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笔筒抽屉模具设计【含CAD图纸、说明书】,含CAD图纸、说明书,笔筒,抽屉,模具设计,CAD,图纸,说明书
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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 题目：笔筒抽屉模具设计题目：笔筒抽屉模具设计 二级学院（直属学部）： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师姓名： 职称： 评阅教师姓名： 职称： 2014 年 03 月常州工学院毕业设计摘摘 要要本设计是塑料抽屉的注塑模具设计，在结合了传统的机械设计后把 CAD/CAM 技术应用在注塑模具的设计上，在 CAD 系统实行了模型和注塑模具的设计。本文介绍了我国当前模具技术的发展状况以及 CAD/CAM 在模具上的应用，其中包括PRO/E，AUTOCAD，MASTERCAM。而主要的机械部分设计，其内容包括塑料注塑模具的工作原理及应用，设计准则，以及产品的简介。塑料注塑模的设计计算，包括模具结构设计，注塑机的选用，浇注系统的设计等方面。关键词：关键词：CAD CAM 注塑模笔筒抽屉模具设计目目 录录第第 1 章章 绪论绪论.11.1 我国塑料成型模具的现状与发展趋势.11.2 何谓注塑成型.21.3CAD/CAM 的技术现状.21.3.1 使用微机作为开发和应用平台.31.3.2PDM 技术的实施 .31.4 逆向工程.4第第 2 章章 CAD/CAM 软件简介软件简介 .52.1PRO/E 简介.52.2AUTOCAD 的简介.52.3MASTERCAM 的简介.5第第 3 章章 模型的设计模型的设计.63.13D 模型的建立.63.2 零件模具的设计.7第第 4 章章 模具的装配模具的装配.9第第 5 章章 零件材料的选择及材料性能零件材料的选择及材料性能.105.1 制品的材料选择依据.105.1.1 聚苯乙烯的化学和物理特性.105.1.2 聚苯乙烯主要技术指标.105.2 分析计算：.10第第 6 章章 塑料注射成型模具的设计塑料注射成型模具的设计.126.1 注射机类型的选择.126.2 注射机有关工艺参数的校核.126.2.1 注射量的校核.126.2.2 锁模压力的校核.126.2.3 注射压力的校核.126.2.4 注射速率.136.2.5 模具闭合厚度的校核.13第第 7 章章 成型零件的设计成型零件的设计.147.1 型腔分型面的设计.147.2 排气槽的设计.147.3 成型零件的设计.14常州工学院毕业设计7.3.1 凹模的结构设计.147.3.2 型芯结构设计.147.3.3 成型零件工件尺寸.147.4 塑件脱模机构的设计.167.5 复位机构的设计.167.6 脱模力计算.167.7 侧向分型与抽芯机构设计.177.7.1 斜导柱.177.7.2 导柱倾斜角的计算：.177.7.3 抽心距的计算.177.7.4 斜导柱工作部分长度.177.7.5 抽拔力的计算.177.7.6 斜导柱所受弯曲力的计算.187.7.7 斜导柱直径的计算.187.8 导向机构的设计.18第第 8 章章 浇注系统的设计浇注系统的设计.198.1 主流道的设计.198.2 浇口的设计.20第第 9 章章 塑料温控系统设计塑料温控系统设计.21第第 10 章章 标准模架的选择标准模架的选择.23小小 结结.24辞辞 谢谢.25参考文献参考文献.26常州工学院毕业设计1第第 1 章章 绪论绪论1.1 我国塑料成型模具的现状与发展趋势我国塑料成型模具的现状与发展趋势塑料成型模具是应用得最为广泛的一类模具。近年来，我国塑料模行业有了长足的进步。在大型塑料模方面，已能自行生产 34大屏幕彩电塑壳模具，6kg 大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整 体仪表板等的塑料模具。模具重量可达 10-20 吨。在精密塑料模具方面，能生产多型腔小模数齿轮模具和 600 腔塑封模具，还能生产厚度仅为 0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度 较高的塑料门窗挤出模等。在制造技术方面，首先是采用 CAD/CAM 技术，用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE 软件也得到应用。一般均采用内热式或外热式热流道装置。少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的浇口痕迹。气体辅助注射技术已成功得到应用。在高效多色注射的应用和抽芯脱模机构的创新 设计方面，也取得较大进展 。在精度方面，塑件的尺寸精度可达 IT6-7 级，分型面接触间隙为 0.02mm，模板的弹性变形为 0.05mm，型面的表面粗糙度为 Ra0.02-0.025m。塑料模 寿命已达 100 万次，但模具制造周期仍比国外长 2-4 倍，总体水平与国外比尚有较大差距。