蝶形螺帽注射模设计-注塑模具【三维UG】【含7张CAD图纸+文档全套资料】
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四川理工学院毕业设计（论文）第一章 概述1.1 国际、国内塑料成型模具发展概况1.1.1国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。IT产业的产品更新很快，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NC数据，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。1.1.2国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0.5m的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多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/min以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，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩大，高速加工及RP/RT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。 1.1.3我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 受售价限制，国产模具多采用2Cr13和3Cr13作精密热处理，而国外则采用专用模具材料DINI、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(CAD)和计算机辅助制造技术(CAM)，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8-10倍，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。1.2塑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： （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CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用的CAE、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等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RP/RT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，CAD/CAM/CAE/CAPP及PDM等将向智能化、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。1.3毕业设计课题资料查询1.3.1分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：POM（聚甲醛），其技术要求：1.收缩率2.0%。2.未注公差尺寸按sj1372-78.8级。3.大批量生产。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。1.3.2了解注塑机的技术规格： 图1-3-1卧式注塑机外形图 图1-3-2卧式注塑机结构图 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3-48。具体选用SZ-160/1000型注塑机，其规格如下：结构形式：卧式理论注射量：130cm螺杆注射直径：44mm注射压力：126MPa注射行程：115mm注射时间：4.3s螺杆转速：10150r/min注射方式：螺杆式锁模力：1000kN最大成型面积：320cm最大开合模行程：350mm拉杆内间距：360260mm最大模具厚度：360mm最小模具厚度：170mm动定模固定板尺寸：230250mm 喷嘴球直径：15mm 喷嘴口直径：4mm 移模行程：280mm 模具定位孔直径：120mm合模形式：液压机械1.3.3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： 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-40，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。POM规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(POM)有均聚物与共聚物，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。POM为乳白色不透明结晶性线性热塑性树脂，具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。 POM吸水率大于0.2%，成型前应预干燥，POM熔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）。POM属结晶性塑料，熔点明显，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POM降解催化剂，与POM熔体接触的部位应避免使用铜或铜材料。 pom材料性质： 英文名字：Acetal resin、polyoxymethylene或polyacetal(homopolymer copolymer), poly(methylene oxide)（简称POM） 日文名字： 聚甲醛的分子式：HO(CH2O)nH。 结构式：nCH2(CH2O)n，n为聚合度，一般为8100。 无定型态密度(25oC): 1.25 g/cm。 晶体密度(25oC): 1.54 g/cm。 最小壁厚：1.4mm。 