毕业设计（论文）-年产1000万件聚丙烯脸盆注射模具设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）年产1000万件聚丙烯脸盆注射模具设计摘 要此次主要是对PP（聚丙烯）塑料脸盆进行模具设计，脸盆要求表面光洁，没有顶出的痕迹，脸盆采用的成型方法为注射成型，注射成型是把塑料在料桶内加热塑化至熔融状态，在柱塞或螺杆的推动下通过注塑机的喷嘴注入模具型腔内的一种成型方法。日常生活中的大多数塑料产品都是通过注塑成型生产而来。随着科学的发展，如何提高脸盆的质量和成型效率，成为我国模具行业的一项重要课题。借助AutoCAD（CAD）和Unigraphics NX（UG）平台，首先通过UG绘制出脸盆模型，再通过制图模式转换成三视图导出dwg格式，用CAD打开后进行排位设计。排位完成后，再把组立图导入到UG软件进行3D设计。3D设计首先通过UG软件进行分析以确定分型面，确定分型面之后，再利用布尔运算和拆分功能，得到型芯和型腔，下一步再加载模架，设计浇注系统、冷却系统、排气系统等，最后加载锁模块等其他标准零件。3D设计完成后，把型芯、型腔等部件转换为dwg格式到CAD中，画出标准的图框，再进行标数，这样就完成了散件图的设计。整个过程中采用了燕秀工具箱和HB_MOULD，提高了模具设计的速度。通过对模具冷却系统和排气方式等各方面优化，提高了成型效率和质量，减小了制件的缺陷。为企业能获取更大利润和用户带来更好的产品体验具有重要的作用。关键词：脸盆，注塑模具，AutoCAD， Unigraphics With an annual output of10000000 pieces ofpolypropylenewashbasininjection mould designABSTRACTThis design was mainly for PP (polypropylene) plastic washbasin mold, the washbasin requires a smooth surface, could not have the top of the trace. the molding method of washbasin used an injection molding, the plastic injection molding is plasticized in the barrel heated to a molten state, A method of forming which is pushed by the plunger or screw inject in the mold cavity under the injection molding machine through a nozzle. The most plastic products of daily life are coming by injection molding production. with the development of science, how to improve the quality and efficiency of the washbasin forming have become an important topic of Chinas mold industry.With the AutoCAD (CAD) and Unigraphics NX (UG) platform, firstly drawn the model of washbasin by UG, and then converted by a three-view drawing mode export dwg format, designed to rank after open CAD. After the completion of ranking, then imported legislature Figure into the UG group conduct the 3D design . 