近年来，塑料成型加工机械和成型模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命估整个模具产量中所占的比例越来越大。从模具设计和制造用度看，模具的发展趋势可归纳为以下几方面：（1）加深理论研究在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已由经验设计阶段逐渐向理论计算设计方面发展。尤其是挤出机头的设计，这使挤出制品产量和质量都得到很大的提高。（2）高效率、自动化大量采用各种高效率、自动化的模具机构。如高效冷却以缩短成型周期；各种能可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射模具等。高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率、降低成本起了很大的作用。（3）大型、超小型及高精度由于塑料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、机械、电子、仪器等各工业领域。于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型码具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性且易加工、热变形小、导热性优异的制模材料。（4）革新模具制造工艺为了更新产品花色和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性的材料外，同时又重新简易制模工艺的研究。如采用低熔点有色金属合金浇铸或喷涂制模；经铝粉或铁粉填充的环氧树脂以及聚氨酯弹性体制模，这大大缩短了模具的制造周期，降低了成本。在模具制造工艺上，这缩短模具生产周期减少钳工手工操作的工作量，在模具制造工艺上做了许多改进工作，特别异形型腔的加工，采用了各种仿形机床、光控机床、数控机床、座标机床等。这不仅大大提供了机械加工的比重，而且提高了加工精度。采用精密铸造、冷挤压、电加工等新工艺技术使模具型加工发生笔筒抽屉模具设计2了根本性的变革。（5）标准化开展模具标准化工作，使模板导柱等通用零件标准化、商品化，以适应大规模地成批地生产塑料模具。（6）专业化此外，以一些特殊的研制品，研究了各种特殊结构的模具，低发泡制品挤出机头，多层薄膜复合机头，双色注射模具等。模具标准化和专业化是缩短模具制造周期，降低模具成本和重要手段。1.2 何谓注塑成型何谓注塑成型所谓注塑成型（Injection Molding）是指，将已加热融化的材料喷射注入到模具内，经由冷却与固化后，得到成形品的方法。适用于量产与形状复杂产品等成形加工领域。（1）注塑成型机 注塑成型机可区分为合模装置与注射装置。合模装置是开闭模具以执行脱模（eject）作业。注射装置是将树脂予以加热融化後再射入模具内。（2）模具所谓模具（Mold）是指，为了将材料树脂做成某种形状，而用来承接射出注入树脂的金属制模型。已溶解的材料是从浇口进入模具内，再经由流道与流道口填充到模槽内。接下来则经由冷却工程与开模成型机脱模杆上的模具脱模板，推顶出成形品。（3）成形品成形品是由流入融化树脂的浇口、导入模槽的流道与产品部份所构成。（4）使用回料成形品中的浇口与流道并不属于产品。因此该部分往往被废弃，甚至粉碎后再度用作成形专用材料，这就称为回料。回料不能单独作为成形专用材使用，通常都是配合造粒才能予以使用。由于会经过成形工程，因此可让树脂做出各种特性的变化。回料之配方比例的上限为 30左右，若配方比例过高就有可能会损害到树脂的原有性质。（5）成形条件所谓成形条件是指，为了获得所需的成形品，而利用成型机的汽缸温度、射出速度、模具温度等组合成无数个设定条件。由于可获得的成形品外观、尺寸、机械物性会因成形条件而异，因此要找出最佳的成形条件，就必须仰赖熟练的技术与经验。1.3CAD/CAM 的技术现状的技术现状经过四十多年的发展，CAD/CAM 技术有了长足的进步。现在 CAD/CAM 主要运行在工作站或微机平台上。工作站虽然性能优越，图形处理速度快，但价格却十分昂贵，这在一定程度上限制了 CAD/CAM 技术的推广。随着 Pentium 芯片和 WindowsNT操作系统的出现并流行，以前只能运行在工作站上的 CAD/CAM 软件现在也可以运行在微机上。由于微机的价格远远比工作站低，性能也不比中低档工作站逊色多少，并常州工学院毕业设计3且 windowsNT 操作系统的安全性与 DOS、Windows3.x、Windows95/98 等操作系统相比有了很大提高。所以，微机平台为普及 CAD 应用创造了绝好的条件。在此基础上，CAD/CAM 软件厂商展开了新一轮的竞争。一方面工作站上著名的 CAD/CAM 的软件（如 UG、CATIA）全功能地移植到微机平台，使微机完全对等地实现了工作站环境的处理能力；另一方面 CAD/CAM 软件打破了原有 Unix 环境的桎梏，在 Windows 平台上全面拓展。Pentium 以上处理器和 NT 环境已经或者正在成为 CAD/CAM 软件运行和应用的主流平台。 当今 CAD/CAM 软件动态如下1.3.1 使用微机作为开发和应用平台使用微机作为开发和应用平台微机平台的 CAD/CAM 软件的特点是:（1）采用 Windows 环境采用 WindowsNT 操作系统是新一代推出的微机 CAD/CAM 软件的共同特点。