成型收缩率: 11.5% 计算收缩率：1.2%3.0% 公差等级：一般精度 MT4，未注公差尺寸 MT6 玻璃化温度:：-30。 预热温度：80100。 预热时间：35小时。 料筒温度：a）料筒后段：160170； b）料筒中段：170180； c）料筒前段：180190。 喷嘴温度：170180。 模具温度：80105；塑料模具加热为宜。 熔化温度：均聚物材料为190230；共聚物材料为190210。 干燥条件：8090 (34小时) 注射压力：120140MPa 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：2090秒； b）高压时间：05秒； c）冷却时间：2060秒； d）总周期：50160秒。 比热容： 1500J/(kg.k) 导热率: 0.37W/mk 溢边值：0.04mm 螺杆转速：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：140145； 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。1.3.4塑料的适用范围：POM强度高，质轻，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。POM 被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。1.4毕业设计思想简述 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CAD/CAE技术进行设计分析，比如AtuoCad、Pro/e等设计分析软件。以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。71第二章 塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计2.1成型塑料制件结构工艺性分析 图2-1-1塑件图2.1.1尺寸精度分析 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SJ1372-78，7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MT4.2.1.2粗糙度分析 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。 目前注射成型塑件的表面粗糙度通常是Ra0.021.25um,模具的表面粗糙度值为塑件的1/2,即Ra0.010.63um.考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Ra为0.2um,相应型腔的Ra为0.1um.其它塑料制品考虑到表面光亮程度其Ra为0.8um,相应型腔的Ra为0.4um.2.1.3塑料制件结构设计 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。2.1.4斜度设计：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POM质软，其脱模斜度可设计小点,以分型面为基准，拔模斜度设为2。2.1.5壁厚设计:壁厚设计主要依据在Pro/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.POM 的最小壁厚为1.4mm.在一些情况下，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2-1-2三维壁厚分析（a）表2-1-1 壁厚分析 图2-1-2剖面呈黄色的部分尺寸大于最小尺寸，蓝色部分小于了最小尺寸的部分。最大壁厚为272mm2，最小壁厚为11mm2。 图2-1-3三维壁厚分析（b）表2-1-2壁厚分析 图2-1-3剖面呈黄色的部分尺寸大于最小尺寸，蓝色部分小于了最小尺寸的部分。最大壁厚为302mm，最小壁厚为15mm。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。2.1.6圆角设计：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。2.2塑件三维CAD建模及CAE分析2.2.1利用CAD建模，完成三维零件的设计 图2-1-4三维塑件由于在软件分析中没有查到国内生产POM的厂家,所以本次设计分析选用的材料是日本Ployplastics公司生产的聚甲醛,品名为：Duracon GB-52。模具温度：90。塑料熔化温度：200。推荐注射压力：125Mpa 。2.2.2 CAE分析及其不同方案结果比较：2.2.2.1最佳浇口位置分布分析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2-1-3浇口位置分析方案一：方案二：通过Pro/e里面注射分析模块Plastic adviser分析所得到不同视角，根据分型面选取不同适合摆放浇口区域分布示意图：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。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5.48秒左右，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。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=200154.53=45.47；后一种方案的温度差=200145.76=54.24。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。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。2.3根据CAE分析结论进行模具工艺设计2.3.1型腔数量的决定（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）2.3.1.1 通过在Pro/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2-3-1（a）单个塑件参数由上图可知，密度为1.54 g/cm，质量为7.3g，体积为4741.8mm。