【ZM116】蝶形螺帽注射模设计【RW】[点浇口][自动脱螺纹]
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【ZM116】蝶形螺帽注射模设计【RW】[点浇口][自动脱螺纹],zm116,蝶形,螺帽,注射,设计,rw,浇口,自动,螺纹,罗纹
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I 四 川 理 工 学 院 毕 业 设 计（论 文）说 明 书 题 目 蝶形螺帽注射模设计 学 生 肖 顺 波 系 别 机 电 工 程 系 专 业 班 级 材料成型及控制工程 学 号 030130219 指 导 教 师 四 川 理 工 学 院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目： 蝶形螺帽注射模设计 系： 机电工程 专业： 材料成型与控制 班级： 材控 03 2 学号： 030130219 学生： 肖 顺 波 指导教师： 接 受 任 务 时 间 07 年 1 月 教 研 室 主 任 （签名） 系 主 任 （签名） 1毕业设计（论文）的主要内容及基本 要求 内容： 蝶形螺帽注射模设计 ； 产品规 格 ： 见附图 ；生产批量： 大批量 。 要求： 要 求有目录、设计任务书及产品图 ； 工艺方案设计，提出至少两种设计方案，进行比较和分析。 单个塑件体积、重量计算； 成型设备的选择及参数校核； 浇注系统设计；（浇注系统及工艺图设计图一张） 成型零件系统设计；（成型零件结构设计，成型零件尺寸计算，成型零件壁厚计算，绘制成型零件 系统部件图一份） 脱模机构设计（优先考虑全自动脱模） 模温调节与冷却系统设计； 总体结构设计及总装图的绘制。（要求：总装图一份， 0#： 1 张，选取标准模架。）。 重要零部件图纸设计（图纸总幅面约为零号图一张） 编写毕业设计说明书一份（推荐用电脑打印，论文不少于 2 万字） 2指定查阅的主要参考文献 塑料模具设计手册 ，塑料模具设计手册编委会，机械工业出版社， 2001。 塑料模具技术手册，塑料模具技术手册编委会，机械工业出版社， 2001。 I 实用塑料注射模具设计与制造，陈万林等编著，机械工业出版社， 2001 冲压与塑料成型设备，范有成主编，高等教育出版社， 2000 塑料模具设计，高 济主编，机械工业出版社 (6)工业聚合物手册， 美 学工 业出版社， 2006 3进度安排 设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期 1 确定论文题目， 收集文献，提出体系架构需求和难点 2007/01/202/2206 2 确定设计方案，重点解决关键疑难问题， 分析、 计算 3 撰写论文，绘图 4 校对、修改、加工论文及图纸 5 交论文图纸， 2007/05/306/5 注：本表一式三份，系、指导教师、学生各一份 毕业设计附图 名称：蝶形螺帽 材料： 术要求 : I 摘 要 注射模具在模具行业有着很重要的地位，而注射模具的发展离不开塑料工业的发展，注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一。通过这种方法可以制作出复杂的塑料制品，而且一副模具一个成型周期可以同时成型多个制件，生产效率高，因而广为采用。此次设计的题目是“ 蝶形螺帽注射模设计” 。 首先，需要进行工艺分析： 确定分型面 ， 浇注系统等，选择注射机，计算成型零部件的尺寸 ，确定是否采用冷 却系统 。 然后进行结构设计：确定模架以及导向机构、紧固件选取 、 脱模机构设计等等 。 最后对 模具结构与注射机的匹配 和重要尺寸 进行校核 。此次设计要保证满足工艺要求和结构要求。 关键词 ： 注塑模，塑料，注塑机，脱模机构 a in is of of of a a is of to to as as of of so to in of 目 录 中文摘要 . I 英文摘要 . 一 章 概述 .际、国内塑料模具成型发展概况与对比 .国际塑料模具成型发展概 况 . 国内塑料模具成型发展概况 . 1 国模具与国际模具相比存在的主要问题 . 1 . 2 业设计课题资料查询 . 5 析塑件结构及工艺技术要求 . 5 解注塑机的技术规格 . 了解塑件的工艺性能和加工性能，塑料熔体流动行为，塑料在模具内可能的结晶，取向及导致的内应力 . 7 料的适用范围 . 9 业设计思想简述 . 10 第二章 塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计 .型塑料制件结构工艺性分析 . 尺寸精度分析 . 11 料制件结构设计 . 11 糙度分析 . 11 度设计 . 壁厚设计 . 圆角设计 .件三维 模及 析 . 利用 模，完成三维零件的设计 . 析及其不同方案结果比较： .据分析结论进行模具工艺设计 . 