现在，个人计算机已经具备了与中低档工作站竞争的实力，再加上其价格低廉，使得普及 CAD 应用成为可能。Windows 平台上的新一代 CAD/CAM 软件基本上都采用典型的 Windows 界面和操作规范，同时由于 DDE 和 OLE 技术的广泛应用，这些CAD/CAM 软件可以与 Windows 平台的其他软件进行动态数据交换，也可以在不退出CAD/CAM 软件的前提下嵌入（或链接）其他应用程序的对象。（2）采用 COM 技术COM（ComponentObjectModel）是国际上为提高软件稳定性和开发效率而引入的重要技术。现今推出的 Windows 平台的 CAD/CAM 软件都或多或少地应用了 COM 技术。通过使用现成的组件，软件开发商可以避免软件开发中许多烦琐和困难的基础部分，从而可以从极高的起点出发，大大缩短 CAD 软件上市周期，这样容易取得竞争优势。同时，由于采用面向对象技术，使得微机 CAD 软件的可维护性和可扩展性得以增强。（3）吸收 Unix 平台软件的优点新一代微机平台 CAD 软件充分吸取 Unix 工作站软件的精华。诸如参数驱动、特征造型、动态导航、二维与三维双向相关、STEP 标准和动态图形显示等这些比较好的特点已经被微机平台软件全部吸收。1.3.2PDM 技术的实施技术的实施随着 CAD 技术的推广，原有的技术管理系统面临着巨大的挑战。在采用计算机辅助设计以前，产品的设计、工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸、技术文档、工艺卡片、生产单、更改单、采购单、成本核算单和材料清单等均由人工编写、审批、归类、分发和存档，所有的资料均通过技术资料室进行统一管理。自从采用计算机技术之后，上述与产品有关的信息都变成了电子信息。简单地采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法往往不能从根本上解决先进的设计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾。要解决这个矛盾，必须采用 PDM 技术。PDM（产品数据管理）是从管理 CAD/CAM 系统的高度上诞生的先进的计算机管笔筒抽屉模具设计4理系统软件。它管理的是产品整个生命周期内的全部数据。工程技术人员根据市场需求设计的产品图纸和编写的工艺文档仅仅是产品数据中的一部分。PDM 系统除了要管理上述数据外，还要对相关的市场需求、分析、设计与制造过程中的全部更改历程、用户使用说明及售后服务等数据进行统一有效的管理。由此可见，PDM 系统管理的产品信息将涉及到企业的产品设计、工艺、制造、经营和服务等部门。因此，PDM 系统的实施具有涉及面广、信息工作量大等特点。实施 PDM 技术可以实现并行工程，提高产品设计效率，支持全面质量管理，实现人、过程、技术三者的平衡。因此它可以为企业带来巨大收益。PDM 技术实施与CAD/CAM 技术的实施不一样，前者调整的是企业的管理模式。将原来的人工管理方式转变为 PDM 的计算机管理模式，既要兼顾原有的管理习惯，又要考虑信息集成的要求。由于企业技术环境、管理水平、企业文化等方面的差异，每个企业的 PDM 实施过程都不会相同。只有对企业的计算机环境、企业过程以及 PDM 的总体目标有了充分的理解后，全面地分析企业对 PDM 产品的详细需求，才能选出最适合本企业发展的PDM 产品和解决方案。目前国际主流的 PDM 产品有 UG 的 IMAN，SDRC 的 Metaphase 等软件，国内PDM 产品有高华 PDM，华中 PDM 等。1.4 逆向工程逆向工程在机械领域中，逆向工程（Reverse Engineering）是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有 CAD 模型的情况下，按照现有零件的模型（称为零件原形） ，利用各种数字化技术及 CAD 技术重新构造原形 CAD 模型的过程。逆向工程是近年来发展起来的消化，吸收和提高先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合，其主要目的是为了改善技术水平，提高生产率，增强经济竞争力。世界各国在经济技术发展中，应用逆向工程消化吸收先进技术经验，给人们有益的启示。据统计，各国百分之七十以上的技术源于国外，逆向工程作为掌握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率。因此研究逆向工程技术，对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高，具有重大的意义。逆向工程的应用领域大致可分为以下几种情况：在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有 CAD 模型的情况下，在对零件原形进行测量的基础上形成零件的设计图纸或 CAD 模型，并以此为依据生成数控加工的NC 代码，加工复制出一个相同的零件。当要设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法。