矿泉水瓶盖内螺纹注塑模具设计-一模四腔旋转脱模
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矿泉水瓶盖内螺纹注塑模具设计-一模四腔旋转脱模,矿泉水,瓶盖,螺纹,注塑,模具设计,一模四腔,旋转,脱模
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摘 要本次毕业设计的主要任务是对内螺纹瓶盖模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产内螺纹瓶盖的塑件产品，以实现自动化提高产量。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。本次设计的主要难点有：由于塑件为内螺纹瓶盖内壁上有螺纹，考虑自动脱螺纹机构，因而模具结构较复杂，为了提高零件的表面质量，采用单分型面潜伏浇口设计。关键词：注塑模；内螺纹瓶盖；单分型面；潜伏浇口AbstractThis graduation design is the main task of the internal screw thread bottle cap mould design, also is to design a pair of injection mold for manufacturing the plastic screw thread bottle cap in product, in order to realize the automation to increase production. The subject from the product structure craft, specific die structure, the mould of gating system, molding part of the structure, the ejector system, cooling system, selection of injection molding machine and related parameters of checking, there are detailed design. The main difficulties of this design are: due to the plastic parts of screw thread bottle cap in outside wall have threaded, consider automatically take off thread mechanism, and the die structure is relatively complex, in order to improve the surface quality of parts, with double parting surface gate setKey words: injection molding；screw cap；inside the double parting surface；point gate 目 录摘 要3Abstract1第1章 绪论4第2章 产品技术要求和工艺分析52.1 产品技术要求52.1.1产品设计图52.1.2 产品技术要求62.2 塑件的工艺分析62.2.1塑件结构工艺性62.2.2塑件成型工艺性要求62.3塑件材质特性62.4成型工艺性7第3章 注射成型机的选择与成型腔数的确定83.1注射成型机的选择83.1.1 估算零件体积和投影面积83.1.2锁模力83.1.3选择注射机及注射机的主要参数83.2成型腔数的确定9第4章 浇注系统的设计104.1分型面位置的确定104.2确定型腔数量及排列方式114.3浇注系统的设计114.3.1浇口设计124.3.2主流道的设计124.4模具的结构形式134.5 凹模的结构设计144.6凸模的结构设计14第5章 模具成型零件的工作尺寸计算16第6章 排气系统的设计196.1排气不良的危害196.2排气系统的设计方法19第7章 导向与脱模机构的设计207.1导向机构的作用和设计原则207.1.1 导向机构的作用207.1.2 导向机构的设计原则207.2导柱、导套的设计207.2.1导柱的设计207.2.2 导套的设计217.2.3 导向孔的总体布局217.3脱模推出机构的确定227.3.1推杆横截面直径的确定227.3.2推出机构22第8章 冷却系统设计248.1冷却系统的设计原则248.2 冷却水体积流量248.3 冷却管道直径的确定258.4 冷却回路所需的总表面积258.5 冷却回路的总长度258.6 冷却水道的结构25第9章 其它结构零部件的设计及校核27第10章 脱内螺纹机构2910.1脱螺纹机构的设计2910.1.1脱螺纹的形式2910.1.2旋转脱螺纹扭距的计算2910.1.3对主流道凝料能否脱出的校核3010.1.4止转装置的设计3110.1.5驱动装置和传动装置的设计和计算31结 论37参考文献38附录1 装配图40致 谢41第1章 绪论随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。本次毕业设计的主要任务是对内螺纹瓶盖模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产内螺纹瓶盖的塑件产品，以实现自动化提高产量。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过模具设计表明该模具能达到内螺纹瓶盖的质量和加工工艺要求。 