浇注系统和四个塑料件总的体积，密度，质量如下： 图2-3-1（b）一模4型参数即密度为1.54 g/cm3，质量为30.06g，体积为19864.8mm。单个塑件最大投影面积 ：= 78.5398+242.855+8.48735+18.6347x2+(0.252093+2.04104+6.26403+2.94643)x4=405 mm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1845.51而注射机选取的是SZ-160/1000型（卧式）注射机。2.3.1.2由交货期计算型腔数 4 (2-1) 式中 1.05故障系数（以5计） N一副模具定货量（4105件） tc成型周期（55s） to从定货到交货时间（5月） tm模具制造时间（2月） th 所在厂的每月工作时间计600月2.3.1.3根据注塑机最大注塑质量求型腔数：POM塑料最大注塑量计算： (2-2) 实际注塑量： (2-3)型腔数量计算： (2-4) 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=1.54g/3 的POM塑料对空注塑量）g(140) q 一个塑件的质量和它均分到的浇注系统质量和g(11.8)常温下聚苯乙烯的密度g/cm3(0.960)s常温下POM的密度g/3 (1.54)2.3.1.4根据塑化能力来校核型腔数 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： (2-5)式中 G塑化能力，26kg/h- 每分钟的注塑次数， tc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。2.3.2型腔布置2.3.2.1采用一模四腔，型腔位置的排布如下图： 图2-3-2型腔布置2.3.2.2浇注系统设计三维图 图2-3-3三维型腔布置2.3.3 确定分型面2.3.3.2型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。2.3.3.2分型面形状的决定 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2-3-4是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： 图2-3-4分型面设计带主分型面的型腔开模图（图2-3-5中可以看见主分型面立体形状）： 图2-3-5 三维分型面 整个浇注系统和型腔充型时间： 图2-3-6充型时间分析 总的充型时间为4.33秒，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4.330.43=3.9秒。2.3.4确定浇注系统和排气系统（以气泡分析图为基础） 图2-3-7 排气分析 产生气泡的原因： 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5060。 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。2.3.4.1 主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=；内壁粗糙度值Ra0.4m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R2应比喷嘴球头半径R1大l2mm。主流道小端直径：应比注塑机喷出孔直径约大0.5lmm 常取，d=4.5mm。主流道大端直径：应比分流道深度大15mm以上，锥角一般取2O一6O。由经验公式：D=8 式中：D主浇道大端直径（mm）；d-主浇道小端直径（4.5）；a主浇道锥角（2）； L主浇道长度（56mm）；浇注系统的基本尺寸为：主流道d=4.5mm，D=8.5mm，L=56mm，H=4mm，=2， R=9.5mm 图2-3-9浇口套结构 （1）所选浇口套的结构如图2-3-9： 1定模板 2浇口套 图2-3-10浇口套的固定（2）定位圈和浇口套的固定方式，如图2-3-10：（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，其它浇口表2-3-1：主流道剪切速率校核计算公式符号物理意义出处结果q=主流道半径7.5mm查塑料成型模具中国轻工业出版社P50查塑料设计手册软件版主流道的剪切速率接近，符合设计要求主流道的体积流率剪切速率 （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： =22.5 (2-6)式中： 各段流道长度（60mm）各段流道半径（8mm）各段流道体积流量（5012.5 mm）各段流道中熔体表观粘度，=3.210Pa.s查塑料成型模具中国轻工业出版社图3-3-6t值确定： 流道总体积为： 2.3.4.2分流道系统设计分流道断面尺寸：按经验计算 =4mm (2-7) 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(27mm)适用：壁厚小于3，塑件重量小于200g;一般分流道直径在310之间，校核: 分流道剪切速率 = 103s-1流道总损失计算： =11.3Mpa (2-8)式中 各段流道长度（20）；各段流道半径（4）；各段流道体积流量（）；-各段流道中熔体表观粘度（） 剪切速率确定： 经验：主流道 分流道 点浇道，其它浇口表观粘度确定：各段流道中熔体表观粘度，=7.510Pa.s查塑料成型模具中国轻工业出版社图3-3-6表2-3-2剪切速率校核计算公式符号物理意义出处结果当量半径查塑料模具技术手册机械工业出版社1997.6表310查塑料设计手册软件版=分流道的剪切速率在的范围内，符合设计要求流道断面积流道长度流道的体积流率剪切速率 2.3.4.3分流道截面形状设计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2-3-3所示。2.3.4.4浇口 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2-3-8所示。