比如航天航空领域，为了满足产品对空气动力学等要求，首先要求在初始设计模型的基础上经过各种性能测试（如风洞实验等）建立符合要求的产品模型，这类零件一般具有复杂的自由曲面外型，最终的实验模型将成为设计这类零件及反求其模具的依据。在美学设计特别重要的领域，例如汽车外型设计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，而不采用在计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法，此时需用逆向工程的设计方法。常州工学院毕业设计5另一个重要的应用如修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件等，此时不需要对整个零件原型进行复制，而是借助逆向工程技术抽取零件原形的设计思想，指导新的设计。这是由实物逆向推理出设计思想的一种渐近过程笔筒抽屉模具设计6第第 2 章章 CAD/CAM 软件简介软件简介2.1PRO/E 简介简介Pro/Engineer 包括三维实体造型、装配模拟、加工仿真 NC 自动编程，钣金设计、电路布线、装配管路设计等专有模块，ID 反求工程，铈并行工程等先进的设计方法和模式。其主要特点是参数化的特征造型；统一的能使各模块集成起来的数据库；设计修改的关联性，即一处修改，别的模块中相应图形或数据也会自动更新。它的性能优良、功能强大，是一套可以应用于工业设计、机械设计、功能仿真、制造和管理等众多领域的工程自动化软件包。Pro/Engineer 自 1988 年问世以来，10 多年来已成为全世界最普及的 3DCAD/CAM 系统。Pro/Engineer 在今日俨然已成为 3DCAD/CAM 系统的标准软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具、等各行业。Pro/Engineer 可谓是全方位的 3D 产品开发软件，集成了零件设计、产品装配、模具开发、NC 加工、钣金件设计、铸造设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构模拟、应力分析、产品数据管理于一体，其模块众多。Pro/Engineer 是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。2.2AUTOCAD 的简介的简介20 世纪 60 年代初，由美国学者首先提出 CAD 的概念。CAD（Computer Aided Design）是“计算机辅助设计”这三个词的英文缩写。30 多年来，CAD 技术飞速发展，其内涵也有了充实和延伸，它与 CG（Computer Graphics 计算机图形学）相结合形成了一门新学科。计算机绘图是由计算机及图形输入/输出设备实现图形显示及绘图输出，它是图形学、计算学和计算机科学的三者结合的结晶，是 CAD/CAM 的基础之一。计算机辅助设计是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，按照设计师的意图进行分析和计算，作出判断和选择，最后得到满意的设计效果和生产图纸，大大地提高提高了设计效率。2.3MASTERCAM 的简介的简介随着机械加工行业的发展，从早期的手工绘图、刀削石磨到现在利用计算机辅助工具设计制造自动化时代，科技的力量难以磨灭，MASTERCAM 软件也一直快速地推动着这一行业的高速发展，特别是现在占有着重要的一席之地，不仅它的发展迅速，而且其功能强大，这也是 MASTERCAM 之所以得到广泛应用的原因。MASTERCAM把辅助设计功能（CAD）和辅助制造功能（CAM）有机地结合在一起，从设计绘制图形到编制刀具路径，再通过后处理器将 NCR 转换为机床数控系统能识别的 NC 程式，并能模拟刀具的路径验证 NC 程式，然后通过计算机输入到数控铣床或加工中心上，选用适合工件的刀具路径即可完成工件的加工，比以前在数控机床使用手工编程和数字化技术编制程序更为先进。它能计算能加工时间，也可以将 AUTOCAD、CADKEY等 CAD 软件绘制的图形转换至 MASTERCAM 中，使绘图更容易方便，编制加工程序更快更准确。常州工学院毕业设计7第第 3 章章 模型的设计模型的设计3.13D 模型的建立模型的建立本零件是应用 PRO/E2001 来建立的的。本零件的建立过程虽然不是很复杂，但特征特别多，稍不注意就会出错，在一边建模过程中，要一边设置拔模斜度，否则建立模型后再来设置拔模斜度，难度会很大，而且还会后面会出现很多错误。具体如PRO/E 图所示。以下是零件的 3D 图：笔筒抽屉模具设计83.2 零件模具的设计零件模具的设计模具设计的流程一般是先建构出模具构件，这个在前面已经建出来了就是前面画的零件图，再根据模型特性来设计模座（MOLDBASE） 。模具构件包括上模型腔、下模型腔（也称为凸模型腔、凹模型腔） 、浇道系统（注道、流道滞料部、浇口等） 、砂芯、销、滑块等，而模座则包括固定侧模板、移动侧模板、顶出销、回位销、冷却水线、电热管、停止销、定位螺栓、导柱、导键等。