18 腔数量的决定 . 18 腔布置 . 20 定分型面 . 确定浇注系统和排气系统 . 23 第三章 选择注射机及注射机工艺参数校核 . 31 塑机的技术规范 .塑压力校核（可计算、可应用 析结论） .模力的校核 .具厚度的校核 .模行程的校核 . 32 第四章 模具设计 . 33 定标准注塑模架 . 33 具成型零件设计 . 成型零件设计 .腔成型尺寸计算 . 成型零件设计 . 37 . 41 模机构的设计 . 49 模机构方案的确定 . . 49 .具冷却系统设计 . 55 具热平衡计算 . 55 第五章 绘制模具图 . 58 . 58 . 58 对、审图 .六章 结论 . 60 参考文献 .谢 .录 A： 圆柱齿轮参数计算程序 . 63 附录 B： 圆锥齿轮参数计算程序 . 65 四川理工学院毕业设计（论文） 1 第一章 概述 国际、国内塑料成型模具发展概况 际塑料模具成型发展概况： 模具有着制造业中的帝王的美喻，在上个世纪有着巨大的发展，最典型的例子就是战后日本经济的起飞，很大一部分因素就在于其模具业的发展与支持。现在 日本是世界第一大模具生产国 ， 国内有多家世界闻名的机床制造业厂家，加工模具的高速加工中心、电加工机床、龙门铣床、精密磨床、数控系统等全都具备世界级名牌。优秀的机床制造业为模具制造奠定了坚实的基础，如在电子超精密模具中，集成电路、微型电机模具精度已达 1m，处于 世界领先地位。 业的产品更新很快，如手机开发制造周期为 2 个月，产品试制期为 7 天，一般 7套模具 150 兆 据，两天就完成编程，计算机设计及制造技术都非常先进。 模具在美国、西欧等发达国家也占有相当高的地位。现在国际 模具生产的总的发展趋势是，品种多样化 变种变量生产；产品精密化 高速、高效率、高精度加工；加工精细化 微量切削、高速进给；开发短期化 高硬材料直接加工，减少后继工序；绿色环境化 无切削液干式切削加工。 内塑料模具成型发展概况： 近年来，我国塑 料模具水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达 50t 以上的注塑模，精密塑料模的精度已可达到 3m，制件精度为 腔塑料模已能生产一模 7800 腔的塑封模，高速模具方面已能生产 4m/上挤出速度的高速塑料异型材挤出模及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高， 术的应用面已大为扩大，高速加工及 T 等先进技术的采用已越来 越多。模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。三资企业蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高。 国模具与国际模具相比存在的主要问题： 我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在 6 个方面的问题。 1)原材料问题 第一章 概述 2 受售价限制，国产模具多采用 2 3精密热处理，而国外则采用专用模具材料 2316，其综合机械性能，耐磨、耐腐蚀性能及抛光亮度均明显优于国产材料。这从根本上影响了国产模具的外观质 量和使用寿命。 2)制造工艺水平 国内模具生产厂家，工艺条件参差不齐，差距很大。不少厂家由于设备不配套很多工作依赖手工完成，严重影响了精度和质量。 3)设计体系 国内一些生产厂家虽然也采用了计算机辅助设计 (计算机辅助制造技术 (但依旧停留在引进、消化和吸收阶段，难以形成具有成熟的理论指导和设计体系。因此，规范模具设计软件系统的开发是当务之急。 4)调试水平 模具就其本质而言属于工装，生产出合格制品才是最终目的。因此，模具的质量、性能依赖试模结果检验。国内模具厂因交货期短，试模设 备局限，往往把质量检验工作放在用户处试模，易给用户造成大量的损失和浪费。而且由于修模受时间，场地限制，往往难以调试出最佳状态。而国外一些发展较好的企业都拥有自己的试模场所和设备，可以模拟用户的工作条件试模，所以能在最短的时限达到很好的效果。 5)价格因素 目前一些厂商只关心价格，而忽略了模具的技术质量，对用户而言合理的质量价格比是最优选择，所以进口模具价格比国产模具高 8，仍有其市场空间。国内一些模具厂，迫于竞争需要，盲目压价，甚至以次充好，粗制滥造，是一种不负责任的短期行为，将为国产模具的发展带 来重创。当然，在确保品质的前提下，加强管理，扩大规模，降低成本无疑是努力的方向。 6)配套体系 我国模具生产企业习惯埋头搞生产科研，而忽视了与其他设备供应商、原料供应商合作。无形中使用户走了许多弯路。我们的模具厂必须和其他厂家及各大科研院所共同合作，为用户创造最佳的制品，创造更大的利润，才有希望为自己营造广阔的发展空间。 