3D design first by UG software analysis to determine the parting surface and after determine the parting surface, the Boolean operations and split function, the core and cavity, a loading frame, design of gating system, cooling system, exhaust system, loading the final lock module and other standard parts After the 3D design is complete, the convert the core, cavity and other components to dwg format into the CAD, Draw a standardframe,then make the standard number, complete the spare parts diagram design. The whole process is adopted by Yan Xiu Toolbox and HB_MOULD plug, increasing the speed of mold design.Through optimizate the mold cooling system and exhaust in various of aspects methods to improve the efficiency and quality of the molding, reducing the defects of parts. This will play an important role in obtain greater profits for businesses and a better product experience for users.KEY WORDS: Washbasin，Injection mold，AutoCAD，Unigraphics5目录前言1第1章 脸盆制件分析21.1 制件的工艺性分析21.1.1 制件概述21.1.2 制件的工艺分析31.2 制件材料分析31.2.1 PP的基本性能31.2.1 PP的注塑工艺性能4第2章 注塑机的选择62.1 注塑机简介62.2 注塑机的选择62.2.1 注塑机的选择依据62.2.1 制件的相关参数72.2.2 浇注系统体积的计算72.2.3 注塑机的初步选择72.3 注塑机台数的确定8第3章 成型零部件的设计93.1 分型面的确定93.1.1 分型面的选择依据93.1.2 脸盆分型面的选择113.2 成型零部件的设计123.2.1 成型部件概况123.2.2 凹模与凸模结构的设计123.3 成型部件的计算133.3.1 设计概况133.3.1 型腔的计算133.3.2 型芯的计算143.4 成型部件的设计153.4.1 成型零件的尺寸163.4.2 模架的选择173.4.3 分型18第4章 其他系统的设计194.1 浇注系统的设计194.1.1 浇注系统概述194.1.2 普通浇注系统的设计原则194.1.2 本次浇注系统的设计194.2 导向机构的设计204.3 冷却系统的设计214.3.1 冷却系统概述214.3.2 冷却系统设计要点214.3.3 冷却水道的排列方式224.3.4 脸盆冷却水路的设计224.4 脱出系统的设计234.4.1 脱出系统概述234.4.2 脱出系统设计原则234.4.3 脸盆脱出系统的设计234.5 排气的设计254.5.1 排气的概述254.5.2 排气的设计与加工原则254.5.3 脸盆排气的设计25第5章 注塑机有关参数的校核275.1 最大注射量的校核275.2 锁模力的校核275.3 模具相关尺寸的校核28第6章 模具的装配与试模296.1 模具的试模296.2 模具的装配图296.2.1 模具的2d装配图296.2.2 模具的3d装配图30结论31谢 辞32参考文献33外文资料翻译34前言注塑成型方法是生产塑料产品的一种主要成型方法。在我国发展几十年，已经由原来的小范围发展到现在的以长三角、珠三角为产业带的我国重要的支柱产业，而且由于人们日常生活所需日益加大，其发展空间将会进一步扩展。随着人们生活水平的提升，对日常生活用品的要求和以往相比有所提高，另外企业为了获取更大的利润空间和提高自身的竞争力，对模具结构的有了更加严格的要求。本次主要通过对PP材料的分析，对脸盆产品的结构与注塑工艺，以及注塑机的选择及调试等分析研究，来减少制件的翘曲变形、冷却不均、裂缝、气泡等缺陷和减少成型周期。国外注射模具发展较早，主要模具生产包括日本、韩国、德国和美国等。国外技术发展较早，水平较高，对于高精密模具的设计与加工都具有领先的定位。