一般而言，模座的构件在部分均可利用 protrusion 及 cut 等简易的实体特征来建构，而型腔由于牵涉到上、下模的分模面，因此需要建构复杂的曲面特征主分型面如下图：常州工学院毕业设计9斜抽芯分型面如下图： 因为本设计中的产品的结构需要，必须在产品的其中一个侧面设置整个侧面的斜抽芯机构，所以在分型面的选择上是如图所示。而利用分型面所分出的型芯和型腔再根据本设计的设计的方案再进行修改，从而得到了型芯，定模固定板兼型腔。而其他的零件的 3D 设计也是在原始的机械设计的而来的，但是 3D 设计的好处是可以及时发现问题，如干涉等，这样的话就可以边设计边校核，从而减少错误。本设计中最重要的斜导柱的定位就可以通过在 PRO/E 上来进行，把定位后所得的各零件间的相关数据测量出来后就可以反映到各零件中去，从而减少了定位误差。笔筒抽屉模具设计10第第 4 章章 模具的装配模具的装配零件的装配在 PRO/E 中是根据约束来进行的，根据各零件间的装配关系使用对齐或匹配的约束来完成装配。完成所有的零件的 3D 设计后就可以装配了，并在此基础上建立爆炸图，在爆炸图上就可以很清楚的了解各构件的装配关系。如 PRO/E 装配图！常州工学院毕业设计11第第 5 章章 零件材料的选择及材料性能零件材料的选择及材料性能5.1 制品的材料选择依据制品的材料选择依据5.1.1 聚苯乙烯的化学和物理特性聚苯乙烯的化学和物理特性大多数商业用的 PS 都是透明的、非晶体材料。PS 具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。它能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。典型的收缩率在 0.40.7%之间。注塑模工艺条件 干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为 80C、23 小时。熔化温度：180280C。对于阻燃型材料其上限为 250C。模具温度：4050C。注射压力：200600bar。注射速度：建议使用快速的注射速度。流道和浇口：可以使用所有常规类型的浇口。典型用途： 产品包装，家庭用品（餐具、托盘等） ，电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等） 。5.1.2 聚苯乙烯主要技术指标聚苯乙烯主要技术指标表表 5-1 PS 主要技术指标主要技术指标密度（g/cm）1.021.11抗拉强度， （Mpa）4256比热容（kg.k）（0.13-0.15）X104拉压强度， （Mpa）98吸水率 24h（%）小于 0.05%无缺口458.5收缩率（%）0.50.8冲击强度kj/m缺口9.1熔点（）120180伸长率，%1.03.71.86MPa300耐热温度,C80热变形温度（）体积电阻率5.9X10155.2 分析计算：分析计算：在 PRO/E 中可以分析得到:体积 = 1.0808451e+05 毫米3曲面面积 = 1.3020789e+05 毫米2密度 = 1.0500000e-03 克 / 毫米3笔筒抽屉模具设计12质量 = 1.1348874e+02 克 根据_PART 坐标边框确定重心:X Y Z -1.8645351e-03 1.7856011e+01 7.9160117e+00 毫米相对于_PART 坐标系边框之惯性. （克 * 毫米2）惯性张量Ixx Ixy Ixz 6.4489761e+05 0.0000000e+00 1.8113848e+01Iyx Iyy Iyz 0.0000000e+00 8.3525619e+05 -1.5908008e+04Izx Izy Izz 1.8113848e+01 -1.5908008e+04 3.3634826e+05重心的惯性（相对_PART 坐标系边框） （克 * 毫米2）惯性张量Ixx Ixy Ixz 6.0160161e+05 -3.5702160e+00 1.6438790e+01Iyx Iyy Iyz -3.5702160e+00 8.2814462e+05 1.3344275e+02Izx Izy Izz 1.6438790e+01 1.3344275e+02 3.0016384e+05主惯性力矩 （克 * 毫米2）I1 I2 I3 3.0016381e+05 6.0160161e+05 8.2814465e+05从_PART 定位至主轴的旋转矩阵: -0.00005 1.00000 -0.00002 -0.00025 0.00002 1.00000 1.00000 0.00005 0.00025从_PART 定位至主轴的旋转角（度）:相对 x y z 的夹角 -89.986 0.000 -90.003 相对主轴的回旋半径：R1 R2 R3 5.1428372e+01 7.2807835e+01 8.5423374e+01 毫米常州工学院毕业设计13第第 6 章章 塑料注射成型模具的设计塑料注射成型模具的设计6.1 注射机类型的选择注射机类型的选择根据产品的注射形式和最大注射量等要求，选用卧式注射机表表 6-1 卧式注射机参数表卧式注射机参数表6.2 注射机有关工艺参数的校核注射机有关工艺参数的校核6.2.1 注射量的校核注射量的校核据式 注件VV8 . 