料模具设计方法主要发展方向： 经过近几年的发展，在塑料模具的开发、结构和企业管理等方面已显示出了一些新的趋向，现综合如下： 四川理工学院毕业设计（论文） 3 （ 1）模具的质量、周期、价格、服务 四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，这已成为一种趋势。为满足用户的这一要求，各方面的工作必须跟上。 （ 2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发（这需要在有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行），变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已经采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。事实证明，这 种做法不但使模具厂变被动为主动，而且对开发业务和缩短模具生产周期也十分有利，受到用户的欢迎。青岛海尔模具公司等企业的 “你给我一个概念，我还你一个产品 ”的一站式服务模式及太仓求精模塑公司和浙江陶氏模具集团有限公司等企业主动开发的办法已被越来越多企业所接受，这可能也是今后发展的一种趋向。 （ 3）随着模具企业设计和加工水平的提高，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。在某种意义上说： “模具是一种工艺品 ”的概念已逐渐被 “模具是一种高新技术工业产品 ”所替代，模具 “上下模单配成套 ”的概念正在被“只 装不配 ”的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不但是一种生产手段的改变，也是一种生产方式的改变，更是一种观念的改变。这一趋向使得模具标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促使整个模具工业水平不断提高，正在被社会所接受。我国模具行业，目前已有 4 个国家级高新技术企业，近百个省市级高新技术企业。与此趋向相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐变为技术型人才是十分必要的。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍是十分重要的，因为模具毕竟难 以完全摆脱对技艺的依靠。 （ 4）模具企业及其模具生产正在向信息化方面迅速发展，这也是一种趋向。21 世纪，信息越来越多，信息技术越来越先进发达，信息已与人们的生产和生活休戚相关。在目前的信息社会中，高水平的模具，现代模具企业，单单只是应用已远远不够。目前许多企业已经采用的 技术及其他许多先进制造技术和虚拟网络技术等都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已被行业所共认。 （ 5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向 着更广泛的领域和更高水平发第一章 概述 4 展。现在，能把握机遇，开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具的企业日子普遍好过，任务忙不过来，利润水平和职工收入都很好，日子红红火火。因此，模具企业应把握这个趋向，使自己生产的模具向高水平发展，不断提高自己的综合素质和整体实力及进入国际市场的竞争力。 （ 6）世界上工业发达国家的模具正加速向我国转移，其表现形式：一是迁厂，二是投资，三是采购。这一趋向虽然并非近几年才有，但近几年更加明显。我们应抓住机遇，加快发展步伐。 发展展望 在信息化带动工 业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，把自己带入到国际市场中去，促进我国整个模具行业的快速发展。 随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工技术都必将会有较快发展，而且这种发展必须跟上时代发展步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然，这是需要开拓、创新和做出艰苦 努力的。 以下为几个发展方向： 1)超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 2)多样材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 3)各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的 T 技术将得到快速发展。 4) 模 具 设 计 、 加 工 及 各 种 管 理 将 向 数 字 化 、 信 息 化 方 向 发 展 ， 将向智能化、集成化和网络化方向发展。 