针对内螺纹瓶盖的具体结构，通过此次设计，使我对模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、CAE等技术，在提高工作效率的目的同时也提高了自己在软件方面的技能。在一次性注射器推筒模具设计过程中，主要应用UG进行了产品3D结构的绘制；包括分形面、浇注系统，冷却系统等的设计；应用AutoCAD是最常用的工程制图软件，由3D软件生成的工程图纸不规范，所以后期需要导入AutoCAD进行完善。本说明书为内螺纹瓶盖模具设计说明书，是根据大量手册上的设计过程及相关工艺编写的。编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法。本说明书在编写过程中，得到老师和同学的大力支持和热情帮助，在此谨表谢意。由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。40第2章 产品技术要求和工艺分析2.1 产品技术要求2.1.1产品设计图 图2.1 产品3D图图2.2 产品2D图2.1.2 产品技术要求塑料零件的材料为PS塑料（聚苯乙烯），生产量较大，属于中大批量生产。表面要求无痕，表面粗糙度Ra3.2。 未注倒角R0.5，未注尺寸公差取MT5级精度。可查表-常用材料模塑件公差等级和选用（GB/T14486）、表-模塑件尺寸公差表（GB/T14486）。 2.2 塑件的工艺分析2.2.1塑件结构工艺性 内螺纹瓶盖见产品设计图，材料为PS，属于圆柱件，整体尺寸D32mm30mm，在盖的底部有螺纹结构。要求表面光滑，无飞边。内螺纹瓶盖的结构类似于普通的注射模，使用方法也大致相同，但是为了提高生产效率，模具采用自动托螺纹机构。2.2.2塑件成型工艺性要求1. 该塑件尺寸较小，要求塑件表面精度等级较高，其表面要求光洁美观，其工作面成型时不允许有浇口、顶杆痕迹，开模时要求不被定模型芯拉裂或者拉变形。所以采用的浇口形式要保证其表面精度。2. 该塑件为大批量生产。为了加工和热处理，降低成本，该塑件采用活动镶件的结构，简化结构，降低模具的成本。3. 为了提高生产效率，模具采用自动托螺纹机构2.3塑件材质特性 此内螺纹瓶盖是采用 PS塑料（聚苯乙烯）注塑成的。查相关手册可知：PS（聚苯乙烯系塑料）是指大分子链中包括苯乙烯基的一类塑料，包括苯乙烯及其共聚物，具体品种包括普通聚苯乙烯（GPSS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、可发性聚苯乙烯（EPS）和茂金属聚苯乙烯（SPS）等。 PS塑料（聚苯乙烯） 英文名称:Polystyrene 比重：1.05克/立方厘米 成型收缩率：0.6-0.8% 成型温度：170-2502.4成型工艺性1. 无定形料，吸湿小，不须充分干燥，不易分解，但热膨胀系数大，易产生内应力.流动性较好，可用螺杆或柱塞式注射机成型。2. 宜用高料温，高模温，低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔变形。3. 可用各种形式浇口，浇口与塑件圆弧连接，以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大，顶出均匀.塑件壁厚均匀，最好不带镶件，如有镶件应预热。PS被广泛应用于光学工业中，这是因为它有良好的透光性所致，可制造光学玻璃和光学仪器，也可制作透明或颜色鲜艳的，诸如灯罩、照明器具等。表2.1 PS注射成形的工艺参数注射机类型螺杆转速/（r/min）喷嘴料筒温度模具温度注射压力/Mpa保压压力/Mpa注射时间/s保压时间/s冷却时间/s成形周期/s形式温度前段中段后段螺杆式3060直通式1701901802002002201601704080701205060052060155040120柱塞式直通式1701901802001902201501705070701004050051560155040120第3章 注射成型机的选择与成型腔数的确定3.1注射成型机的选择 3.1.1 估算零件体积和投影面积用UG建模分析知塑件体积为体积：V=2.512cm3，单个投影面积为： A=1017mm3，由于此模具浇注系统采用潜伏浇口，其浇注系统凝料较小，浇注系统的体积为10cm3 ，由于采用的是一模四腔，则：V总=4 x V塑 +V浇=4X 2.5+10=20cm33.1.2锁模力计算其所需锁模力为：F锁 =AP型=（4x1017+200）30MpX0.001=11=28KN 3.1.3选择注射机及注射机的主要参数由此考虑塑件大批量生产，以及以上的从温度、压力、时间方面考虑，查表得：初步选用注射机HTF110X1B。 型号单位1101A1101B1101C 参数螺杆直径mm343640理论注射容量cm3131147181注射重量PSg119134165注射压力Mpa206183149注射行程mm144螺杆转速r/min0215料筒加热功率KW5.7锁模力KN1100拉杆内间距(水平垂直)mm400400允许最大模具厚度mm410允许最小模具厚度mm160移模行程mm340移模开距(最大)mm750液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW13油箱容积l210机器尺寸(长宽高)m4.71.31.85机器重量t3.4最小模具尺寸(长宽)mm2802803.2成型腔数的确定以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%计算： =12.39 式中： N-型腔数 S-注射机的注射量（g） W浇-浇注系统的重量（g） W件-塑件重量（g） 因为，N=2.394根据具体情况分析，此模具型腔选一模四腔较为合理。