0式中：塑件与浇注系统的体积（）件V3cm 注射机的注射量（）注V3cm0.8最大注射容量的利用系数已知：=1.08; 件V2103cm3200Vcm注则30.80.8 200160VcmV注件所以符合条件。6.2.2 锁模压力的校核锁模压力的校核锁模力是在成型时锁紧模具的最大力，用于实现动、定模紧密闭合保证塑料制品的尺寸精度，尽量减少分型面处的溢边（或毛边）厚度和确保操作者的人身安全。因此，成型时高压熔融塑料在分型面上显现的涨力（或称推力）应小于锁模力。 mKAPF锁/1000（KN） 式中: 注射机的额定锁模力（KN）锁FA制品和分流道在分型面上的投影面积（）2cm型腔的平均压力（Mpa） ，一般取 35MpamP安全系数，通常取 K=1.11.2K已知：K=1.2，30mPMpa 1.2 30 29252.9 10001072.31200mKAPKNKN所以满足要求。型号SZ200/1000拉杆内间距（mm）355 385结构型式卧式移模行程（mm）350理论注射容量（cm）200最大模具厚度（mm）400螺杆直径（mm）42最小模具厚度（mm）230注射压力（Mpa）150锁模形式液压注射速率（g/s）120模具定位孔直径（mm）125塑化能力（kg/h）45喷嘴球半径（mm）SR15螺杆转速（r/min）10150:喷嘴口孔径（mm）锁模力（KN）1200笔筒抽屉模具设计146.2.3 注射压力的校核注射压力的校核注射压力是成型时柱塞或螺杆施于料筒内熔融塑料上的压力。常取 70150Mpa。注成PP式中：塑件成型所需要的注射压力（Mpa） ，一般取 100MpaP成P注所选注射机的额定注射压力（Mpa）已知；P =150Mpa100PMpa成注所以满足要求6.2.4 注射速率注射速率注射速率即注射过程中每秒钟通过喷嘴的塑料容量。常取 3358 mm/s.6.2.5 模具闭合厚度的校核模具闭合厚度的校核模具闭合时的厚度在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其关系按下式校核HminHmHmax式中Hmin注射机允许的最小模具厚度（mm） Hm模具闭合厚度（mm） Hmax注射机允许的最大模具厚度（mm）已知：； min200Hmmmax400Hmm398mHmm所以满足要求常州工学院毕业设计15第第 7 章章 成型零件的设计成型零件的设计7.1 型腔分型面的设计型腔分型面的设计合理地选择分型面，有利于制品的质量提高、工艺操作和模具的制造，因此，在模具设计过程中是一个不容忽视的问题：选择分型面一般根据以下的原则选取：（1）分型面的位置要不影响制品的精度和外观（2）尽量简单，避免采用复杂形状，使模具制造增加困难（3）要尽量有利于塑料制品的脱模和抽芯（4）有利于浇注系统的合理设置（5）尽可能与料流末端重合，以利于系统排气7.2 排气槽的设计排气槽的设计该注射模属于中小型模具，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，已能满足要求，故不再考虑排气槽。7.3 成型零件的设计成型零件的设计7.3.1 凹模的结构设计凹模的结构设计考虑到注塑零件的结构和模具的加工，凹模结构采用整体式，其特点是牢固，不易变形。7.3.2 型芯结构设计型芯结构设计主型芯采用局部嵌入固定。其特点是节约模具钢的便于加工。7.3.3 成型零件工件尺寸成型零件工件尺寸（1）型腔与型芯的尺寸计算型腔内径尺寸计算Dm=（D+DQ-3/4*） （mm） z式中：Dm型腔内径 （mm）D制品的最大尺寸（ mm）Q塑料平均收缩率（） 取 0.5 % 制品公差 3/4系数，可随制品精度变化。一般取 0.50.8 之间。若制品偏差大则取小值，若制品偏差小则取大值模具制造公差，一般取 （1/61/4） z零件的长度最大尺寸为 D =207mm，取 4 级精度，查得=0.82,则1=（207+207 0.005-0.75 0.82）=207.420mmMD0.1150.115零件的宽度最大尺寸 D =152mm，同样查得=0.62,则2=（152+152 0.005-0.75 0.62）=154.314mmMD0.1000.100型芯径向尺寸的计算模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定的,与型腔径向尺寸的计算原理一样,分为两个部分来计算:3114ZmdDDQmm 笔筒抽屉模具设计16式中: dm型芯外径尺寸（mm） D1制品内径最小尺寸（mm）其余的符号含义同型腔计算公式零件内径长度最大尺寸 d =197mm, =0.821=（197+197 0.005+0.75 0.82）0.115 = 198.3700.115mmMd零件内径宽度最大尺寸 d =147mm，=0.62mm2 =（147+147 0.005+0.75 0.62） 0.115=148.1990.115mmMd型腔深度尺寸计算模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所决定的，设制品高度名义尺寸为最大尺寸，其公差为负偏差。型腔深度名义尺寸为最小尺寸，其公差为正偏差+。