5)更加高速、更加高精度、更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 6)更高性能及满足特殊用途的各种模具新材料将 会不断发展，随之而来的也会产生一种特殊的和更为先进的加工方法。 7)各种模具型腔表面处理技术、涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。 8)逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将得到发展。 9)热流道技术将会迅速发展，气辅和其他注射成型工艺及模具也将会有所发四川理工学院毕业设计（论文） 5 展。 10)模具标准化程度将不断提高。 “十一五 ”期间，在科学发展观指导下，广大模具企业将进一步深化改革，下功夫搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来 。 由于国际、国内宏观环境 良好，国内塑料模具各主要用户行业仍将以较快速度发展，塑料模具也必将持续高速发展。目前存在的主要问题通过国内外交流与合作。全行业的共同努力和各方面的支持，不久的将来，定会得到较好的解决。 业设计课题资料查询 析塑件结构及工艺技术要求： 该塑件名为蝶形螺帽 ， 机构复杂，有比较多的孔和凹槽 ，采用的材料：甲醛），其技术要求： 在加工型腔时有一定的加工难度，因为型腔的内凹是曲面，而且有圆角，增加了一 定的难度，若是考虑组合式型芯的话，在装配上有时个很大的问题，综上所述采用整体式并在一定程度上增加型芯的精度和强度。此次设计型芯主要是螺纹部分，只有由于不是所有螺纹都是在分型面上面，所以要装固螺纹嵌件。 解注塑机的技术规格： 图 1式注塑机外形图 第一章 概述 6 图 1式注塑机结构图 注塑成型机可分为合模装置与注射装置。其中合模装置主要作用是实现模具开闭以及顶出制品，注射装置 作用是将树脂材料受热融化后射入模具内。 注射成型过程大致可分为以下 6 个阶段： 1、合模 2、注射 3、保压 4、冷却 5、开模 6、取出制品。 从模具设计角度考虑，需了解注塑机技术规范的主要项目有：最大注射量、最大注射压力、最大锁（合）模力，模具安装尺寸以及开模行程等。常用国产注塑机的主要规范见塑料模具设计手册表 3体选用 000 型注塑机，其规格如下： 结构形式：卧式 理论注射量： 130螺杆注射直径： 44射压力： 126射行程： 115射时间： 杆转速： 10 150r/射方式：螺杆式 锁模力： 1000大成型面积： 320大开合模行程： 350川理工学院毕业设计（论文） 7 拉杆内间距： 360 260大模具厚度： 360小模具厚度： 170定模固定板尺寸： 230 250嘴球直径： 15嘴口直径： 4模行程： 280具定位孔直径： 120模形式：液压 机械 解塑件的工艺性能和加工性能，塑料熔体流动行为，塑料在模具内可能的结晶，取向及导致的内应力： 聚甲醛：聚甲醛 是乳白色不透明的，是一种有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物，具有优异的综合性能。机械强度较高，它的抗张强度达 700公斤/厘米 2，可在 104下长期使用，脆化温度为 吸水性亦较小。缺点是热稳定性差，所以必须严格控制成形加压温度。聚甲醛遇火易燃烧，长期在大气中曝晒会老化。 目前聚甲醛可以分为共聚和均聚两种。 整的分子结构导致的结晶性使其物理机械性能十分优异，有金属塑料之称。 聚甲醛聚甲醛 (均聚物与共聚物，均为流动性不太好的树脂。此类树脂易发生热分解，必须注意控制成型时的温度。共聚甲醛比均聚甲醛的热稳定性好，它可以在稍高的温度条件下成型加工，但此材料在料筒内停留的时间不宜过长，否则，会发生热分解使制品色泽发黄。 有良好的综合性能和着色性，具有较高的弹性模量，很高的刚性和硬度，比强度和比刚性接近于金属；拉伸强度，弯曲强度，耐 蠕变性和耐疲劳性优异，耐反复冲击，去载回复性优；摩擦系数小，耐磨耗，尺寸稳定性好，表面光泽好，有较高的粘弹性，电绝缘性优，且不受温度影响；耐绝缘性好且不受湿度影响；耐化学药品性优：除了强酸、酚类和有机卤化物外，对其他化学品稳定，耐油；机械性能受温度影第一章 概述 8 响小，具有较高的热变形温度。缺点是阻燃性较差，遇火徐徐燃烧，氧指数小，即使添加阻燃剂也得不到满意的要求，另外耐候性不理想，室外应用要添加稳定剂。 均聚甲醛结晶度高，机械强度、刚性、热变形温度等比共聚甲醛好，共聚甲醛熔点低，热稳定性，耐化学腐蚀性，流动特 性，加工性均优于均聚甲醛，新开发的产品为超高流动（快速成型），耐冲击和降低模具沉积牌号，也有无机填充，增强牌号。 水率大于 成型前应预干燥， 融温度与分解温度相近，成型性较差，可进行注塑、挤出、吹塑、滚塑、焊接、粘接、涂膜、印刷、电镀、机加工、注塑是最重要的加工方法，成型收缩率大，模具温度宜高些，或进行退火处理，或加入增强材料（如无碱玻璃纤维）。 