毕业设计（论文）-圆形插盘注塑模具设计

XVI5成型零件设计计算5.1成型零件结构的设计为确保产品外观的流畅与视觉吸引力，型腔的精细度至关重要。为了降低表面接缝的可见度，一般采纳一体化型腔布局，这样的设计既确保了精确度，又无损于产品外观。面对表面构造复杂的制品，则需采纳复合型腔，这无疑增加了型腔部件在生产过程中的技术挑战。反观型芯的设计，其对精度的追求并不及型腔严格。型芯主要负责构建产品的内部形态，其核心是保证内部结构的完整性。同时，型芯的设计还需与模具的脱模机构相协调，以防止各系统运动中的冲突。产品的外观质量，即其表面是否平坦且美观，很大程度上依赖于模具的型腔设计；而产品的内部稳定性，则取决于型芯的功能。型腔与型芯各自承担着塑造产品内外形态的任务，这揭示了产品成型质量的好坏与型芯和型腔的设计紧密相连。在进行塑造成型零件的模具腔体塑造过程中，可以选择统一构造或是组装构造两种方式。但考虑到不同产品对外观精密度有不同的需求，我们必须精心选择最合适的构造方式。本设计的产品对外观品质有着较高的标准，不允许有明显的拼接缝隙，因此必须选用整体式镶件体设计，这样才能保证成品的表面整洁和美观度。下面是本次设计所采用的型腔凹模的示意图：图5.1型腔在塑件制造过程中，型芯和凸模是不可或缺的要素，它们在成型过程中起着决定性的作用。型芯作为塑造物内部的支撑，其对精度的要求相较于型腔凹模可以适当降低，因为塑件内部结构对精度的敏感度较低。尽管如此，为了达到型芯加工的高标准，一般会采用镶件组合的方法来构建型芯。但在本产品的设计中，其内部构造较为简单，故型芯凸模被设计成了一体式。同时，我们还有组合式、镶嵌式等多种结构可供挑选。鉴于型芯凸模在成型过程中与塑件频繁接触，选择合适的材料至关重要。应选用导热性优异的钢材，以避免在成型时热量堆积，保护塑件不受损害。型芯凸模的结构图如下所示：图5.2型芯5.2模具成型零件尺寸设计计算由于圆形插盘的材料是ABS，收缩率为0.6%，所以按照以下公差等级表计算：表5-1MT5公差精度塑件基本尺寸公差种类标注公差的尺寸公差值塑件基本尺寸公差种类标注公差的尺寸公差值>0～3A0.2>3～6A0.24B0.4B0.44>6～10A0.28>10～14A0.32B0.48B0.52>14～18A0.38>18～24A0.44B0.58B0.64>24～30A0.5>30～40A0.56B0.7B0.76>40～50A0.64>50～65A0.74B0.84B0.94>65～80A0.86>80～100A1B1.06B1.2本设计的尺寸较小、精度等级为MT5，模具成型零件制造公差δz可取∆/4，∆为塑件规定的公差值，所以可得模具型腔的径向尺寸为（式中Lm——Ls——S——塑料平均收缩率；∆——塑件外表面径向基本尺寸的公差。𝑥——随塑件精度和尺寸变化，本设计取0.75。塑件外部径向尺寸：𝐿𝑠1=200mm；按照MT5精度的，选择对应公差值∆1=1.76mm；代入得模具型腔的径向尺寸为（Lm模具型芯的径向尺寸：塑件孔的径向基本尺寸ls是最小尺寸，其公差∆为正偏差，型芯的基本尺寸l（式中lm——ls——S——塑料平均收缩率；∆——塑件内表面径向基本尺寸的公差。𝑥——随塑件精度和尺寸变化，本设计取0.75。δz——塑件内表面的径向尺寸：ls1=196mm，；按照MT5级精度，选择对应公差值∆1代入得模具型芯的径向尺寸为（lm3.5.2型腔和型芯高度尺寸的计算由于型腔和型芯磨损程度较小，可以不考虑磨损量，因此型腔深度公式为：（式中Hm——Hs——S——塑料平均收缩率；𝑥——随塑件精度和尺寸变化，本设计取0.75。塑件凸起部分高度基本尺寸：Hs=20mm；按照MT5级精度，选择对应公差值∆=代入塑件凸起部分高度的尺寸得：（Hm）0+型芯高度公式为：（式中ℎm——ℎs——S——塑料平均收缩率；𝑥——随塑件精度和尺寸变化，本设计取0.75。