z 1123ZMHhhQmm式中:型腔深度尺寸（mm）MHh1制品高度最大尺寸（mm）最大尺寸 h1=52mm, =0.32=（52+52 0.005-0.667 0.32） = 52.047mmMH0.0740.074型芯高度尺寸计算模具型芯的高度尺寸是由制品的深度尺寸决定的，假设制品深度尺寸 H1 为最小尺寸，其公差为正偏差+，型芯高度尺寸为最大尺寸，其公差为负偏差-。根据有关z的经验公式：（mm） 01123ZMHHH Q式中: 型芯高度尺寸（mm）MHH1制品深度最小尺寸（mm）其余公式中字母的含义同前面的含义深度最小尺寸=48.5mm, =0.281H=（48.5+48.5 0.005+0.667 0.28） =48.955mm1H0.620.62（2）型腔壁厚与底板厚计算注射成型模型壁厚得确定满足模具刚度好、强度大和结构轻巧、操作方便等要求。在塑料注射充型过程中，塑料模具型腔受到熔体的高压作用，故应有足够的强度、刚度。否则可能因为刚度不足而产生塑料制件变形损坏，也可能会弯曲变形而导致溢料和飞边，降低塑料的尺寸精度，并影响塑料制品的脱模。从刚度计算一般要考虑下面几个因素：使型腔不发生溢料，PS 不溢料的最大间隙为 0.05。保证制品的顺利脱模，为此，要求型腔允许的弹性变形量小于制品冷却固化收缩量。保证制品达到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求比较高的精常州工学院毕业设计17度，这就要求模具型腔有很好的刚度。经验数据：A.矩形型腔侧壁厚度的确定：侧壁厚度一般取制品长度（长的边长）或直径 D 的 0.20.5 倍。当型腔为整体1L式，100mm,需要乘以 0.850.9。在 p49Mpa 时，1L mmLS172 . 01因此S=0.2 208 0.9+17=58.6mm取侧壁厚度 60mm 就满足要求。B.矩形型腔底板厚度的确定:因为 p49Mpa, L1.5b查表可得 S =0.08 156=0.08 156=12.3mmh取底板厚度 15mm 就满足要求。7.4 塑件脱模机构的设计塑件脱模机构的设计由于改塑件脱模阻力不大，而顶杆加工简单、更换方便、脱模效果好，因此选用顶杆脱模机构。而中间的部分采用沉头推杆机构。推杆位置的设置采取了以下的原则：（1）推杆设在脱模阻力大的地方（2）推杆位置均匀分布（3）推杆设在塑料制品强度刚度大的地方（4）推杆直径应满足相应的刚度、强度条件，在满足条件的前提下，应尽量选用直径较大的推杆。7.5 复位机构的设计复位机构的设计在顶杆的脱模机构中，顶出塑件后再次合模时（或闭模前） ，必须要求顶杆等元件回复或预先回复到原来的位置。通常采用弹簧推动板复位，但当推顶装置发生卡滞现象时，仅靠弹簧难以保证，常采用复位杆与弹簧并用。本设计具有活动型芯的脱模机构时，必须考虑到合模时互相干扰，应在塑模闭合前使顶杆提前复位，以免定模撞击顶杆，应设置先复位装置。在本次设计的模具中使用弹簧先复位装置，在顶杆固定板上装有弹簧，借弹簧力合复位杆作用，在合模进，使顶出杆先复位，这种方法的特点是结构简单，容易制造，但弹簧容易失效。7.6 脱模力计算脱模力计算矩环形薄壁制品 s/d 0.05 F （N）AktgfSEQl1 . 0)1 ()(cos22式中:r型芯平均半径 （m）S制品壁厚 （m）笔筒抽屉模具设计18E塑料弹性模量 （Mpa） Q塑料平均收缩率 （%）l制品对型芯的包容长度 （m）f制品与型芯静摩擦系数 f=0.10.2脱模斜度 （o） 取 1 m塑料的泊松比 m=0.380.42 系数 =22/（cos2+2cos）1k1k系数 =1+fsincos12k2kA盲孔制品型芯在脱模方向投影面积 （m2）已知： ，mS3105 . 1MpaE3108 . 1005. 0Q，ml050. 02 . 0f112k43. 02029. 0mA F=+0.1 0.029=6052N92*0.0015 1.8 100.005 0.050 cos1 (0.21)(1 0.43) 1tg7.7 侧向分型与抽芯机构设计侧向分型与抽芯机构设计本次设计有一个侧向型芯。所以使用外侧抽芯。7.7.1 斜导柱斜导柱 斜导柱直径 d 与导柱孔应保持 0.51mm 的间隙。7.7.2 导柱倾斜角导柱倾斜角的计算：的计算：斜导柱倾斜角与脱模力及抽芯距有关。角度大则斜导柱所受弯曲力要增大，所需开模力也增大。因此，希望角度小些为好。但是当抽芯距一定时，角度小则使斜导柱工作部分长度及开模行程增大，降低斜导柱的刚性。所以确定斜角值为 15 20。但当抽芯距较大时，可适当增加值以满足抽芯距的要求，这时斜导柱的直径和固定部分长度需要相应增加，这样才能能承受较大的弯曲力。本设计 =18，楔紧块角度为 20。7.7.3 抽心距的计算抽心距的计算 通常抽心距等于侧芯深度加 25mmS=13+4=17mm7.7.4 斜导柱工作部分长度斜导柱工作部分长度L =S/sin18 =5640开模行程H=Sctg18 =5307.7.5 抽拔力的计算抽拔力的计算F1=lhp（fcos-sin）式中： l活动侧芯被塑料包紧的断面周长（m）;h成型芯部分的深度（m）;p制品对侧心的压力,一般取 812Mpa;常州工学院毕业设计19f塑料对钢的摩擦系数,常用 f=0.10.2;侧芯的脱模斜度,常取 =12。