点明显，一旦达到熔点，熔体粘度迅速下降。当温度超过一定限度或熔体受热时间过长，会引起分解。铜是 ，与 英文名字： 简称 日文名字： 聚甲醛的分子式 ： 结构式 ： (n， n 为聚合度，一般为 8 100。 无定型 态密度 (25 g/ 晶体密度 (25 g/ 最小壁厚： 成型收缩率 : 1 计算收缩率： 公差等级：一般精度 注公差尺寸 璃化温度 :： 。 预热温度： 80 100。 预热时间： 3 5小时。 料筒温度： a）料筒后段： 160 170； b）料筒中段： 170 180； 四川理工学院毕业设计（论文） 9 c）料筒前段： 180 190。 喷嘴温度： 170 180。 模具温度： 80 105；塑料模具加热为宜。 熔化温度：均聚物材料为 190 230 ；共聚物材料为 190 210。 干燥条件： 80 90 (3 4小时 ) 注射压力： 120 140 注射速度： 薄壁 中等或偏高的注射速度 ，厚壁宜慢速。 模具温度：标准值为 6080 ，要求镜面品质时，可 用约 120 的模具温度成型。 成形时间： a）注射时间： 20 90秒； b）高压时间： 0 5秒； c）冷却时间： 20 60秒； d）总周期： 50 160秒。 比热容： 1500J/(导热率 : mk 溢边值： 杆转速： 28转 /分 后处理： a）处理方法：红外线灯照射，鼓风烘箱烘； b）温度： 140 145； c）时间： 4小时。 流道和浇口 :可以使用任何类型的浇口。如果使用隧道形浇口，则最好使 用较短的类型。 对 于均聚物材料建议使用热注嘴流道。对于共聚物材料既可使用内部的热流 道也 可使用外部热流道。 轻，常用来代替铜、锌、锡、铅等有色金属， 广泛用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器和建材等部门。 广泛用于制造各种滑动、转动机械零件，做各种齿轮、杠杆、滑轮、链轮 ，特别适宜做轴承，热水阀门、精密计量阀、输送机的链环和辊子、流量计、汽车内外部把手、曲柄等车窗转动机械，油泵轴承座和叶轮燃气开关阀、电子开关零件、紧固体、接线柱镜面罩、电风扇零件、加热板、仪表钮 ；录音录像带的轴承 ；各种管道和农业喷灌系统以及阀门、喷头、水龙头、洗浴盆零件；开第一章 概述 10 关键盘、按钮、音像带卷轴；温控定时器；动力工具，庭园整理工具零件；另外可作为冲浪板、帆船及各种雪撬零件，手表微型齿轮、体育用设备的框架辅件和背包用各种环扣、紧固件、打火机、拉链、扣环；医疗器械中的心脏起博器；人造心脏瓣膜、顶椎、假肢等 。 本次毕业设计主要目的检测毕业生大学四年所学的基础科学和专业知识的掌握情况，培养学生进行自主设计能力，避免毕业生在毕业后不能很好的把所学到的知识融入生产实践中。为社会培养合格的人才。 本次设计将大量借助 术进行设计分析，比如 及运用一些专业软件进行设计计算。比如模具设计手册、机械设计手册等软件来查询资料和工艺计算。这些工作都是为了适应现代运用计算机技术突飞猛进的大气候做准备。 四川理工学院毕业设计（论文） 11 第二章 塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计 型塑料制件结构工艺性分析 图 2件图 寸精度分析 在选择塑料制件尺寸精度时，是以最高的尺寸进行分析。 该产品的尺寸均为 公差 ,参考塑料模具设计手册其精度一律按 7级处理。考虑到 配合问题，该产品精度要求最高的尺寸应为五个侧凹处。一般模具的精度要比 塑件的精度高 23 级 ,所以取模具精度为 糙度分析 模具的粗糙度比塑料制件的粗糙度小一级，模具型 腔的粗糙度对塑料制品的表面状态起决定性的作用。 具的表面粗糙度值为塑件的 1/2,即 虑到该塑件的外形加工的难度以及成型工艺 ,综合考虑型芯部分取 应型腔的 a 为 应型腔的 料制件结构设计 此次设计的塑料制件是带螺纹的制品，所以在设计塑件外形时要考虑到方便脱模，比如在开模方向开设花键槽，但由于此次设计的是 在塑件外部做两个把手，设计把手的高度要大于螺纹高度。这样方便脱模，具体方式见第四章。 度设计： 便于拔模和留模，在塑料件的内外表面沿脱模方向应设计足够的脱模斜度，以防发生脱模困难。由于塑件本身很小，加上 脱模第二章 塑料制件的工艺性分析和工艺结构分析 12 斜度可设计小点 ,以分型面为基准，拔模斜度设为 2。 厚设计 :壁厚设计主要依据在 e 环境下分析所得的结论，塑料制品的壁厚要尽可能的均匀 ,如果壁厚过小则难以充型 ,反之则易浪费材料增加冷却时间 最小壁厚为 使塑料充型后能快速冷却 ,在壁 厚较厚的部位设置冷却水道，防止塑件产生缺陷，由于此次设计的塑件本身就不大，不会出现壁厚过大的现象。下面是壁厚的分析。 图 2维壁厚分析 （ a） 表 2壁厚分析 图 2色部分小于了最小尺寸的部分。