第4章 浇注系统的设计4.1分型面的选择如何设计分型面，有利于顺利脱模。保证塑件的外观质量和结构完整，择分型面时一般应遵循以下几项原则：1. 保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则，需要有足够的脱模斜度，才能保证塑件不被脱模是划伤塑件表面。2. 使塑件外形美观，容易清理 3. 尽可能的避免设计抽芯机构 塑料注射模具，如果采用了抽芯机构，需要增加设计成本，加工成本等，也不利于保证模具的强度，刚度，生产寿命等。4. 尽量保证分型面更加的容易加工， 力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面最好和模具的脱模方向垂直，这样不但有利于顺利的脱模，更使得模具分型面容易加工。5. 抽芯机构的行程尽可能的短距离 抽芯机构的运动距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。6. 有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭。综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。本零件的分型面在零件的最大轮廓面上，如图4.1:图4.1 分型方案4.2确定型腔数量及排列方式表4.1 单型腔、多型腔的优缺点及适用范围类型优点缺点适用范围单型腔模具塑件的精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短。塑料成形的生产率低，塑件的成本高。塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。多型腔模具塑料成形的生产率高，塑件的成本低。塑件的精度低；工艺参数难以控制；模具结构复杂；模具制造成本高，周期长。大批量、长期生产的小型塑件。当塑件分型面确定之后，就需要考虑是采用单型腔还是多型腔模。由表2可以看出多型腔的适用于大批量生产，因此采用一模四腔，平衡分布。设计流道时，充分考虑了流动的平衡。4.3浇注系统的设计4.3.1浇口设计浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、潜伏浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。由PS的成型工艺性可知：成形收缩范围及收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强；流动性极好，易于成形；热容量大，注射成形模具必须设计能充分进行冷却回路，注意控制成形温度。料温低时方向性明显，尤其是低温、高压时更明显。聚丙烯成形的适宜模温为80左右，不可低于50，否则会造成成形塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲和变形。 根据分析、PS的成型工艺性、产品对外观的要求、产品的形状结构特点和模具的优化，但根据2.2模具确定为一模四腔，采用在滑块分型面上的潜伏浇口，位置在塑件翼状结构的两侧。设计流道时，充分考虑了流动的平衡。在定模座板上设计有拉料机构，开模时，流道凝料会从浇口套和定模板中被拉出，待滑块开模后自动落下。4.3.2主流道的设计注意事项：1定位圈须沉入模胚，以支承模具部分重量。2定位圈高出模胚，以作啤塑时模具装入注塑机定位之用。3定位圈直径通常作直径.mm，比注塑机装置孔直径小.，方便装模。4唧咀通常做成直径mm。5唧咀配注塑机射咀比射咀端部大 。主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压塑料的溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大1-2mm；主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.5-1mm，常取4-8mm，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜过大，一般取12。浇注系统设计4.4模具的结构形式模具结构为单分型面注射模，如图4.2所示：图4.2 单分型面注射模模具结构4.5 凹模的结构设计凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁镶嵌式5种。总体上说，整体是强度、刚度好，但不适于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，是复杂型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但刚度较差易于在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹，模具结构复杂。由于该模具结构一般，凹模板加工量不打，所以凹模板采用镶嵌式。4.6凸模的结构设计 凸模用于成型塑件的内表面，又称型芯、阳模。凸模按结构分为整体式和镶拼组合式两类。由于凸模的加工相对凹模容易，所以大多数的凸模是整体式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一体。