13m， 1=32= 333 =264 = 275 =386 =97s , ; L , 8 根据凹模模径向尺寸 (1+z X:数随塑件精度和尺寸变化，一般在 间，此处取 M 凹模径向尺寸（ 塑件径向基本尺寸（ 塑料的平均收缩率（ %） 塑件公差值（ z 凹模制造公差（ 一般为塑件公差的 1/3 1/6该处选 1/6 ; M 26)0 0 5 27)0 0 5 29)0 0 5 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 14 凹模高度尺寸 已知塑件的公差等级为五级，根据参考文献的型芯尺寸为： 凹模深度尺寸 X:数随塑件精度和尺寸变化，一般在 间，此处取 H 凹模深度尺寸（ 塑件高度基本尺寸（ z 凹模深度制造公差（ mm） )1( 3 4)0 0 5 1 2)0 0 5 9 0)0 0 5 架的确定 模板尺寸的确定 模架是注射模的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机联系成一个整体，也可以说塑料的模架起装配、定位和安装作用。塑料模架现已标准化和系统化了，因此在设计时只需塑件的结构和尺寸来直接选用即可，也可以自己设计。 由于该模具采用侧浇口，且需要抽芯，结构较为复杂，参照标准选 模架。已知该塑件在分型面上的投影宽度为： W=80 90合考虑抽芯机构的横向移动距离，查知，选 4应模架为 W=160杆直径 d=10 已知塑件在分型面上的投影长度为 L=80据经验公式 L 120 22应的模架宽度为 L=160选模架为 标准模架，其规格为 W L=160 160 标准模架选完后，查塑料成型工艺及模具设计中表 4以得到，00度 0向抽芯滑块厚度由型芯计算可知 A=104模板厚度 5模厚度 B=16据动模和型腔板厚度可确定垫块的厚度，又垫块宽度 2垫块尺寸， C=3280杆固定板尺寸为4板尺寸为 416图 2连交通大学 2017 届本科生毕业论文 15 图 2架各尺寸的校核 根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。 （ 1）模具平面尺寸 160160295373杆间距），校大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 16 核合格。 （ 2）模具高度尺寸 265200265350具的最大厚度和最小厚度），校核合格。 （ 3）模具的开模行程 S=2+(5 10)20+20)5 50500模行程），校核合格。 气槽的设计 排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦。 一般情况下，模具不开设专门的排气槽，气体也能有分型面的间隙中排出。由于本课题设计的是塑料蜡烛座的模具，有一个分型面，型腔内的气体是完全可以由分型面与动模之间的轴向间隙排出。又因为此塑件的厚度较小，所以该模具适合利用配合间隙直接进行排气，不需要开排气槽。 膜推出机构的设计 塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑 件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成 。 模机构的选择 脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。 本设计中采用推杆推出 和侧向抽芯 机构使塑料制件顺利脱模。 推杆如图 2 图 2杆 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 17 膜力的计算 中心型芯脱模力 因为 1063/18r/t ，所以此处应视为 厚 壁塑件，根据公式 )c o ss i t a 1()t a n(103 得脱膜力 F= 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 （ 1）推出面积 A 2222 4)(4 （ 2）推出应力 合格（抗压强度） a5 3M 5 7 向分型与抽芯机构的设计 （ 1）该套模具采用导杆导滑，利用限位板与导杆力的传导使滑块沿着弯销斜度方向运动，同时实现侧向抽芯的目的。为了滑块的位置，采用了限位板，限制了滑块水平方向上的运动距离。 （ 2）由于滑块侧向抽芯距离较大，弯销侧向抽芯机构的优点就是斜度最大可达 30，通过计算，该套模具弯销的倾斜度为 20。 弯销如图 2图 2销 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 18 却系统的设计 在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为 C200 左右，熔体固化成为塑件后，从 C60 左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于 C80 ）的塑料，如本设计中的 需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。 模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。 度调节对塑件质量的影响 注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。 却介质 中度黏度材料，其成型温度及模具温度分别为 200和 50 80。所以，模具初步选定为 50，用常温水对模具进行冷却。 却系统的简单计算 （ 1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W 塑料制品的体积 33 5 6 79 4 ）（塑分主 塑料制品的质量 塑件壁厚为 14以查塑料成型工艺及模具设计表 4 ,t 冷 =90s。取注射时间 t 注 =膜时间 t 脱 =8s，则注射周期： t=t 注 +t 冷 +t 脱 =（ 0+8）s=100s。由此得每小时注射次数： N=(3600/100)=36 次。 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量： W= 36 h。 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 19 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量塑料成型工艺及模具设计表 4接可知 单位热量310 400） k 之间，故可取 370。 （ 2）计算冷却水的体积流量 =20，出水口的温度为 1 =25，取水的密度为 1000kg/m,水的比热容 ） (则根据公式可得： m i n/103 7 0 060 3 7 1(60q 33sv Q （ 4）确定冷却水路的直径 d 当 m 时，查塑料成型工艺及模具设计表 4知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径为 d=8 5）冷却水在管内的流速 v v /v 22 （ 6）求冷却管壁与水交界面的膜传热系数 h 因为平均水温为 查塑料成型工艺及模具设计表 4f=有 ）（ （ 7）计算冷却水通道的导热总面积 A 7068.4 s （ 8）计算模具所需冷却水管的总长度 L （ 9）冷却水路的根数 x 设每条水路的长度 l=200冷却水路的根数为 根根 1402 72 0x 却水道在动模和定模中的位置 冷却水道的位置取决于制品的形状和定、动模板的厚度，原则上冷却水道应设置在塑料向模具热传导困难的地方，根据冷却系统的设计原则，冷却水道应围绕模具所成型的制品，且尽量排列均匀一致。不少小型模具的型腔时直接在模板大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 20 上加工而成的（也可以采用拼镶结构，但是由于模具尺寸较小，所以型腔与型芯的镶件尺寸更小），对于这类模具，可以直接在模板上设置冷却水道。 在模板上直接设置冷却水 道，同样应遵循冷却系统的设计原则，使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型过程中冷却均匀。 装图跟塑件图 大连交通大学 2017 届本科生毕业论文 21 第三章 毕业设计心得体会及总结 本次毕业设计的课题是蜡烛座注塑模设计，经过三个多月的努力我的毕业设计终于完成了，但是现在回想起来做毕业设计的整个过程颇有心得，其中有苦也有甜，艰辛同时又充满乐趣。通过本次毕业设计，我感受到了设计的严谨性。没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对 自己能力的一种提高，我学到了很多关于模具设计和塑料的知识，能熟练的应用 件。对 制二维图 ， 制三维图有了更深的了解。 开始接到任务以后进行选题，选题是毕业设计的开端。题目确定后就是找资料了，查资料是做毕业设计的前期准备工作到图书馆、网站查阅。通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，明白了研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义，塑料制品的成型方法很多，我主要研究的是注塑模。接下来我按照注射成型五个步骤加料，熔融塑料，注射制件冷却和 制件脱膜进行了介绍。对单分型面注射模具的结构与工作原理、冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计、模具强度要求做了详细介绍。同时用 制二维图， 制三维图来进行模具模型的设计。 通过本设计，对注塑模具有了一个 深刻 的认识，我也遇到了许许多多的问题，例如：对所设计的课题塑件结构分析不够透彻，影响模具结构的设