图2-3-11浇口 设 计浇口断面积：其断面积约为分流道断面积的39%；浇口长度约0.52.5mm；剪切速率校核：圆形 矩形表2-3-3浇口剪切速率校核计算公式符号物理意义出处结果当量半径查塑料模具技术手册机械工业出版社1997.6表310查塑料设计手册软件版=1.7浇口的剪切速率在=的范围内，符合设计要求流道断面积流道长度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1mm，长度为1.5mm。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CAE分析结论）第二章第2节图2-2-2。浇口的设计需要满足一下条件：1.有利于减小制品翘曲变形2.有利于改善注塑制品的力学性质3.有利于避免注塑成型时的喷射现象 4.有利于充模流动、排气和补料5.有利于减少熔接痕，增加熔接牢度：6.浇口位置应防止料流将型芯或嵌件挤歪变形 四川理工学院毕业设计（论文）第三章 选择注射机及注射机工艺参数校核3.1大注射量的校核：最大注射容量的计算：（3-1） 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0.85为了确保塑料件质量，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Pro/e里面计算的一次浇注所需的注射量为20cm。即使保留两三倍的预塑量，也能满足以上要求，所以注射机的选择适宜。3. 2注射压力的校核：在前面进行CAE分析的时候，选取的是日本Ployplastics公司生产的聚甲醛,品名为:Duracon GB-52。其中推荐注射压力：125Mpa ，而在塑料模具手册上面介绍的聚甲醛黏度一般，塑件形状一般，有一定的精度要求，注射压力取120140Mpa。注射机的注射压力为126Mpa，所以满足要求。3. 3锁模力的校核： MPa (3-2) 型（模）腔注射压力（MPa） 注射压力（125MPa） 压力损耗系数（取0.3） 根据 (3-3)塑件在分型面上的投影面积（18.4）注射机额定锁模力，SZ-160/1000型注射机额定锁模力为1000kN安全系数，取1.1所需的锁模力为，所以所选注射机的锁模力符合要求。 3.4模具厚度的校核：模具厚度（闭合高度）必须满足下式： (mm) (3-4)注射机允许的最小模具厚度（170mm）所设计的模具闭合高度（337mm）注射机允许饿最大模具厚度（360mm）所以 (mm)所以模具厚度满足要求。3.5 开模行程的校核 本次设计的模具与开模行程无关，由于液压机械式锁模机构的注射机，其最大开模行程由曲肘机构的最大行程决定，与模具厚度无关。 此次设计的螺帽螺纹必须在开模行程允许的范围内脱出，否则就不能满足要求。螺纹是随着带齿轮的导柱运动而脱出。而因节距P=1.5mm,螺纹总长为9mm, 所以需要和导柱啮合的齿轮至少转动6周才能顺利脱出螺纹。而与之啮合的齿轮分度圆直径d为27mm，倘若在传动比为1:1的情况下，所需的开模行程H=3.146d=3.14627=408mm,而所选注射机允许的最大开模行程S=320mm,因此传动系统必须增速，所以我设计了传动比为4:1的齿轮传动系统。所需的最小开模行程H=4084=102mm，由于考虑到考虑到会产生少许的滑动摩擦现象，最后把开模行程定为110mm。 四川理工学院毕业设计（论文）第四章. 模具设计4.1确定标准注塑模架由于本次设计需要附属的脱螺纹机构，需要额外的齿条、齿轮所组成的传动机构，所以严格的选取标准模架是不显示标准模架许选用标准模架是不现实的，但为了方便设计选取各零部件，所以选取标准模架A3型模架作为参考，再在A3模板的基础上增加需要的内容，得到所需的非标准模架。各模板尺寸根据所选的A3型模板来确定，由于本是用脱螺纹机构进行脱模，所以就不需要推杆、推件板、复位杆等推出、复位机构。又因为此次选取的脱螺纹机构需要额外的齿条，所以必须加长所选A3动、定模板的长度，来放置脱螺纹的部件，又考 虑到缩短主流道长度，这样就得缩短定模板厚度，但这势必影响顶模板强度，而本次设计对强度要求较高，所以为了即能保证主流道长度又能够不减小定模板厚度，保证强度，决定不用定模垫板。最终确定参照模架为A3-180355-28-F2 GB/T 1255690解释：基本型为A3型，模板BL为180250，规格编号28，即模板A为50mm，模板B为50mm，导柱反装F3。 闭和高度:H=5015325014050=337mm补充：垫板厚度为32mm，动模厚度为15mm；由于要留放置齿轮的空间，所以垫块的高度尺寸得足够长，初步定为200mm，待齿轮系统设计完成后若需变动，再行修改。）定模板尺寸选择：GB 4169.884BLH ：16025050材料：45钢 GB69988注：当用作定模板是允许用Q235钢GB70088，公差等级模板侧面为3.2，上下底面为0.8，其余图4-1-1塑架图 为6.4。厚度H的极限偏差之上偏差为+0.2，下偏差为+0.05。技术要求：P483。附：上述并非定模板的最终尺寸。2）动模板尺寸选择：GB 4169.884BLH ：16025015材料：45钢 GB69988注：当用作定模板是允许用Q235钢GB70088，公差等级模板侧面为3.2，上下底面为0.8，其余为6.4。厚度H的极限偏差之上偏差为+0.2，下偏差为+0.05。技术要求：P483。3）垫板尺寸选择：GB 4169.884BLH ：16025032材料：45钢 GB69988注：当用作定模板是允许用Q235钢GB70088，公差等级模板侧面为3.2，上下底面为0.8，其余为6.4。厚度H的极限偏差之上偏差为+0.2，下偏差为+0.05。技术要求：P483。4）动模板尺寸选择：GB 4169.884BLH ：16025050材料：45钢 GB69988注：当用作定模板是允许用Q235钢GB70088，公差等级模板侧面为3.2，上下底面为0.8，其余为6.4。厚度H的极限偏差之上偏差为+0.2，下偏差为+0.05。技术要求：P483。5）垫块尺寸选择：GB 4169.684BLH ：50180140材料：Q235A钢 GB70088技术条件：P4824.2模具成型零件设计4.2.1成型零件设计4.2.1.1凹模（阴模）的结构设计凹模用以成型塑件的外表面，按结构不同，可分为六种。根据分型面的选择和塑件的外型特征，以及模具是多型腔模具，所以采用整体嵌入式凹模，把凹模加工成带台阶的镶块，从凹模固定板下模嵌入，用支撑板固定。