此因该凸模设计成镶嵌式。如图：图4.3 镶嵌式第5章 模具成型零件的工作尺寸计算工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下几个方面7：1. 成形收缩率：在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为=(Smax-Smin)Ls 式中：为塑件收缩波动而引起的塑件尺寸误差（mm）； Smax为塑料的最大收缩率（%）； Smin为塑料的最小收缩率（%）； 为塑件尺寸（mm）。一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。2. 模具成形零件的制造误差：实践证明，如果模具的成形零件的制造误差在IT7IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。3. 零件的磨损：模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6，而大型零件，应在1/6之下。4. 模具的配合间隙的误差：模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度。综上所述，在模具型腔与型芯的设计中，应综合考虑各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿值应在试模后进行逐步修订。通常凹模、凸模组成的模腔工作尺寸简化后的计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。其中平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成形零件制造公差、磨损量都为平均值的计算，公式如以下：1. 凹模的內形尺寸： 式中：为型腔內形尺寸(mm)； 为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸； K为塑料平均收缩率(%)，此处取0.6%；s为塑件公差，查表知PS塑件精度等级取5级；塑件基本尺寸在1418mm公差取0.38mm；在1824mm范围内取0.44mm，在3040mm范围内取0.56mm塑件基本尺寸在4050范围内其公差取0.64mm。所以型腔尺寸如下： 型腔深度的尺寸计算： 式中：凸模/型芯高度尺寸(mm)； 为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸； s 、K 含义如（1）式中。 2. 凸模的外形尺寸计算： 式中：凸模/型芯外形尺寸(mm)； 为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸； s 、k含义如（1）式中。所以型芯的尺寸如下： 型芯的深度尺寸计算： 式中：为凸模/型芯高度尺寸(mm)；为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；s 、k含义如（1）式中。三个型芯的高度分别为： 第6章 排气系统的设计从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。排气系统的设计相当重要。 6.1排气不良的危害1. 增加熔体充模流动的阻力，是型腔充不满；2. 在制品上呈现明显可见的熔接缝，其力学性能降低；3. 滞留气体时塑件产生质量缺陷；4. 型腔内气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解；5. 由于排气不良，降低了充模速度。6.2排气系统的设计方法1. 利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关；2. 对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气；3. 利用顶杆与孔的配合间隙排气；4. 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气；5. 在熔合缝位置开设冷料穴本模具可以利用配合间隙排气，通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，这里不再单独设计排气槽。第7章 导向与脱模机构的设计7.1导向机构的作用和设计原则 7.1.1 导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。其具体作用有：1. 定位作用2. 导向作用3. 承载作用4. 保持运动平稳作用 5. 锥面定位机构作用 7.1.2 导向机构的设计原则1. 导柱（导套）应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度和防止模板发生变形；2. 导柱（导套）的直径应根据模具尺寸选定，并应保证有足够的抗弯强度；3. 导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求；4. 导柱和导套应有足够的耐磨性；5. 为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但有时也要装在定模板上，这就要根据具体情况而定。7.2导柱、导套的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/h6级配合。