:已知 l=132mm, h=13mm, p=10Mpa, f=0.2, =1F1=0.1320.01310106（0.2cos1-sin1）=3132N7.7.6 斜导柱所受弯曲力的计算斜导柱所受弯曲力的计算P=/cos式中： P弯曲力Q抽拔阻力（与抽拔力大小相等,方向相反）斜导柱的倾斜角P=3132/cos18=3293N7.7.7 斜导柱直径的计算斜导柱直径的计算d= 31 . 0弯pl式中： p最大弯曲力；l斜导柱有效工作长度；弯弯曲许用应力，对碳钢可取 137Mpad=23.79mm取标准斜导柱的公称直径为 25。7.8 导向机构的设计导向机构的设计导向机构的主要作用是为保证在模具闭合后，动、定模板位置准确；在模具装配过程中也起了定位的作用，合模时候，引导动、定模板准确闭合，能够受一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。本次模具的导向机构采取导柱导向，导柱的结构采取带头导柱的结构形式。带头导柱结构简单，加工方便，在导柱的末端配以导向套给以配合。导柱的直径标准模架所规定的。从标准模架中可以看出，导柱采用了 4 条。导柱、导套的材料全部采用 T8A，导柱、导套的配合形式见模具的装配图。笔筒抽屉模具设计20第第 8 章章 浇注系统的设计浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。浇注系统设计好坏对制品性能，外观和成型难易程度影响颇大。根据注塑件的要求及模具的结构等方面来考虑选择浇注系统。设计原则：（1）能顺利地引导熔融塑料充满型腔，不产生涡流，又有利于型腔内气体的排出。（2）在保证成型和排气良好的前提下，选取短流程，少弯折，以减小压力损失，缩短填充时间。（3）尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯位移或变形。（4）浇口料容易清除，整修方便，无损制品的外观和使用。（5）浇注系统流程较长或需要开设两面个以上浇口时，由于浇注系统的不均匀收缩导致制品变形，应设法防止。（6）在一模多腔时，应使各腔同步连续充浇，以保证各个制品一致性。（7）合理设置冷料井、溢料槽，使冷料不得直接进入弄腔及减小毛边的负作用。（8）在保证制品质量良好的条件下，浇注系统的断面和长度应尽量取小值，以减小对塑料的占用量，从而减小回收料。8.1 主流道的设计主流道的设计断面形式:截面形状采取圆形，这种形状热量损失小，流动阻力小，效果最佳，但加工较难。注射机的喷嘴头部与主流道衬套的凹下的球面半径 R 相接触，二者必须匹配，无漏料。一般要求主衬套球面半径 R 比喷嘴球面半径大 12mm，主流道进口直径 d 比注1射机喷嘴出口直径 d 应大 0.51mm.其作用：一是补偿喷嘴与浇注道的对口误差；二是使喷嘴与主衬套球面配合良好。为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，其半锥角 a=24，表面粗糙度应有 Ra=0.8 以上。主流道出口应做成圆角，圆角半径 r=0.30.5mm 或 r=d /8.2为减少压力损失，主流道长度尽可能短些，常取 L60mm。如下表所示：表表 8-1 浇注套形式参数表浇注套形式参数表d主流道小端直径喷嘴口直径+（0.51）SR主流道球面直径喷嘴球面半径+（12）h球面配合高度35a主流道锥角26L主流道长度尽量60D主流道大端直径d+2tg2a因此：取常州工学院毕业设计21喷嘴球面半径为 15mm （见上注射机技术参数）主衬套球面半径 R 取 16mm主流道进口直径 d 取 4.5mm1主流道出口直径 d 取 6mm28.2 浇口的设计浇口的设计由于产品形状和设计需要，采用直接浇口。直接浇口是直接和主流道连接，由主流道直接进料。它可以做成顶浇口和中心浇口。由于浇口尺寸大，熔体压力损失小，流动阻力小，进料快，容易成型，适用于任何塑料，常用于成型单腔模，大而深的壳型制品。因为流程短，压力传递好。熔体从上端流向分型面（低端） ，故有利于排气和消除接痕。因此，直接浇口适用范围广。直接浇口于制品连接处的直径为制品厚度的 2 倍。若此处直径不够大，会使熔体流动摩擦剧增，产生暗斑和暗纹；若直径过大，则冷却时间加长，流道凝料增多易产生缩孔。直接浇口的缺点是由于浇口处熔体固化慢，容易造成成型周期长，产生过大的残余应力，在浇口处易产生裂纹。浇口凝料切除后制品的疤痕较大。直接浇口进、出口端直径 d 、d 可以由主浇道的尺寸决定。12笔筒抽屉模具设计22第第 9 章章 塑料温控系统设计塑料温控系统设计在注射工艺过程中，模具的温度直接影响着制品质量和注射周期，各种塑料的性能、成型工艺要求的不同相应的模具对温度的要求也不同，PS 在注射成型进所需要的模具温度为 4060，对于任何塑料制品，模具的温度的波动较大都是不利的，过高的模具温度会使塑料制品在冷却脱模后发生变形，延长冷却时间降低生产率，为了避免这种现象的发生，就必须采取模具温度调节系统。塑料传给模具的热量：Q=n m C （T1-T2）式中: Q单位时间内塑料传给模具的热量 KJ/h;n每小注射的次数;m每次注射的塑料量,包括浇江系统（kg）;C塑料的比热容（J/kg） ；T1熔融塑
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