在开模过程中，凹模是固定不动的。凹模的外形是矩形的，所以螺纹转动脱塑件对其影响很小，凹模滑块见下图：图4-2-1凹模结构4.2.1.2型芯的结构设计型芯用来成型塑件的内表面，此次设计的型芯分两部分，上型芯成型塑件不带螺纹的内凹，下型芯成型带螺纹的内凹，上型芯结构简单，如下图，下型芯由于还担负着传动轴的作用，所以结构相对复杂。 图4-2-2上型芯结构 图4-2-3下型芯结构 4.2.1.3选择凹，凸模模具材料、进行强度刚度计算或者按经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸：根据塑件尺寸精度的要求和型芯、型腔的制造难度与加工中的特性,以及耐腐蚀性，所以选择1Cr18Ni9钢。在强度计算时，取较大的安全系数，主要原因是由于在注射压力的作用下，凹模型腔会产生一个向外胀出的变形。当变形量大于塑件在壁厚方向的成型收缩量时，会造成脱模困难，严重时还不能开模。同时，由于成型过程中多种工艺因素的影响，型腔内的实际受力情况有时很复杂，不能够从单一的角度概括。在注射模的标准件中，凹模的外形为矩形，所以当凹模为圆形时，一般也采用矩形模板。因此，凹模强度的计算也以矩形为主。中小型模具（模板的长度和宽度在500mm以下的模具）的强度，只要模板的有效使用面积不大于其长度和宽度的60，深度不超过其长度的10，可以不必通过计算。大型模具（长度或宽度在630mm以上）的凹模强度必须通过计算。在该设计中，因为凹模壁厚的取值较大，所以可以不进行强度和刚度的效核。4.2.1.4排气方式及排气槽的设计根据前面在Pro/e环境下进行的CAE分析可知，塑件在成型中产生的气泡较少，而且较分散，不利于集中在某一部分开设专门的排气系统，如排气槽和排气塞等。但由于采用凹摸和型芯拼凑而成的型腔，在注塑过程中可以凭借组合缝隙排气，而不必开设专门的排气装置。 结论就是：利用间隙排气。4.3模具成型零件设计4.3.1 成型零件设计4.3.1.1 凹模（阴模）的结构设计成型零件制造误差=1.2%收缩率波动值=0.6%型腔成型零件磨损量的影响 塑件型型腔平均尺寸为：+ （4-1）=+（4-2）型腔名义尺寸为： （4-3）塑件平均尺寸为： （4-4）出于修模考虑型腔（孔）的为名义尺寸： （4-5）模具型腔按IT9级精度制造，其制造偏差为对于注射成型模具，当型腔磨损量很小时型腔名义尺寸计算：允许磨损量和修模余量关系： （4-6） （4-7）采用平均收缩率计算法计算型腔径向尺寸 L = (1+S)L- X（4-8） 图4-3-1塑件径向尺寸计算 表4-3-14.3.1.2型芯径向尺寸计算尺寸、偏差规定：型芯（轴）的最大尺寸为名义尺寸，制造偏差为负值；塑料件的内表面（孔）的最小尺寸为名义尺寸，偏差为正值；型芯径向尺寸计算：型芯径向平均尺寸（考虑了型芯允许磨损之后）： （4-9）模具型腔按IT9级精度制造，其制造偏差为塑件上孔的平均尺寸： （4-10）型芯名义尺寸（出于修模考虑）； （4-11）型芯名义尺寸（出于修模考虑并标上制造公差）： （4-12） 对注塑模具当磨损量很小 修模余量也很小时，允许磨损量和修模余量关系： （4-13）磨损量，修模余量都很小，并标上制造公差则型芯名义尺寸： （4-14）采用平均收缩率计算法计算，型芯径向尺寸 l = (1+S)l+ X （4-15） 图2-3-2塑件尺寸图表4-3-2型芯径向尺寸计算4.3.1.3型腔深度尺寸计算尺寸、偏差规定： 型腔深度最小尺寸为名义尺寸，同时有正公差，标注为。型腔深度平均尺寸（不考虑脱模磨损）： （4-16） 塑件上的高度名义为最大尺寸、（尺寸公差）偏差为负偏差 塑件平均尺寸 （4-17）型腔深度平均尺寸+ （4-18）+ （4-19）型腔深度尺寸设计：应注意修模时型腔的深度有时容易修深，有时容易修浅，由具体形状决定。型腔深度计算公式 （4-20） 若取修模余量= 则当型腔容易修浅时，修模余量取值为正型腔深度 （4-21）型腔容易修深时取值为负，型腔深度 （4-22）采用平均收缩率计算法计算，型腔深度尺寸 H = (1+S)H- X （4-23） 表4-3-2型腔深度尺寸 4.3.1.4型芯高度尺寸的计算与型腔同理，修模时型芯的高度有时容易修长，有时容易修短，由具体形状决定。型芯高度计算公式 （4-24）型芯尺寸便于修长，取修模余量为负值 型芯高度 （4-25）型芯尺寸便于修短，取修模余量为正值 型芯高度 （4-26）采用平均收缩率计算法计算，型芯高度尺寸 h = (1+S)h+ X （4-27） 表4-3-3型芯深度尺寸4.4模具主要零件选择：导柱尺寸选择：GB4169.584（有肩导柱） 图4-4-1导柱3214050d=32mm，L=140mm，L1=50mm（）型材料：20钢GB69988；T8A GB129886技术条件： 热处理：5055HRC；20钢渗碳0.50.8淬硬5660HRC与导柱配套的带头导套尺寸选择：（GB4169.384） 图4-4-2导套40100（）型 当材料为20钢时 GB4169.384d=32mm L=97(100)mm L1=80mm材料：20钢GB69988；D=48mm，S=8mm，技术条件： 热处理：5055HRC；20钢渗碳0.50.8淬硬5660HRC 图示倒解不大于0.545 其它按GB417084与带齿条的导向柱配套的带头导套的选择：d=50mm L=50mm L1=80mm d2=63mm材料：20钢GB69988；D=71mm，S=8mm，R=1.5mm技术要求同上。螺钉的选择：内六角圆柱头螺钉(GB/T61901986、 GB/T61911986) 图4-4-3螺钉螺钉 GB70-85 M14120p=2.5mm，b=40mm，dk=21mm，da=15.7mm，ds=14mm，e=13.72mm，k=12mm，r=0.6mm，s=12mm，t=7mm，l=120mm，全螺纹长度=55mm。浇口套螺钉的选择：开槽圆柱头螺钉图4-4-4浇口套螺钉螺钉 GB65-85 M520p=0.8mm，a=1.6，dk=8.5mm，k=3.3mm，n=1.2,r=0.2mm，t=1.3mm，l=20mm，全螺纹长度=17mm。直导套的选择：图4-4-5直导套d=20mm，d1=28mm，r=1.5mm，L=32mm。