7.2.1导柱的设计 导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦,故导柱采用加油槽的阶梯式导柱 其示意图如下：图7.1 导柱7.2.2 导套的设计由于导柱已选定，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套. 其示意图如下：图7.2 导套7.2.3 导向孔的总体布局 导向零件应合理地均匀分布在模具的四周围或靠近边缘的部位，其中心距模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。根据手册推荐值选定的导柱分布情况如下图所示： 图7.3 导向孔总体布局7.3脱模推出机构的确定 本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆顶出形式。 7.3.1推杆横截面直径的确定根据该塑件和模具的结构特点，在开模后塑件的在型芯收缩产生包紧，反而会松开，故脱模力较大，所以选推杆在保证强度的前提下应该尽可能的大的所以直径为 d=5mm，在零件的中心位置推出产品。7.3.2推出机构 零件由于有内螺纹，采用自动托模结构， 所以采用马达在外围转动链条，链条带动模具上的轴和齿轮，轴与动模芯相接，固带动模芯，推板通过弹簧弹起，顶出盖零件，以达到脱模。 图7.4 自动脱内螺纹系统第8章 冷却系统设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和粘模；温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模温不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种，由于该模具的模温要求在80以下，有是小型模具，所以无需设置加热装置，仅需要设置冷却系统即可。8.1冷却系统的设计原则1. 冷却回路数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大；2. 冷却通道的布置应合理；3. 冷却回路应有利于降低冷却水进、出口水温的差值；4. 冷却回路结构应便于加工和清理；5. 冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等；6. 冷却水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影响塑件的精度8.2 冷却水体积流量查表3-4-1成型PS塑料的模具平均工作温度为60，用常温20的水作为模具冷却介质，若出口温度25，每次注射质量为0.0323kg，注射周期为60s。查表3-4-2，取PS注射成型固化时单位质量放出热量取h=3.5105J/kg。代入公式：8.3 冷却管道直径的确定根据冷却水体积流量V查表可初步确定冷却管道直径为6mm，冷却水速度v=1.66m/s。冷却水孔的直径也可根据制件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2mm时，水孔直径可取610mm可，二者结论一致。8.4 冷却回路所需的总表面积与冷却水温度有关的物理系数=7.5，冷却水的表面传热系数为：查表成型ABS塑料时模具温度应在4080，因此模具成型表面的平均温度按40计算。则冷却回路所需总表面积：8.5 冷却回路的总长度冷却回路总长度可用下式计算：计算结果可以看出，由于生产塑件所需冷却水体积流量很小，对应冷却管道长度也很短。在设计时可以不考虑冷却系统设计。但生产任务为大批量，为了降低冷却时间，缩短生产周期，提高生产率，可以在模板上设计几条冷却水管，以便在生产中灵活调整和控制。8.6 冷却水道的结构由于该塑件体积比较大，由于成型部分在滑块上，所以水道采用直水道直径为8mm，在滑块上开设8条冷却水道其分布如下图：图8.1 冷却水道结构图第9章 其它结构零部件的设计及校核模架技术的标准，是指在模具设计中和制造中所应遵循的技术规范、基准、和准则。它具有以下定义：1. 减少了模具设计者的重复性工作；2. 改变了模具制造行业“大而全，小而全”的生产局面，转为专业生产；3. 模具的标准化是采用CAD/CAM技术的先决条件；4. 有利于模具技术的国际交流和模具出口。根据实用模具设计与制造手册表2-86的注射模模体组合形式而选模架，它适应于单分型面的模具的推件板的推出机构13。模宽B1=330mm，模长L=350mm；模板A=50mm，材料45钢；模板B=90mm，材料45钢；垫块C=200mm，材料45钢； 最大注塑量效核 材料的利用率为500/840=0.60，符合注塑机利用率在0.30.80的要求。注射压力的效核 所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，PS塑件的注塑压力一般要求为40110MPa，所以该注塑机的注塑压力符合条件。锁模力效核 高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分形面分开的胀模力，此力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积。胀模力必须小于注塑机额定锁模力。型腔压力Pc可按下式粗略计算：Pc=kP（MPa） 式中：Pc为型腔压力，MPa； P为注射压力，MPa； K为压力损耗系数，通常在0.250.5范围内选取。