最大壁厚为 272小壁厚为 11 四川理工学院毕业设计（论文） 13 图 2维壁厚分析 （ b） 表 2厚分析 图 2色部分小于了最小尺寸的部分。最大壁厚为 302最小壁厚为 15 通过上面分析可以看出，塑件大部分壁厚都是满足要求的，只有螺纹部分小于最小壁厚，这是不可避免的，所以壁厚还是满足要求的。 角设计： 塑料制件除了有特殊要求采用尖角外 ,其余所有转角处应尽可能的采用圆弧过渡 ,因尖角处易产生应力集中 ,在受力或冲击振动时会发生破裂 ,甚至在脱模的过程中即由于模塑内应力集中而开裂 ,特别是制件的内转角处。 件三维 模及 析 用 模，完成三维零件的设计 第二章 塑料制件的工艺性分析和工艺结构分析 14 图 2维塑件 由于在软件分析中没有查到国内生产 厂家 ,所以本次设计分析选用的材料是日本 司生产的聚甲醛 ,品名为： 具温度： 90 。塑料熔化温度 ： 200 。推荐注射压力 ： 125 析及其不同方案结果比较： 浇口是浇注系统的关键部位，浇口位置的选择将对整个浇注件的成型好坏起至关重要的作用。所以我们这次设计的第一步分析就是对浇口位置的选择。而浇口位置的 选择与分型面的选择有着紧密的关系，因为分型面的选择必然对浇注系统的位置选择起到决定性的作用。所以我根据分型面的不同摆放位置确定了两套分析方案，通过比较加以取舍。 表 2口位置分析 方案一： 方案二： 通过 e 里面注射分析模块 析所得到不同视角，根据分型面选取不同适合摆放浇口区域分布示意图： 四川理工学院毕业设计（论文） 15 下图是考虑到正立摆放时分型面位置和上图所示适合摆放浇口的区域综合考虑，将浇口放在黄色箭头所示的侧面位置上。 下图是考虑将螺纹横放时分型面位置和上图所示适合摆放浇口的区域综合考虑，将浇口放在黄色箭头所示底面位置上。 下图是将浇口位置放在侧面时的 充型效果，由图中可知，制件的绿色区域较多，黄色区域较少，红色区域几乎没有。充型效果较好。 下图是将浇口位置放在底面时的 充型效果，由图中可知，制件的绿色区域较多，黄色区域较少，红色区域几乎没有。充型效果较好。 下面两个图显示的是选择不同浇口位置充型质量预测比较，绿色区域显示的是充型质量高的区域，黄色是中等充型质量区域，由下图可知，选择两种浇口位置的充型质量都比较好 ，但浇口放在侧面的黄色区域更少，情况更好，而充型质量是我们选择浇口位置的主要依据之一，倘若浇口位置放在底面在后面几项没有上佳的表现，我就会因此选择浇口放在侧面的方案。 第二章 塑料制件的工艺性分析和工艺结构分析 16 下面两图是不同浇口位置 注射时间分布图。由图中可知， 总的注射时间为 左右，离浇口近的地方时间很短，远端较之更长。 注射压力的比较：通过比较可以发现，两种方案差别不大，注射压力比较小，估计是塑件体积小所致。 四川理工学院毕业设计（论文） 17 压力降：通过比较发现，两种方案差别不大。压力降都比较小。 下面两图是对 流动温度分析， 在浇口处、螺帽上部及一些边缘地带温度较高，需要设置冷却系统。 前一种方案其温度差 =200 后一种方案的温度差 =200 所以前一种方案比后一种温度差异更短。更易于充型。 下面两图是对熔接痕分布进行分析，从图中不难看出， 熔接痕的数量比较少，主要分布在把手和型芯， 熔接痕位置处对塑件壁厚进行适当处理，同时通过适当的工艺调整，尽量减少熔接痕的产生。 第一种方案比第二种方案的熔接痕更少。 第二章 塑料制件的工艺性分析和工艺结构分析 18 下面两图显示的是气泡分布情况， 可以看出气泡主要分 布在螺纹附近，所以在后面的设计过程中，可以设计螺纹型心的排气系统。 据 析结论进行模具工艺设计 腔数量的决定 （型腔数必需同时满足：交货期、注塑机最大注塑质量、注塑机的塑化能力、锁模力和模板尺寸） 过在 e 软件分析塑件和浇注系统的参数： 单个塑料件的体积，密度，质量如下： 图 2a） 单个塑件参数 由上图可知，密度为 g/ 质量为 积为 浇 注系统和四个塑料件 总的体积，密度，质量如下： 四川理工学院毕业设计（论文） 19 图 2b）一模 4 型参数 即密度为 g/， 质量为 积为 单个塑件最大投影面积 ： = 405 浇注系统和四个塑料件在分型面上的投影面积如下： 即投影面积为 而注射机选取的是 000型（卧式）注射机。 1 . 0 5 3600 ch o t t t4 (2式中 故障系数（以 5计） N 一副模具定货量（ 4 105 件） 成型周期（ 55s） 从定货到交货时间（ 5 月） 模具制造时间（ 2月） 所在厂的每月工作时间计 600月 料最大注塑量计算 ：o so (2 实际注塑量：o%85 (2型腔数量 计算： 8 5 m 4q (2 式 注塑机的最大注塑量（按国际惯例指注塑在常温下密度为 s= 3 的 料对空注塑量） g(140) q 一个塑件的质量和它均分到的浇注系统质量和 g(第二章 塑料制件的工艺性分析和工艺结构分析 20 常温下 聚苯乙烯 的 密度 g/( s 常温下 密度 g/ 3 ( 模具的注塑容量还必须小于注塑机的塑化能力。 