随着科技水平的进一步提高，国外模具分发展将向更精密、水平更高的方向发展。我国模具较国外发展较晚，但近几年由于我国政策的调整与技术水平和人们生活需求的提高，塑料模具发展的较为迅速，带动了原材料的生产和产品的生产等其他行业。目前，我国的发展区域性较明显，主要集中于长江三角洲和珠江三角洲一带。除此之外我国的模具设计加工水平有很大的提高，出口模具也呈现出增长的趋势。今后，我国模具将向更精密、复杂，加工水平更高的方向发展。本次设计主要参照模具设计标准、材料的性质等为依据，主要通过对材料性质的研究和模具结构的优化设计来解决制件的冷却不均、成型周期长、翘曲变形等缺陷。 第1章 脸盆制件分析1.1 制件的工艺性分析1.1.1 制件概述名称：脸盆材质：PP壁厚：1mm体积：155848.299mm3质量：0.14kg该制件的三维模型如下图1-1图1-1 制件的三维视图该制件的尺寸参数如下图1-2图1-2 制件的尺寸参数1.1.2 制件的工艺分析由于脸盆无装配要求，因此其尺寸精度要求不高，尺寸公差无需标注。根据PP性质取其外表面精度为7。该产品外观要求美观，光洁，壁厚均匀，不能有顶出痕迹，不能有翘曲变形等缺陷。底部与地面接触部位要有加强筋，防止整个底部与地面接触导致变形。为了方便该产品的脱模，因此有较大的脱模斜度。1.2 制件材料分析1.2.1 PP的基本性能PP（聚丙烯）树脂是丙烯单体在有机金属立体规整催化剂（Ziegler-Natta催化剂）存在下，经一定的温度和压力下聚合得到的，它是首次得到的立体规整聚合物。PP为线性结构，与PE相似。不同的是PP主链上每隔一个碳原子有一个甲基侧基存在，于是整个分子在空间结构上产生三种不同异构体。PP的性能主要如下1：它的密度相对来说比较小，质量较轻。化学稳定性好，与PE相似。在室温下溶剂不能溶解PP，只有一些卤代化合物、芳烃和高沸点脂肪烃能使之溶胀，并且耐热温度高，对80%的硫酸可耐100。PP与PE容易发热、光氧化，这是因为PP的主链上有许多带甲基的叔碳原子，叔碳原子上的氢易受到氧的攻击。因此PP的耐气候老化性差，必须添加抗氧剂或紫外线吸收剂。耐热性好，能在130使用，若无外力作用，制品在150时也不变形。电性能优异，耐高频电绝缘性好，在潮湿环境中也具有良好的电绝缘性。优异的力学性能，包括拉伸强度压缩强度和硬度，突出的刚性和耐弯曲疲劳性能。用PP制作的活动绞链可承受7X107次以上的折叠弯曲而不破坏。PP的结晶性能导致制品的不透明性，通过加入成核剂等化学试剂可避免引起PP不透明的大球晶，提高光学性能。PP的结晶性能导致制品的不透明性，通过加入成核剂等化学试剂可避免引起PP不透明的大球晶，提高光学性能。1.2.1 PP的注塑工艺性能聚丙烯注射温度在230260，其流动性受注射压力的影响较大。模温越高则成型收缩率越大，例如，当注射压力为68.6MPa、模温60时，收缩率为1.8%。注射温度高（在190）时。流动性急增。易引起飞边、缩孔。温度超过180时则开始缓慢分解，因而注射温度以低为宜。PP成型工艺条件见表1-12制品壁厚/mm6料筒温度/后段245310235270235270中段245310235270235270前段215290205245205245喷嘴200260205260205260模具温度/4080408038105物料温度/230270235270235270注射压力/Mpa68.619653.919653.9196注射时间/s1155301040注射总周期/s645309060120成型收缩率/%纵向1.6，横向1.6后处理条件比热变形温度低520下处理23h物料预干燥用5080料斗干燥器表1-1 PP成型工艺条件第2章 注塑机的选择2.1 注塑机简介注塑机是将塑料加热塑化后通过柱塞或螺杆的推动下通过喷嘴注入型腔的一种设备。它的分类原则很多，如按照塑料在料桶内的注入模具的方式可分为柱塞式和螺杆式；按照锁模方式的不同分为机械式、液压式、机械液压组合式；按照排列分方式分为立式、卧式、转角式等。无论哪种注塑机都是由以下各大系统组成：注射系统、锁模系统及模具。螺杆式注塑机结构简图如下图2-1图2-1 螺杆式注塑机2.2 注塑机的选择2.2.1 注塑机的选择依据注塑机的选用直接关系到生产企业的经济效益以及能否生产出合格的塑件，对于一副模具来说，如何选择与之匹配的注塑机是一件极为重要的事。通常影响注塑机选择的重要因素包括模具、塑件、塑料、成型要求等，因此在进行选择前必须先收集或具备下列资料。模具尺寸（宽度、高度、厚度）、重量、结构等。使用塑料的种类及数量。塑件的外观、尺寸大小、重量、颜色等。