塑件凹槽深度尺寸：ℎs=18mm；按照MT5级精度，选择对应公差值∆=代入塑件凹槽深度尺寸得：（ℎm）−δ6推出机构设计塑件收缩后，会包紧在型芯凸模上，因此圆形插盘会对型芯有一个包紧力，这个力就是脱模力，脱模力的计算有一定的计算公式：塑件断面为圆环形，故所需脱模力的计算公式如下：式中°，：≈1K2—由λ（λ=R/t）和ø决定的无因次数，可由下式计算代入得根据以上计算的脱模力结果，最终确定使用推杆将塑件产品顶出，具体如图所示：图6.1脱模机构7模具冷却系统设计1）制件成型周期塑件体积80cm3，质量为m=84g，本次设计一模1腔，所以为84g，一小时内浇筑成型按照3600s/60s次计算在一个周期内所需质量的计算如下：计算冷却水的体积流量式中：）；；=；；），取C=；，分别为为25；为20。3）确定冷却水道直径翻阅参考文献，结合自身塑件的壁厚，取水路直径d为6mm。4）计算冷却水在孔中的流动速度5）计算冷却水道壁和冷却水两者间的传热系数α查资料文献可得，当冷却水温为200时，取得φ=6计算冷却水孔总的传热面积A，查资料所得公式如下：式中：（KJ/kg）；。7）计算冷却水孔的数量型芯型腔的平均宽度L=（260+260）/2=0.26m水道的数量最少8个。本次设计为环绕水路，由于型芯型腔为矩形，所以在型芯型腔内部各自设定四条组成环绕水路，一共是8条：图7.1冷却水道8导向机构的设计8.1导柱通常而言，模具的四角位置都装备了四个规格相同的导柱，这些杆在模具打开的环节中发挥着关键的引导功能。它们的核心职能在于在注射机执行开模动作时，维持模具所承受的力度在一个恰当的范围，防止因力度过强而产生的开模偏差。在本项目的构思中，我们采纳了导柱作为指引部件，其形状整体为圆柱型。在导向杆上，我们还特别开辟了一个环状油路。这种设计显著减小了导向杆与模具模板之间的摩擦比例。图8.1导柱8.2导套为了减轻导柱在模具开启过程中的磨损问题，通常在活动模具的前端与导柱之间安装一种耐磨性的导向套管组件。这样的设计旨在减少导柱与模具模板之间的摩擦。导套的形状各异，而在本设计中所采用的是一种带有肩部的导套结构。。图8.2导套9抽芯机构的设计9.1抽拔距的计算该产品的抽芯的深度为4mm，所以本次设计滑块需要横向移动的距离：s＝4＋2～3（mm），取s＝7mm9.2斜导柱的设计滑块和侧型芯的组合来成型产品的侧面结构，斜导柱起到了滑块导向的作用，滑块底部设计有导滑槽，利于滑块在模板里滑动。斜导柱的形状的设计和长度取决于产品抽芯距离的大小。由于产品的侧面抽芯结构出的尺寸大多数情况下不会太大，故滑块的尺寸相对设计的也小。为了不占具太大面积和加工难度方面的考虑，一般将斜导柱设计成圆柱的形状，容易在滑块上钻孔加工。抽芯距离的效果取决于斜导柱作用于滑块内部的长度，斜导柱的倾斜角度为13-25°，斜导柱的倾斜角越大，斜导柱在滑块内部的距离越长，作用力越大，抽芯距离就越长。斜导柱的直径大小和数量也跟抽芯距离的大小有关，斜导柱的直径要大于滑块宽度的1/3，直径太小的话，作用力太小，不足以带动滑块运动。斜导柱的数量增多，从而也能加大对滑块的作用力。本次设计斜导柱的角度为15度，斜导柱直径为10mm下图展示了斜导柱和滑块在动模上的结构，根据产品的抽芯距离，从而确定斜导柱的工作长度，有效部分为斜导柱伸入进滑块内部的那部分长度：图9-1滑块和斜导柱最终的长度计算公式为：以上这个计算公式中：；；。经过上述计算可以得到我们的斜导柱总长是60mm。10注塑机的相关参数校核10.1注射量的校核在一次实际注射量的计算过程中，需要计算浇注系统以及2个产品的体积之和，但是在设计前期，浇注系统的体积无从得知，因此按照0.2倍的塑件体积来进行估算，因此可以按照以下计算方式：10.2模具闭合高度的校核所选注射机sz-500/2000Hmax=450mmHmin=250mmH模架高度是H=425mm，10.3锁模力的校核由；，塑件的面积因为；10.4模具开模行程校核完成冷却流程后，产品需借助注塑机的动力来开启模具。此阶段，模具的固定部分与活动部分会分开，注塑机的推动力将帮助产品从模具中平滑移出。