最大型腔数： 100 323 . 6 6n q q x (2中 G 塑化能力， 26kg/h x 分钟的注塑次数， 60 成型周期（ 55s） q 单个塑件质量和均分到它上的浇注系统质量之和。（ 10g） 根据注射机的塑化能力所允许的最大型腔数远大于根据交货期计算所须要的型腔数目，不会延误交货期，所以选择一模四腔是满足要求的。 腔布置 用一模四腔，型腔位置的排布如下图： 图 2腔布置 注系统设计三维图 四川理工学院毕业设计（论文） 21 图 2维型腔布置 定分型面 腔分型面位 置的设计： 外表质量：分型面优选在：对表面质量要求不高的地方，尽量不要选在选在制品光亮平滑的外表面或圆角的拐角处，因为分型面不可避地会在塑件上留下溢料痕迹，或拼合不准确的痕迹。 考虑侧向抽芯距离和模具结构复杂性 ：分型面的选择首先考虑将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模开模的方向上，因为一般的侧向抽芯机构的能达到的距离都比较短，或者专门配液压机，这样势必增加成本。从结构上来讲，尽量避免或减少侧向分型抽芯。 排气： 当分型面作为主要排气面时，料流的末端应在分型面上以利排气。 闭模状态下的主分型面位置：（图中粉红色部分为主分型面） 图 2通过交货期所确定的型腔数量和上述条件综合考虑，确定出的本次设计分型面的摆放情况： 第二章 塑料制件的工艺性分析和工艺结构分析 22 图 2型面设计 带主分型面的型腔开模图（图 2可以看见主分型面立体形状）： 图 2维 分型面 四川理工学院毕业设计（论文） 23 整个浇注系统和型腔充型时间： 图 2型时间分析 总的充型时间为 ，有图中不难看出从浇口开始的图示颜色为橙红色，所以大概估算从浇口到整个型腔浇注完毕所需时间为 。 定浇注系统和排气系统 （以气泡分析图为基础） 图 2气分析 产生气泡的原因 ： 第二章 塑料制件的工艺性分析和工艺结构分析 24 1）塑料干燥不够，含有水分 2）塑料有分解 3）注射速度太快 4）注射压力太小 5）麻烦温太底，充模不完全 6）模具排气不良 7）从加料端带入空气 解决的对策有以下几个方面： 1）在制品壁厚较大时，其外表面冷却速度比中心部的快，因此，随着冷却的进行，中心部的树脂边收缩边向表面扩张，使中心部产生充填不足。这种情况被称为真空气泡。解决方法主要有： a）根据壁厚，确定合理的浇口，浇道尺寸。一般浇口高度应为制品壁厚的50 60。 b）至浇口封合为止，留有一定的补充注射料。 c）注射时间应较浇口封合时间略长。 d）降低注射速度，提高注射压力， e）采用熔融粘度等级高的材料。 2）由于 挥发性气体的产生而造成的气泡，解决的方法主要有： a）充分进行预干燥。 b）降低树脂温度，避免产生分解气体。 3）流动性差造成的气泡，可通过提高树脂及模具的温度、提高注射速度予以解决。 由上图可以看出气泡在型芯分布较多，所以要在型芯处开设排气系统。 在设计浇注系统时应考虑下列有关因素： 塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。 模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。 塑件大小及 形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能四川理工学院毕业设计（论文） 25 产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。 塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。 注射机安装模板的大小：在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时受力不匀。 成型效率：在大量生产时设置浇注系 统还应考虑到在保证成型质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。 冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故 设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。 流道和主流道衬套结构 主流道固化时间要求：为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的塑料熔体应该最后固化。 卧式或立式注塑机主流道结构设计要点： 锥角、粗糙度加工划痕方向要求：圆锥形主流道，锥角 = 2 4 ；内壁粗糙度值 m 以下；机械加工划痕不得垂直于脱出方向；加工腐蚀性材料还应将流道的内孔镀铬。 