成型要求，如塑件精度要求、生产批量等3。2.2.1 制件的相关参数由UG软件分析可得，该脸盆体积V产155848.299mm3155.85cm3质量M产0.14kg140g2.2.2 浇注系统体积的计算由经验公式可知，浇注系统凝料的体积约为制件体积的0.20.6倍。由于该脸盆模具所采用的浇口类型是直接浇口，没有分流道，且流道较短，产品为一模一腔，因此凝料较少，故选择为0.3倍。V流0.2 V产0.3155.85cm346.755cm3V总V产V流46.755cm3155.85cm3202.605cm32.2.3 注塑机的初步选择众所周知，每一套模具都必须安装在与其相适应的的注塑机上，才能成功生产出产品。因此，应该了解注塑机的参数规范，选择合适的注塑机。我国注塑机生产厂家众多，据知名度选择海天牌注塑机。初步选择的注塑机类型为HTF360/TJ,主要技术参数如下表2-1表2-1 HTF360/TJ注塑机主要参数序号参数项目参数值1理论容量/cm210682注射重量/g9723注射压力/MPa2084合模力/KN36005拉杆内距/mm7107106最大模厚/mm7107最小模厚/mm2508顶出行程/mm1609最大油泵压力/MPa17.510油泵马达/kw3711外形尺寸6.92.12.512重量/t152.3 注塑机台数的确定注射过程中，从模具合模喷嘴将塑料熔体注入型腔到制件脱落为一个成型周期。包括注射时间约为1.55s，保压时间，一般为10120s，冷却时间，约为20120s，产品脱出时间。根据制件的结构形状和PP材料的性质，查找有关资料可知脸盆的注射时间为3s，保压时间为10s，冷却时间为20s，脱出时间为5s，故注射成型周期为33s。按照两班倒计算，出去休息时间，一年的生产天数为300天，则每台注塑机的年产量为300246060/33785454,要求年产量为1000万件，则总共所需要的注塑机台数为1107/785454138洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 成型零部件的设计3.1 分型面的确定3.1.1 分型面的选择依据为将塑件和浇注凝料从模具中取出，以及将活动型芯或嵌件装入模体，需将模具分为两个主要部分，这些可以分离的接触表面成为模具分型面4。分型面有直的，有曲面的，有的简单，有的复杂，有的上下不平。分型面的选择是否恰当，对于产品的质量、外观以及飞模等都有着重要的影响。因此对分型面的选择必须重视。分型面的选择依据如下形状应尽量简单，数量尽量少。如下图3-1所示图3-1 分型面的选择分型面必须选在制件轮廓最大的地方，才能使制件顺利的脱出，否则会造成制件被卡在模具上无法脱出。由于产品的脱模位置在动模侧，因此应该使产品留在型芯上，才能顺利的脱出。若不能留在型芯上，应采取措施使其强制留在型芯上。例如可以增加产品的粗糙度，设计一倒扣强制脱出等。对于有中心孔的制件，应保证制件的同轴度，保证产品的质量，以至于在装配时准确无误，因此，在选择设计分型面是把有轴的放在模具的一侧。由于分型面会在制件上留下痕迹，因此，在选取分型面时应放在不影响产品表面质量的地方。如下图3-2所示图3-2 分型面的选择依据当产品有侧凹结构时，应该尽量避免采用侧向分型抽芯结构，当必须采用侧向分型抽芯结构时，应该尽可能把侧向结构留在动模一侧，另外，应该将行位尺寸较大的部分放在模具的打开方向上，而将距离较短的一部分作为行位结构。如下图3-3所示图3-3 侧向抽芯距离对分型面的选择另外，分型面的选择还应便于加工制造，便于排气等。3.1.2 脸盆分型面的选择脸盆的结构比较简单，无侧向结构，故分型面并不复杂，首先用UG软件斜率功能对产品进行分析，分析结构如下图3-4所示图3-4 UG斜率功能分析在进行模具设计时，通常根据产品形状确定分型线5,如下图3-5所示,再通过分型线创造分型面。图3-5 分型线的确定3.2 成型零部件的设计3.2.1 成型部件概况成型部件及构成制件各部分结构的部件。成型部件在成型时受到熔融塑料的高压冲击，受到的压力很大，且有的塑料材料对模具具有一定的侵蚀性，因此对其钢材料结构有很大的影响。在选择模具的钢材料时应选取硬度较大，有的还需要热处理，还应根据制件要求选择具有一定的耐腐蚀性和表面光洁度的材料。除此之外，成型部件还应具有适当的结构，较高的尺寸等。创建型腔和型芯这一过程是模具设计的重要步骤，型芯和型腔即凸模和凹模，它们的创建也成为模具的分型6。成型部件决定了产品的形状和尺寸，主要包括凹模、凸模、侧型芯、镶件等。