轴承的选择：调心滚子轴承 二级传动传动轴选用调心滚子轴承的原因：该类轴承承受径向载荷的能力较大，同时也能承受任一方向的轴向载荷，但不能承受纯轴向载荷，在轴向力特别大的情况下还常常要附加轴向承载轴承，从理论上讲,直齿圆柱齿轮、直齿锥齿轮或齿套传动本无轴向力,但零件的磨损和壳体的变形可破坏其啮合的理论状态而产生轴向分力，而我们此次设计的模具是要大批量的生产螺帽，倘若选用常用的深沟球齿轮或单向推理轴承，磨损后就得更换，因为它们不能同时承受径向力和轴向力。为了避免因零部件更换而拆组模具，避免增加工作量和模具的损伤，所以决定选用调心滚子轴承（调心滚子轴承所允许的工作转速较低。）图4-4-6调心滚子轴承 调心滚子轴承GB/T288 标准=摘自GB/T 288-1994 参照ISO15-1981 单位=(mm) 轴承代号(圆柱孔)=22206 d=30，D=62，B=20，d1=40.6，D1=52.1， 重量(kg)=0.5 型芯轴轴承的选择：GB/T281 调心球轴承(10000K型) 选取原因和第一种类似，这里就不赘述了，但不选用前一种调心滚子轴承，是因为调心滚子轴承所允许的工作转速较低，且d值没有10mm的，所以改选此类轴承。图4-4-7调心球轴承标准=摘自GB/T 281-1994,GB/T 282-1994 参照ISO15-1981单位=(mm)轴承代号=1200K，d=10D=30，B=9，rs(min)=0.6重量(kg)=0.035销的选择：表面氧化处理的A型圆柱销: 销 GB119-86 A830公称直径d=2.5mm, 长度l=15mm, c=0.5，材料为35钢,热处理硬度2838HRC, 图4-4-8圆柱销垫圈的选择：垫圈GB859-87 10螺纹大径d=10mm，d1=10.2mm，公称s=2，公称b=3mm，Hmax=5mm，m=1mm。图4-4-9垫圈螺母的选择：C级的1型六角螺母 GB41-85 M10dw=15mm，e=18mm，m=9mm，s=16mm.图4-4-10六角螺母齿轮与轴的连接件：键的选取：图4-4-11键连接普通平键型式与尺寸当d=10或13标准=摘自GB/T 1096-1979（1990年确认有效）单位=(mm)d=810键(公称尺寸)b(h9)=3键(公称尺寸)h(h11)=3键(公称尺寸)c或r=0.160.25键(公称尺寸)L(h14)=636，此处取16mm.B型键每100mm重量(kg)=0.007A型每个键应减去的重量(g)=0.045C型每个键应减去的重量(g)=0.023注：轴槽及轮毂对轴及轮毂轴线的对称度根据不同要求，一般可按GB1184-84中附表4对称度公差79级选用。普通平键型式与尺寸d=28标准=摘自GB/T 1096-1979（1990年确认有效）单位=(mm)d=1722键(公称尺寸)b(h9)=6键(公称尺寸)h(h11)=6键(公称尺寸)c或r=0.250.4键(公称尺寸)L(h14)=1470，此处取25 mmB型键每100mm重量(kg)=0.028A型每个键应减去的重量(g)=0.36C型每个键应减去的重量(g)=0.18挡板固定板与底板之间的定位销子的选择：表面氧化处理的A型圆柱销: 销 GB119-86 A835标准=摘自GB/T 119-1986 参照ISO8734-1987单位=(mm)(公称直径)d=8a=1.0c=1.6l(商品规格范围)=1480100mm长的重量(kg)=3.95材料为35钢,热处理硬度2838HRC。带齿条的导柱： 图4-4-12导柱总长L=370mm，d1=50mm，d2=64mm定模板的最终尺寸的确定：在确定了带齿条的导柱的尺寸后，就可以在先前）中选取的标准模架定模板尺寸的基础上加上两根带齿条的导柱的尺寸，另外带齿条导柱与模架有一定的间隙，另外固定带齿条导柱也需要定模板有一定的额外长度，综合考虑取这一长度为62mm.16025050定模板总长度=25026462=440mm，其余尺寸不变。所以，定模板的最终尺寸为16044050定模板尺寸的最终确定：由于有前面模具分型面和型腔的设计，以及浇注系统的设计，在模架选择完了以后，变可以确定凹模的尺寸。通过分析浇注系统的尺寸和零件尺寸，可以知道零件成型后到零件制件最外壁到模具中心的距离约为50mm，且浇注系统呈对称分布。根据上述，最终确定的尺寸为130130154.5脱模机构的设计：4.5.1脱模机构方案的确定：本次设计中我考虑了两种脱模机构方案，进行分析比较，以便得出更为合理的脱模方法。方案一：1.采用非旋转脱出方式进行脱模。1)强制脱模：这种方法脱模简单，但由于本次设计的螺纹属于细牙普通螺纹，是标准的三角形螺纹,牙尖很薄倘若采用强制脱模，容易变形或刮伤,所以此次设计不采用这种方法。2)采用分瓣式可涨缩型心或带活动镶块的型心。a.分瓣式可涨缩型心:这种组合型心在国外是一类批量生产的标准件，选用成型中小型塑件。型心中心有一锥形杆。当中心锥杆插入后型心各瓣紧密排成一圈。将螺纹线加工在外表面.成型后先抽回中心锥杆。型芯各瓣由于弹性,由内侧间隔错开回缩而与塑件分离。这种脱模方式不易变形刮伤。脱模也较简单，适用于批量生产。但塑件内表面会留下少许拼合线痕迹，文献中指出这种组合型芯在国外是一类批量生产的标准件，换句话说在国内并未实现标准化批量生产。由于模具精度等级比制品高12个精度等级，而这种瓣式需要组合，接触表面精度要求会更高，对加工设备的高要求不言而喻。从而增大了生产加工的难度。b)带活动镶块型芯：此设计是将型芯做成活动镶块，与分瓣式有相似之处。再采用一组定位零件定位型芯。将螺纹加工在镶块外表面.成型后用推杆顶出型芯和制品，再手动取下定位装置和型芯，这种脱模方式结构简单,型芯加工较”分瓣式”简单,也适合批量生产，也回在制品内表面留下少许拼合线痕迹，且要手动卸除及安装定位装置和镶块，工作繁琐，从而延长了生产周期。方案二：1.脱出螺纹基本方法选用“螺纹型心后退式”，此法适用于端面止转及内孔出筋止转。2.螺纹型芯只旋转不轴向退回的结构：此方案型芯或型环与转轴的连接和安装的方法最简单，但塑件止转方法较复杂，但由于这次本人的课题的制品蝶型螺帽形状特殊，如下图。图4-5-1蝶型螺帽 把手部分就有止转作用,且通过测量,动模中的把手高度为10.7896mm螺纹深度10mm。而不用额外设计止转花纹这就省去了大量功夫，简化了设计。当型芯旋转不退回时，依据塑件结构，旋转和止转均设计在动模侧。当型芯旋转不退回时，塑件将发生轴向移动。 