在注塑机启动模具开合动作时，必须同步执行两项关键步骤。首先，开模动作需确保主流道中的熔料与模具内部完全分开。接着，进行顶出动作，确保产品及熔料在顶出过程中畅通无阻，防止因开模行程不足而将熔料再次推回模具内部。因此，对模具开模行程的精准计算和对比是至关重要的，以保证注塑机有充足的空间将产品安全取出。由于sz-500/2000型注塑机的最大开模行程为：Sz=450mm，10.5拉杆空间的校核经过精确的计算，我们发现模具所需的最多空间为宽450mm，长450mm。而我们所选择的注塑机的拉杆空间尺寸为460mm乘以460mm，相较于模具的尺寸，这个空间足够容纳模具，使其能够无障碍地放入注塑机内部。因此，本次选定的注塑机完全满足模具生产的规格需求。11模具装配图及工作原理本次设计最终模具设计图如下图所示：图11.1圆形插盘注塑模具设计装配图在塑件冷却阶段，它们会稍微减小尺寸，这会让它们紧紧地粘在模具的凸模上。正因为如此，当试图取出产品时，它们的表现和冲压件不同，不能自动掉落。基于这一情况，我们必须开发一套脱模装置，来保证塑件的各个部分承受均匀的力量。在模具开始的环节，受到注塑机拉力的作用，模具的定模板和动模板会分开，塑件紧贴在芯模上，然后跟着开模的方向移动。与此同时，拉料杆也会促使多余的分流道材料和主流道凝料向开模方向移动。等到主流道里的凝料完全被移除后，注塑机的脱模部分启动，推动模具的推杆底座。推杆底座和推杆固定板连接在一起，两者协同工作，推动推杆，使塑件从模具中被推出。合模时候，注塑机开始工作后，动模和定模在强大动力驱动下缓缓向中间移动。当动模向合模方向运动一段距离后，定模与复位杆发生碰撞，这一碰撞使得复位杆开始工作。复位杆随后推动推杆座板和推杆固定板。由于推杆与座板和固定板相连，所以推杆也会同步进行复位。直到推杆座板与动模座板上的垃圾钉接触，这表示注塑合模过程已经顺利完成。结论在本次项目实践中，我成功构建了一款标准的两板式模具体系。这一过程使我掌握了关于两板式模具结构的基础知识，并能在模具设计完成后，恰当地挑选注塑机进行浇注作业，对浇口套与主流道进行细致设计，同时对注塑机的拉杆空间进行精确校验，在模具设计完成之后，我对开模运动的流程和机制有了清晰的认识。参考文献[1]廖兴展.复杂曲面的拆面接面建模方法研究与应用J.机械工程与自动化，2021，（4）：208-210.[2]胡清根.复杂长筒_圆弧形塑料件注塑模具设计J.工程塑料应用，2021，49（5）：103-107.[3]陈桂华.基于UG_NX软件的注塑模具设计J.漯河技术学院学报，2021，20（2）：28-30.[4]王峥.基于UG的手机壳注射模设计与成型工艺研究D.南京理工大学，2018.[5]王艺霏.基于老年痴呆患进食特征的防抖餐具设计J.产业与科技论坛，2020，19（14）：58-59.[6]龚世海.注塑模具先进制造技术发展趋势综述[J].现代制造技术与装备，2019(09):208-209.[7]刘承杰.注塑模具CAD、CAE、CAM的发展现状和趋势[J].南方农机，2019，50(14):181．[8]王谦，陈晓勇.国内注塑模具设计研究现状的可视化分析[J].工程塑料应用，2019，47(05):159-164.[9]廖金堆.塑料模设计中制件公差问题的应对策略[J].模具工业,2019,45(9):66-68.[10]张维合.注塑模具设计实用手册(第2版)[M].北京:化学工业出版社,2019.[11]楚燕.注塑模具结构设计实战[M].北京:化学工业出版社,2019.[12]朱红萍,秦龙.基于UG的自行车手柄注塑模整体结构设计[J].模具技术,2021(03):24-28.[13]KuoChilChyuan,NguyenTrongDuc,ZhuYiJun,LinShiXun.RapidDevelopmentofanInjectionMoldwithHighCoolingPerf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