3.2.2 凹模与凸模结构的设计凹模和凸模即成型制件外表面和内表面形状和尺寸的部件。可分为以下几部分原身留式凸、凹模原身留型即模仁和模板为同一块板，这样做的好处是模具的强度较好，比较牢固，缺点是由于整块板都要加工，搬运修改不方便，耗时、耗力，加工比较麻烦。而且要用更多地材料，浪费比较大，导致模具价格较高。该类型的结构适用于结构简单、产品较大不易镶的产品整体嵌入式结构把模具的型芯和型腔单独加工的方式。该结构加工比较方便，效率高，且节省成本，模具在安装和拆卸时比较方便，便于钳工的操作，这样可以大幅度的减少模具的生产加工时间。在实际的操作中，十之八九都采用的是这种方式。但是也有缺点，就是模具的寿命比较短，且需要配合较高的配合精度。该种类型的结构常用于中小型模具当中。部分结构嵌入式部分结构嵌入式及把模具中某一特定部分单独镶出来，优点是：节省材料，因为模具的订料是由最高点所决定的，如果只是单一的形状高起时，可以把它镶起来；方便加工；方便排气，在安装时或多或少存在缝隙，可以利用这些缝隙排气，防止困气；可以更换，有时候客户需要同一产品换不同的标签时，活着该部分损坏时，容易改变；方便抛光，某些深的骨位不容易省模，可以单独做出来。本次设计的脸盆结构简单，且产品较大，故选用原身留方式3.3 成型部件的计算3.3.1 设计概况由1.1.2可知，该产品的公差等级为MT7。由PP的性质可知，其平均收缩率为1.6%，脸盆为外观结构，其表面较光洁，综合考虑，脸盆的公模和母模所用材料为S136。该材料购买之后还需要热处理，处理后的硬度为502，抛光性能较好。3.3.1 型腔的计算径向尺寸的计算径向尺寸计算的式子为L =（1+Scp）LS3/4+z （3-1）LM：型腔的径向尺寸（mm）Scp：模塑收缩率（%）LS：制件径向的基本尺寸（mm）：制件的尺寸公差（mm）z：模具径向的制造公差（mm）制件的尺寸公差经过查表可知为a（不受模具活动部分影响的尺寸公差值）为3.35mm，b（受模具活动部分影响的尺寸公差值）为3.45mm。根据经验可以知道，模具的制造公差可按照约占制件总公差的1/31/4计算，在本次脸盆的设计中，公差选择为1/4，故制造公差为0.84mm，进过测量可得，制件的最顶端尺寸LM1为220mm，最低端尺寸LM2为300mm。则L1 =（1+Scp）LS3/4+z= （1+1.6%）2203/43.35+0.84=221.01+0.84mmL2=（1+Scp）LS3/4+z= （1+1.6%）3003/43.35+0.84=302.29+0.84mm型腔深度尺寸的计算深度尺寸计算式子如下HM =（1+Scp）HS2/3+z （3-2）HM为型腔深度值（mm）z为型腔深度的制造公差(mm)HS为制件深度的基本尺寸（mm）其余同上则z=1/43.45=0.86mm又测量HS为111mmHM =（1+Scp）HS2/3+z=（1+1.6%）1112/33.45+0.86=110.48+0.86mm3.3.2 型芯的计算型芯的计算方法同上型芯径向尺寸计算径向尺寸计算式子为LM =（1+Scp）LS+3/4 z （3-3）LM：型芯的径向尺寸（mm）Scp：模塑收缩率（%）LS：制件径向的基本尺寸（mm）：制件的尺寸公差（mm）z：模具径向的制造公差（mm）由测量可知LS1为218.6mm，LS2为298.7mm，值a为3.35mm，b为3.45mm，则z值为0.84mm，其余数值同上。则LM1 =（1+Scp）LS+3/4 z=（1+1.6%）218.6+3/4（3.35mm） 0.84=219.60.84mmLM2 =（1+Scp）LS+3/4 z=（1+1.6%）298.7+3/4（3.35mm） 0.84=300.990.84mm型芯高度尺寸的计算深度尺寸计算公式如下HM =（1+Scp）HS2/3z （3-4）HM为型芯高度值（mm）z为型芯高度的制造公差(mm)HS为制件高度的基本尺寸（mm）其余同上则z=1/43.45=0.86mm又测量HS为110mmHM =（1+Scp）HS2/3z=（1+1.6%）1102/33.450.86=109.460.86mm3.4 成型部件的设计3.4.1 成型零件的尺寸由模具的外形尺寸并结合经验，对于一般小件产品，模仁边距离产品边2530mm，大小比较适中的距离模仁边3040mm，大件的产品为50mm以上。高度方向上，根据经验，一般的模具在产品的最顶端加上2535mm左右，大件产品加40mm以上，但也要考虑产品的深度，深度值越大，模仁的厚度就要加高一点，后模部分对于中小型模具自分型面的最低点加3040mm，大型的加50以上。