主流道与喷嘴结构：接触处多作成半球形的凹坑，凹坑球半径 1大 l 2 主流道小端直径：应比注塑机喷出孔直径约大 取 ，d= 主流道大端直径：应比分流道深度大 15上，锥角一般取 2O。 由经验公式： D= 2 a =8 式中： D 主浇道大端直径（ a 主浇道锥角（ 2）； L 主浇道长度（ 56 浇注系统的基本尺寸为： d=D=L=56H=4 =2， 主流道 第二章 塑料制件的工艺性分析和工艺结构分析 26 R= 图 2口套结构 （ 1）所选浇口套的结构如图 2 1定模板 2浇口套 图 2 口套的固定 （ 2）定位圈和浇口套的固定方式，如图 2 （ 3）、主流道剪切速率校核 因为该副模具是一模四，采用侧浇口要进行主流道和分流道的剪切速率校核。经验：主流道 分流道 点浇口 ，其它浇口 3 4 - 15 1 0 5 1 0 s 表 2流道剪切速率校核 计算公式 符号 物理意义 出处 结果 四川理工学院毕业设计（论文） 27 34R 33.3 R 查塑料成型模具中国轻工业出版社 查塑料设计手册软件版 3 8 2 1 0 s 主流道的剪切速率接近 ，符合设计要求 剪切速率 （ 4）、冷料井类型和结构 冷料井功用：使冷料不进人分流道和型腔。 冷料井结构：冷料井的底部或四周常作成曲折的钩形或侧向凹槽 使冷料井在分模时能将主流道凝料从主流道中拉出留在动模上。因采用直浇口故不用冷料井。 （ 5）、流道总压力损失计 算： 41i 4 1 48i = (2式中： 各段流道长度（ 60 各段流道半径（ 8 各段流道体积流量（ 5012.5 各段流道中熔体表观粘度， =102 塑料成型模具中国轻工业出版社图 3t 值确定：道总体积为： 41241 分流道断面尺寸： 按经验计算 4g =4 (2 d: 分流道的直径 ( ) , m:流经的塑料熔体重量（ 12g） , L: 分流道的长度 (27适用：壁厚小于 3，塑件重量小于 200g;一般分流道直径在 3 10之间， 校核 : 分流道剪切速率 34q = 0 103流道总损失计算： 第二章 塑料制件的工艺性分析和工艺结构分析 28 41i 4 1 48i = (2式中 各段流道长度（ 20）；i R 各段流道半径（ 4）；i v q 各段流道体积流量（ 0 ）；i v 0 ） 剪切速率确定： 经验：主流道 分流道 点浇道 ，其它浇口 3 4 - 15 1 0 5 1 0 s 表观粘度定：各段流道中熔体表观粘度， =102 塑料成型模具中国轻工业出版社图 3 2切速率校核 计算公式 符号 物理意义 出处 结果 322 查塑料模具技术手册机械工业出版社 10 查塑料设计手册软件版 = 0 s 分 流道的剪切速率在 的范围内，符合设计要求 A 流道断面积 L 流道长度 Q 流道的体积流率 剪切速率 在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充 填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。 根据塑料成型特性，可以初步确定分流道为圆形，其相应的形式参照 图 2 设 计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺四川理工学院毕业设计（论文） 29 寸对塑件性能和质量的影响很大。根据塑料成型特性，可以初步选择浇口形式如图 2 图 2口 设 计 浇口断面积：其断面积约为分流道断面积的 3 9%；浇口长度约 剪切速率校核：圆形 1 Rq v 矩形 1 表 2口剪切 速率校核 计算公式 符号 物理意义 出处 结果 322 查塑料模具技术手册机械工业出版社 10 查塑料设计手册软件版 =110s 浇口 的剪切速率在 = 3 4 15 1 0 5 1 0 S 的范围内，符合设计要求 A 流道断面积 L 流道长度 Q 流道的体积流率 剪切速率 根据计算结果所设计的浇口的剪切速率符合要求，那么可以确定浇口的尺寸长为直径 为 1度为 浇口断面尺寸：按各类型浇口的经验计算 浇口位置设计说明（根据 二章第 2节图 2口的设计需要满足一下条件： 第二章 塑料制件的工艺性分析和工艺结构分析 30 避免注塑成型时的喷射现象 气和补料 加熔接牢度： 四川理工学院毕业设计（论文） 31 第三章 选择注射机及注射机工艺参数校核 注射量的校核： 最大注射容量的计算： 2 2 30 . 8 5 4 1 1 . 5 1 3 0 ( )44C D S c m （ 3 V 注射机的公称注射容量 理论注射量 螺杆直径 S 螺杆的最大注射行程 注射系数，结晶型塑料取值 了确保塑料件质量，注射模一次成形的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）应在公称注射量的 35%75%范围内，最大可达 80%，最小不应低于 10% 。在第二章中通过在 e
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