脱螺纹传动机构选用“齿轮齿条伞齿轮式”，此法可以改变旋转方向，用以脱出在开模方向的螺纹，而此次设计便是在开模方向脱出螺纹，而且倘若浇注系统布置合理，可以同时脱出多个铸件，适合大批量生产。且由前面可知，此次设计是一模四腔，浇注系统是平衡布置。更印证了此方案的正确性。 通过比较方案一和方案二，方案二中的“螺纹型芯只旋转不轴向退回的脱螺纹机构”最满足此次设计宗旨，下面对此次螺纹传动系统进行设计： 此次设计的零件体积很小，开模力将远大于零件的摩擦力，所以不从强度计算方向进行传动零件的设计，如齿轮、赤条的设计。 在这里我考虑了另一种设计方向：塑件螺纹（如下图）的节距p=1.5mm，公称直径d=14mm，圆周周长=d=3.1414=44mm，由于螺纹型芯每旋转一周，塑件将在摩擦力的作用下在径向会向上移动一个节距p的高度，为了保证在开模时不产生干涉现象，总的传动比要小于44/1.5=29/1；又由于总的螺纹长度为9mm，而螺距p=1.5，所以总的圆周数目=9/1.5=6，此次设计所选用的注射机最大开模行程为300mm，再根据实际所需，初步估计开模行程为150mm，而必须满足在此行程内，螺纹型芯至少要转动6周，所以传动比必须大于。图4-5-2蝶型螺帽局部4.5.2齿轮传动的设计： 由于此次齿轮传动设计没有进行强度计算，而是根据模具结构特点进行设计，在后期对所设计的传动系统各零件进行强度校核，所以我在设计时，在满足工艺要求的大前提下，尽量选择稍微大一些的尺寸，如厚度等尺寸。 此次传动设计分3级传动： 第一级：齿条直齿圆柱齿轮传动； 第二级：直齿锥齿轮直齿锥齿轮传动； 第三级：直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮。 注：后缀符号为1的代表小齿轮的参数； 后缀符号为2的代表大齿轮的参数。齿轮齿数的确定 变速组齿轮齿数的确定原则是：齿轮结构尺寸紧凑，输出轴转速误差小。具体要求是：齿数和S100120；受传动性能限制的最少齿数，一般zmin=1820，高速齿轮zmin=25；受结构限制的最少齿数，应保证齿根处最小壁厚不小于2m(m为齿轮模数)，则标准直齿圆柱齿轮的最少齿轮齿数为 （4-28） =6.510/1.5=13 （当模数m=1.5时） =6.510/2=11.5 （当模数m=2时）式中T齿轮的键槽底至轴心线距离(mm); D齿轮的花键孔直径(10mm)。 在算出最小齿数后，再直接在机械设计手册软件版中查得各齿轮副的不同齿数和，再分配各齿轮齿数。 第三级：直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮： 为了满足螺纹型芯和拉料杆的距离为40mm，第三级齿轮的中心距就必须等于前者距离。两齿轮的分度圆之和为80mm。所以当所需传动比为2时，可根据下式求得各齿轮直径。传动比i=z2/z1=d2/d1=53.2/26.6=2 （4-29）当模数m=1.5可求出齿数，如下： d1=mz1 z1=d1/m=18 d2=mZ2 z2=d2/m=36 z1小齿轮齿数； z2大齿轮齿数； d1小齿轮分度圆直径； d2大齿轮分度圆直径。 ha*=1,c*=0.25 压力角选取标准植 =20再通过附录B的圆锥齿轮参数计算程序，输入相互啮合的齿轮的齿数和模数，便可以得到与齿轮相关的其它参数信息：输入小齿轮齿数=18， 大齿轮齿数=36， 模数=1.5。在Tuber C上运行所得的结果： 整理得到的结果： 齿顶高ha ha1=ha2=ha*m=1.5mm 齿根高hf hf1=hf2=（ha*+c*）m=1.88mm 齿全高h h1=h2=（2ha*+c*）m=3.38mm 齿顶圆直径da da1=（z1+2ha*）m=30mm da2=（z2+2ha*）m=57mm 齿根圆直径df df1=（z12ha*2c*）m=23.25mm df2=（z22ha*2c*）m=50.25mm 基圆直径db db1=d1cos=25mm db2=d2cos=50mm 齿距p p=m=4.71mm 基圆齿距 pb=pcos=3.69mm 齿厚s s=m/2=2.35mm 齿槽宽e e=m/2=2.35mm 顶隙c c=c*m=0.375mm 标准中心距a a=m（z1+z2）/2=40mm 大小齿轮厚度B B=20mm第二级：直齿锥齿轮直齿锥齿轮传动：（所需传动比为2，当模数选m=2时） 根据下式求出分度圆直径： i=z2/z1=d2/d1=cot1=tan2=2 （4-30） z1小齿轮齿数，取20； z2大齿轮齿数，取40； d1小齿轮分度圆直径； d2大齿轮分度圆直径。ha*=1,c*=0.25 压力角选取标准植 =20在已知圆锥齿轮的齿数、模数、压力角时，根据以下附录B的圆锥齿轮参数计算程序程序，可以得出锥齿轮的其他相关参数：输入小齿轮齿数=20，大齿轮齿数=40模数：2得到结果：整理得到最终结果： 分锥角 1=arctan(z1/z2)=arctan(1/2)=27 2=901=63 齿顶高ha ha=ha*m=2mm 齿根高hf hf=1.25m=2.5mm 顶隙c c=c*m=0.5mm 分度圆直径d d1=mz1=40mm d2=mz2=80mm 齿顶圆直径da da1=d1+2hacos1=43.57mm da1=d2+2hacos2=81.8mm 齿根圆直径df df1=d12hfcos1=36.1mm df2=d22hfcos2=77.73mm 基圆直径db db1=37.6mm db2=75.1mm 锥距R R=msqrt(z1+z2)/2=45mm 齿根角f tanf=hf/R=0.055 f=3 顶锥角a a1= 1+f=30 a2= 2+f=66 根锥角f f1= 1f=24 f2= 2f=60 分度圆齿厚s s=m/2=3.14mm 当量齿数zv zv1=z1/cos1=22 zv2=z2/cos2=88 齿宽B B=20mm第一级齿轮齿条传动：为了缩短设计周期，我考虑这一级传动的齿轮参考第三级传动设计的小齿轮尺寸，具体数据参考前面第三级齿轮设计，数据基本一致，除去齿宽后者为30mm。4.6 模具冷却系统设计4.6.1 模具热平衡计算进行模具热平衡计算的原因：模具温度对成型周期、成型品品质等方面有很大影响，与流道、浇口、顶出方式等模具结构因素相同，必须事先对它的调节方法进行充分研究。进入模腔的总热量 式中： 进入模腔的总热量（）每小时注射次数（3600/55） 塑料熔体进入模腔时（）及冷却结束时（）塑料热含之差（）=1.46（260-40）+163=484.2。