本次设计的脸盆为大型产品，周边比产品边大75mm，定模厚度为170mm，动模厚度为100mm。如下图所示3-6所示图3-6 公、母模的尺寸尺寸确定好之后，利用UG软件对其分模。首先将软件工作坐标系移动至绝对坐标系，其次将制件分型中心移动至绝对坐标系处，使制件的分型面处在软件的绝对坐标系X-Y平面上，且制件顶部朝Z方向摆放。如下图3-7所示图3-7 制件在软件中位置的摆放3.4.2 模架的选择注塑模架是注塑模具不可缺少的结构部件，其作用是装配型腔、型芯等成型部件功能部件，设计注塑模具必须首先设计注塑模架7。由于产品为原身留，且产品结构简单，因此首先确定模架。模具经过多年的发展，已经形成了自己行业的特定标准，著名的模架生产商有龙记（LM）、明胜（MINGLEE）、环胜（ERER）等。为了减少繁重的模具设计与制造工作量，在设计模具时应尽可能的选用标准件。在我国，龙记模架比较常用。按照模具的结构，模架可以分为大水口模架、细水口模架、简化型细水口模架几种类型。大水口模具只有一个分型面，在模具开模时，分为前模和后模两部分，其中CI型大水口模具最为常用。细水口模具至少有两个分型面，八根导柱，它多了一块水口板，可以使浇注系统凝料和产品分离病脱出，最常用的一种为DCI型。简化型细水口是细水口模具的一种变形，与细水口模具相比少了四根导柱，适用于中小型模具，最常用的一种类型为FCI型。本次设计所选用的模架为龙记大水口CI型模架。通过HB_MOULD可以加载标准的模架。初期选择如下图3-8所示图3-8 模架的初期选择3.4.3 分型模架的类型大小选择之后，由脸盆的高度可以确定公模、母模的尺寸。首先用上模板和脸盆求差，其次用下模板和脸盆求差，把属于后模的部分和下模板求和，属于前模的部分和上模板求和。结果如下图3-9所示图3-9 脸盆的分型18 第4章 其他系统的设计4.1 浇注系统的设计4.1.1 浇注系统概述浇注系统即塑料熔体从喷嘴注入型腔所经过的通道。浇注系统由热流道和冷流道两种类型。具有传质、传压、传热、控时等作用。它的设计结果对产品的质量有重要的影响。普通浇注系统主要由主流道、分流道、冷料井、浇口四大部分组成8,9。主流道是把塑料熔体引入分流道的那一段，通常位于模具的中心10；分流道是把塑料熔体由主流道引入型腔的通道；浇口为把塑料熔体由分流道末端引入型腔的部分，它主要分为侧浇口、点浇口、潜浇口、牛角型浇口、直接进胶等，它对产品的结果起着重要的影响，应根据产品的结构选择适当的浇口类型；冷料经是用来去除流道前段冷料。4.1.2 普通浇注系统的设计原则首先要先了解塑料的工艺特性、几何形状、加工工艺进行分析；顺利的把塑料熔体引入型腔内，能顺畅的排出气体；流程尽量短。以减少冲模时间和凝料的重量；尽量避免直接冲撞型芯，以免引起型芯的变形；后处理方便，保证制件的外观质量。4.1.2 本次浇注系统的设计定位环的设计。定位环的作用是方便前模与注塑机台的定位，加工尺寸一般取负公差，一般高出面板10mm，沉入面板5mm，它的大小与机台的吨位，品牌有关，大小有60mm、100mm、120mm、150mm，其中100mm最为常见，本次所选择的为100mm。衬套的设计。在实际生产过程中衬套有三种类型即SBA、SBB、SBC。直径有12mm、16mm、20mm，由于本次设计产品较大，因此选用SBA、20的主流道衬套。主流道的设计。主流道的小端直径大小一般为48mm，角度也不应该过大，一般为26，本次所选择的为2，其形状和尺寸如下图4-1所示图4-1浇注系统尺寸与形状4.2 导向机构的设计导向机构是模具的重要组成机构，具有导向、定位和承受侧压力的作用。模具的导向机构由导柱和导套组成，根据模具的形状和大小，选择适当的尺寸，一般导柱的数量取24个11，现在已经有了一定自己的标准，它们直接由模架生产厂商直接加工生产。除此之外，有时候，为了保证产品的精确度，便于钳工飞模，在型腔部位也要设置导向机构。一般在模仁的四个角做四个锥形台阶，尺寸大小根据模仁的大小而定，角度越小越好，一般为510由于本次模具较大，因此在型腔四周开设锥形台阶，形状如下图4-2所示图4-2型腔四周的虎口定位4.3 冷却系统的设计4.3.1 冷却系统概述当熔融的塑料熔体注入型腔后，为了使制件顺利脱出，必须让制品温度达到塑料的热变形温度以下，才能使其固化成型而从模具中脱出。若设计不当，会引起制件表面质量，塑件表面质量缺陷主要包括表面质感差、凹凸不平及出现阴暗相间条纹等12，因此必须设计合理的冷却系统。冷却系统的设计方法一般为开设冷却水道，常用的介质是冷水、油等也有的用特殊材料进行冷却。水道的直径一般为6mm、8mm、10mm、12mm，前两个对应的喉牙为PT1/8，10mm对应的喉牙为PT1/4，12mm所对应的喉牙规格为PT3/8。本次设计所用水道直径为10mm。4.3.2 冷却系统设计要点冷却均匀。冷却介质到产品的距离相等且分布合理。冷却水孔间距尽可能小，但应该保证在35倍的水道直径距离。理论上水道壁离胶位1520mm，最少不得低于8mm。冷却水的流动方向应根料流的方向一直，即从模温高区域流向模温低区域。一般模具的进水口与出水口的温差在5左右，如果温差太大，会使冷却不均与。冷却水道不应该设置在制件肯能出现熔接痕的地方。且由于水路容易漏水，应考虑密封的问题。冷却系统不能与模具中的组组件和零件的安装孔发生干涉13。4.3.3 冷却水道的排列方式水道的排列应根据产品的形状而变化，常见的有回字形水路直接冷却，这种方式常见于后模周边冷却；当产品较小，一模多穴时，常见的是回字形中间加一水井；当产品为圆形时，常用的一种方式是跟着产品的外形走，但这种加工比较困难，需要转角度；当产品比较高时，通常要做高低落差的运水，也就是常说的双层运水，若后模比价高，常采用水井串联的方式。4.3.4 脸盆冷却水路的设计脸盆的高度比较大，且为圆形，综合考虑，其冷却方式为后模用水井、前模用双层环绕产品的方式冷却，前模冷却方式如下图4-3所示 图4-3前模的冷却方式后模的冷却方式如下图4-4所示图4-4后模的冷却方式4.4 脱出系统的设计4.4.1 脱出系统概述注塑完成后，产品必须要靠一定的外力脱离模具，脱出塑件的机构称为推出结构14。常用的顶出机构有圆顶针、扁推杆、司筒、丝针、斜顶、推板。气顶、直顶、推块、二次顶出等。其中推杆推出最为常用。4.4.2 脱出系统设计原则首先应该根据产品的结构选择合适的脱出方式。脱机构结构应工作可靠，运动灵活，具有足够的强度和刚度，足以克服脱模阻力15。脱出力应均匀，以免在顶出时因为受力不均而导致制品的翘曲变形等缺陷。脱出力的集中位置应为制件包紧型芯的地方。脱出机构的位置应尽量设计在产品的内部或者对产品的外观影响不大的地方。4.4.3 脸盆脱出系统的设计脸盆为外观产品，不允许有顶出痕迹，否则会影响外观。而推杆、推块等推出方式都有顶出痕迹，且脸盆较薄，容易顶坏，综合考虑，应该用气顶的方式顶出，前后模都要安装气顶，这样既不会出现顶出痕迹，而且不需要推板、推杆固定板和支架等，节省了原材料，加工安装方便，模具的成本降低，效率提高。气顶又叫做气阀，在有深度、密闭的真空情况下，使用气顶更易顶出。气顶的精度相对较高，而且安装起来也比较方便，只需要在模具上钻孔，因此不占用空间。原理为利用空气阀控制，以空气扩散的原理，使产品在瞬间脱落，达到自动化的效果。气顶材质均采用不锈钢制成，不生锈。气顶的应用消除了模具在顶针设计以及制作过程中的麻烦，同时可以化解在射出上的故障，是模具制造产业的新突破。气顶直径一般最小可以做到5mm，直径最大可以做到30mm，气顶高度最大可以做到50mm，气顶一般由外壳，顶杆、弹簧、弹性圆柱销四部分组成。普通气顶又称为空气梢或者是气阀，DME气顶又名VA气顶，CUMSA气顶分两种（一种叫风梢，另一种叫双重阀），HASCO气顶，国内模具常用的是普通气顶，后面几种是国际标准的气顶，出口模具使用DME气顶又名VA气顶比较多，CUMSA气顶次之，使用HASCO气顶的相对较少。如果是原装进口的价格非常昂贵，不过这些国际标准的气顶已经国产化了，价格相对便宜，完全能替代进口产品。脸盆气顶设计如下图4-5所示图4-5脸盆气顶顶出4.5 排气的设计4.5.1 排气的概述当熔融的塑料进入型腔时，若型腔内的气体和塑料本身加热过程中产生的气体不能及时排除，则会由于困气不足产生各种缺陷。因此，进行合理的排气至关重要。排气的方法很多，对于型腔排气主要有一下几种：分型面排气、镶件和镶针排气、顶针和司筒排气、强制性排气等。4.5.2 排气的设计与加工原则首先，排气槽应该开设在产品的厚度较小的部分；在某些地方明显会有排气不良的现象应开设排气槽；在母模的表面开设排气槽；异性分型面面上的排气槽必须在CNC上加工，平面上个排气槽可以在铣床上加工；宽度为6mm，深度为0.5mm的排气槽必须用CNC或者铣床加工，决不能用磨床加工并且排气槽的根部必须清角。4.5.3 脸盆排气的设计脸盆的分型面为平面，容易开设排气槽，因此对脸盆的排气方式为开设排气槽。又查的资料可知PP的溢边值为0.01mm。脸盆的排气槽设计如下图4-6粉红色部位所示图4-6脸盆的排气槽26第5章 注塑机有关参数的校核5.1 最大注射量的校核注射机的最大注射量标着着注射机所能加工塑件的最大重量或体积16。