平均比热为1.46；潜热为163（）查自实用塑料注射模具设计与制造表5-17，5-19。 每次注射量（0.032kg） 由对流散发走的热量 （4-31） 式中： 对流散发走的热量（） 传热系数= 模具表面积（）=0.32+0.120.267=0.352，为模具四侧面积0.32，为模具对合面积0.12，为开模率=，注射时间（4s），制件冷却时间（35s），注射周期（60） 模具平均温度（）（60）查塑料成型模具表3-9-4 室温（）（25） 当0300时,由实验得: （4-32） 代入上式经整理得: =165由辐射散发的热量 （4-33） 式中：由辐射散发的热量（） 为模具四侧面积（）（0.32） 辐射率，磨光面0.040.05 一般加工面0.80.9 毛坯 1.0 将上式代入值得：=270向注塑机工作台面所传热量 （4-34） 式中：向注塑机工作台面所传热量（） 传热系数，普通钢=140（） 合金钢=105（） 铜合金=163（） 模具与工作台接触面积（）（0.06） 此次选择的材料大多是普通钢，所以=140（）将上式代入值得：、应从模具中带走的热量为： = 1023（165+270+698） = -210（） 结论：通过上述计算可知，本塑料注射模温调节能力不会影响到塑件质量，与实际上模温设计相差很小，能够满足模具的热平衡，故不需要进行冷却系统设计。第五章 绘制模具图5.1绘制总装结构图模具的总装结构图的绘制须注意以下几点：（1）在成形品图纸上标绘出三视图中心线的位置： 在画图之初，先把将要花的图形整体布局进行合理的规划。（2）绘制主视图： 把选好的模架放进主视图当中，以确定好的主分型面为界限，绘制定模和动模部分，合理反映出浇注系统，导向系统，定位系统以及脱模机构等。（3）绘制其他视图： 以绘制好的主视图为参照，绘制出俯视图和侧试图的剖面图，又由于这几个视图不能完整的反映脱螺纹系统的构造情况，所以我增画了一张反映螺纹传动系统的视图。（4）标注：由于零件种类多，所以标注的工作量也是挺大的，而且为了进一步提高图形的可读性，我不仅标注了零件的信息，还标出了一些重要的性能指标，如开模行程和注射机的主要信息等等。模具的具体总装图见附图纸5.2绘制重要零件图零件图的绘制见附图纸（共4张），两张型芯图，另外还有凹模和一张齿轮零件图，基本能够表达主要非标准零件。5.3校对、审图为了防止遗漏，模具图完成时有必要予以检查核对、以免造成错误或者遗漏。此次校对，审图的步骤是按塑料模具设计制图实务第五章指导的内容进行审和的，现列举各步骤的检查要点：(1) 组装图模板关系检查检查的内容有：模板X、Y方向起始原点尺寸的标注、模板宽度、长度、基准角记号尺寸的标注、各模板厚度尺寸的标注、标准模座的回位销有特别移位情况时尺寸标注、模板上容纳凸起物或滑块用凹坑的尺寸(宽、高、长)标注、模板斜销导通孔的尺寸标注等等。(2)模体图纸关系检查 检查的主要项目有：模体长、宽尺寸标注；模体的厚度及段差尺寸(特别注意分型面)标注；模体中心与模腔(芯)中心关系的位置标注；横断面方向的模腔中心与模体中心的关系标注；成形品外形尺寸偶角尺寸标注；模体固定用螺孔位置、直径、牙数、深度等等。(3)成形品形状尺寸检查模腔(芯)剖面形状图示的相关位置和方向的检查；应绘制在上模体或下模体上的形状轮廓是否齐全? 成形品的中心位置以及成形品形状的相关位置查对等。(4)滑块关系图纸检查 组装图的滑轨位置标注；组装图的滑块所在位置标注的检查；滑槽的断面形状尺寸标注的检查；滑块与阻块的楔合面角度表示的检查；滑块本体的冷却系统等。第六章 结论在这次毕业设计的过程中，我在实践中了解到了这大学四年所学到的专业知识的具体用处。在指导老师的细心指导下，我第一次独立完成一副模具的整个设计，非常有成就感。在此次设计中，我大量运用了计算机进行辅助设计和计算。比如用Pro/e对塑件进行建模，对浇注系统进行分析以及设计型腔。模具的装配图和零件图都是在AutoCAD软件上进行绘制的。传动齿轮的参数计算是利用C语言编程进行计算的。总的来说，这次的毕业设计是很成功的。因为运用了很多在学校学到的知识，真正做到了学以至用。对以后工作中的设计都很有参考价值。参考文献：1 塑料模具技术手册编委会编.塑料模具技术手册 M.北京：机械工业出版社出版，20012 塑料模具设计手册编委会编.塑料模具设计手册 M.北京：机械工业出版社出版，20013 陈万林等编著.实用塑料注射模具设计与制造 M.北京：机械工业出版社，20014 范有成主编，冲压与塑料成型设备 M.高等教育出版社，20005 高 济.塑料模具设计 M.北京：机械工业出版社6 塑料模设计手册（软件版）M.北京：机械工业出版社 7 申开智.塑料成型模具 M. 北京：中国轻工业出版社，2002.2 8 陈锡栋,周小玉主编.实用模具技术手册 M.北京：机械工业出版，2001.79 林清安. Pro ENGINEER Wildfire塑料模具设计 M.北京：清华大学出版社200510 邹续强.塑料模具设计参考资料汇编 M.北京：清华大学出版社，200511 叶久新、赵龙主编，塑料制品成型及模具设计 M.长沙：湖南科学技术出版社，2004.712 美Edward S.Wilks.工业聚合物手册 M.北京：化学工业出版社，200613 王卫卫.材料成形设备 M.北京：机械工业出版社 2004.814 凌绳、王秀芬、吴友平编著，聚合物材料 M.北京：中国轻工业出版社，2000.615 邓明等编著，现代模具制造技术 M化学工业出版社，2005致谢：在此次设计中，得到了指导老师的大力帮助，在此表示由衷的感谢。还有感谢学校图书馆提供了大量的参考书籍。尤其是提供了林清安Pro/e系列丛书及其附属光盘，为我学好这门软件提供了先决条件，而在此次设计中许多地方用到这款软件，所以图书馆提供的资源相当的重要，所以在此感谢学校及图书馆给予的支持。毕业设计是培养学生综合运用所学知识，发现，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。，用到了画法几何与工程制图、材料力学、机械工程材料、机械制造技术基础、机械制造装备设计、公差配合与技术测量、机械设计、工程材料与热处理、Pro/e、计算机辅助设计、C语言等课程的相关知识，而这些大量我们在设计中
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