制件的质量（体积）要求和选择注塑机的最大注射量相适应，若注塑机的注射量过大，则注塑机的利用率降低，浪费资源，还有可能引起塑料的分解；若最大注射量比制件的总体积小，会造成制件的填充不满等缺陷，影响其质量和使用效果。制件的总体积比注塑机的注射容量要小，因此符合。5.2 锁模力的校核当模具合上时，必须要有一定的力压紧模具，才能防止塑料熔体的溢流，这种力叫做锁模力。当塑料熔体在型腔内填充满时，由于有注射压力的存在，而它总是有使模具在分型面处打开的趋势，因此，必须要有锁模力存在，且锁模力要比注射压力要大。注塑机锁模力的校核式子为F0.1pA （5-1）F为注塑机的额定锁模力，本次所选择的注塑机F为3600KNP为模具型腔以及流道内塑料熔体平均压力，查阅相关资料可知本次设计P为50.6MPA为产品和浇注系统在分型面上的投影面积之和，本套模具为A=r2=152=706.9cm2则0.1PA=0.1706.950.6=3576.9KN3600KN故注塑机的锁模力复合要求5.3 模具相关尺寸的校核模具的外形尺寸必须要比注塑机的相关尺寸要小，才可以顺利的安装。本次所选用的模具外形尺寸为500600mm,高度为340mm。所选用的注塑机拉杆内距为710710mm，最大厚度为710mm，故符合要求。31第6章 模具的装配与试模6.1 模具的试模试模指的是一副新模具在制造和装配后，通过在注塑机对模具进行试模，检查模具是否符合要求，根据制品存在的问题，检讨模具设计、加工制造或者装配等环节存在的问题17。模具的试模首先要做好前期的准备，保证下一步的试模能够顺利的完成。主要做出准备如下18：技术交流、注塑模具匹配性分析、塑件分析。这些工作完成之后，再把模具用机械设备安装到注塑机上，安装好后，就要对注塑机进行调试的工作。注塑机的调试是一个很重要的过程，它调试是一个很重要的过程，如果参数不当的话，会造成各种缺陷。主要调试的是注射压力、注射速度、注射量、料温和模温等19。6.2 模具的装配图6.2.1 模具的2d装配图图6-1模具的2d装配图6.2.2 模具的3d装配图图6-2模具的3d装配图结论塑料产品在人们的日常生活、生产中必不可少，注塑行业随着科技人才的增加和辅助软件的普及以及制造精度的提高，将会有很大的提高。本文通过运用三维设计软件UG建造脸盆的三维模型，更加直观的分析和确定了分型面、浇注系统、冷却系统等结构，使得加工更加方便。运用二维软件CAD对模具的各部分的尺寸进行了直观的表达，对于后续的出图、修改都有很大的帮助。通过对整套模具额分析，主要得出以下的结论：脸盆属于较大型的模具，通过对这类型模具的分析与研究，总结了该类型模具在设计中要注意的要点。如型芯和型腔的尺寸大小的确定等。通过对脸盆形状和工艺的分析，优化了模具的冷却、排气方案，对其经行了几套方案的设计，最终确定一个最为有效的。防止了一些容易发生的缺陷如，翘曲变形、填充不足等。对顶出系统进行了合理的设计，由顶杆、推板、气顶这三种方案最终确定了气顶顶出的方法。在模具的前后模都安装气顶，可以避免产品卡死、也可以保持脸盆的表面光洁性。一整套模具设计下来，明确了设计的顺序，即先对产品进行分析，再设计2D结构、3D结构等。并能综合考虑到其他问题，如模具的后续修改、加工等。通过对各种问题的分析，最终优化了设计，确定了模具的结构。洛阳理工学院毕业设计论文谢 辞结束了这套模具设计，自己收获了很多。期间遇到了好多的困难，但最后都能解决掉。除了自己查阅相关的资料和向同学请教外，还要感谢我的指导老师范吉昌老师给予的帮助。从开题报告到初稿、定稿老师都耐心的帮助我解决各种问题，还提供了专业知识上的指导。同时，在设计中参考和引用了部分作者的文献，在此一并表示致谢！40参考文献1 凌绳,王秀芬,吴友平. 聚合物材料 北京: 中国轻工业出版社, 2012 2 张玉龙,石磊. 塑料品种与选用. 北京: 化学工业出版社, 2011. 28-293 张维合, 刘志杨.注射成型实用技术. 北京: 化学工业出版社, 2012. 1204 蔡玉俊,徐超辉.塑料模具设计. 北京:北京航空航天大学出版社,2010. 195 覃鹏翱.塑料模具设计技巧M. 北京:电子工业出版社,2013:386 苗瑞. 基于CAE的料斗座成型模具设计硕士学位论文.大连:大连理工大学,20137 辛勇,简之荣.基于知识的注塑模架设计系统的研究.塑性工程学报, 20058 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