所以 ， Pc=KP=（4x1017+200）30MpX0.001=128MPa，型腔压力决定后，可按下式校核注塑机的额定锁模力： TKPcA 式中：T为注塑机的额定锁模力，KN； A为塑件和流道系统在分形面上的投影面积，mm2； K为安全系数，通常取1.11.2； KpcA=（4x1017+200）30MpX0.001=128MPa 所以T=1100KN KPcA成立，即该注塑机的锁模力符合要求。模具安装尺寸校核 模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距，必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用压板固定。开模行程的效核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于单分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核：SH1+H2+（510）(mm) 式中：S为注塑机的最大行程（此模具中为340mm）； H1为塑件的脱模距离（此模具中为20mm）； H2为包括流道在内的塑件高度（此模具中为90mm）；所以上式成立（110340），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机符合要求。第10章 脱内螺纹机构10.1脱螺纹机构的设计10.1.1脱螺纹的形式在本设计中采用的是开模时齿条带动锥齿轮传动，再由锥齿轮带动螺纹型环转动，使得塑件的螺纹部分被脱出。10.1.2旋转脱螺纹扭距的计算根据得出对于薄壁内螺纹塑件，旋转脱模所需最小扭距由下式计算：Mmin= (2-7a)式中E塑料的拉伸弹性模量，MPa塑料成型平均收缩率，%t螺纹塑料的平均壁厚，r螺纹型芯或型环的中半径，L螺纹型芯或型环螺纹段的长度，塑料与钢材之间的摩擦因数S螺距，螺纹升角，螺纹形状因子，由螺纹类型决定由得出螺纹形状因子可由下式计算=h/cos (2-7b)式中h螺纹型芯或螺纹型环的螺纹工作高度，螺纹牙尖角之半，已知E=1.61.710MPa =2%t=2L=9.82r=27.00S=4.0=0.50=20=15h=9.82 Mmin=2.4105N旋出螺纹型芯所需的实际扭距Mco(N)：Mcomin=Mmin (2-7c)式中由试验确定之系数，一般旋出螺纹型环所需的实际扭距约等于最小扭距。10.1.3对主流道凝料能否脱出的校核主流道凝料能否脱出要看浇口处塑件对型芯的力是否大于凝料的扭转力，只有当力大于扭转力时主流道的凝料才能旋转脱出螺纹，最后随塑件脱出。对于厚壁内螺纹塑件，旋转脱模所需的最小扭距由下式得出： (2-7d)式中E塑料的拉伸弹性模量，MPa塑料成型平均收缩率，%r螺纹型芯或型环的中半径，L螺纹型芯或型环螺纹段的长度，塑料与钢材之间的摩擦因数S螺距，螺纹升角，厚壁螺纹塑件无量纲特征因数，对于内螺纹塑件= (2-7e)塑件的泊松比R塑件内螺纹的外半径，r0塑件外螺纹的内半径，已知R=6r0=5.67=0.43=6+5.67/(6-5.67)+0.43=18.13螺纹形状因子，由螺纹类型决定。螺纹形状因子可由下式计算 式中h螺纹型芯或螺纹型环的螺纹工作高度，螺纹牙尖角之半，已知E=1.61.710MPa =2%l=4.00r=5.80S=1.5=0.50=20=15h=4.00所以 Mmin=6778.32 N又由于r=5.80，所以旋出主流道凝料所要的力为 所以塑件对型芯的力大于凝料的扭转力，主流道的凝料能够旋转脱出螺纹，最后随塑件脱出。10.1.4止转装置的设计在塑件内的顶面设计一圈防转齿，使型芯和塑件之间没有转动，只是螺纹型环从塑件上脱出。10.1.5驱动装置和传动装置的设计和计算在本次设计中，我采用的靠开模力来带动齿条移动，然后带动锥齿轮尾端的齿轮转动，从而带动锥齿轮传动，再由锥齿轮带动螺纹型环和圆头冷料穴转动，使得塑件和流道凝料旋转脱出，再在顶杆的作用下脱落。（1） 圆锥齿轮传动的校核在本次设计中，采用的直齿圆锥齿轮的大端模数为3.5，压力角为20。小齿轮的齿数为20采用20CrMnTi渗碳淬火回火HRC=62；大齿轮的齿数为28采用20Cr渗碳淬火回火HRC=57； 根据2得一对钢制直齿圆锥齿轮的齿面接触强度验算公式为H= (2-7l)式中Re为齿宽和齿宽系数之比，齿宽系数一般取0.250.3b齿轮的齿宽，K载荷系数u齿数比，对于单级直齿圆锥齿轮传动，一般u为13H许用接触应力，MPaH=Hlim/SH=1440/1.1=1309MPa其中Hlim试验齿轮的接触疲劳极限，可由得。SH齿面接触疲劳安全系数，可由得。已知T1=2082.55272=1.124105N齿轮按8级精度得K=1.2 b1=24u=28/20=1.4 b2=26Re=96 H=1286MPa又因为H=Hlim/SH=1309MPa1286MPa根据得钢制齿轮传动的轮齿弯曲强度验算公式 (2-7i)已知T1=1.124105N齿轮按8级精度K=1.5b=24z1=20 z2=28m=3.5YF1=2.91 YF2=2.64所以F1=21.51.1241052.91/(243.520) =167MPaF2=21.51.1241052.64/(243.528) =108MPa =380/1.3=292 MPa167MPaF2=360/1.3=277MPa108MPa由此得出轮齿弯曲强度满足。（2） 齿圆柱齿轮的校核与型环相连的两小齿轮采用软齿面，齿轮为40Cr表面淬火，齿面硬度HRC54齿数为22模数为3.0与两小齿轮啮合的大齿轮是非标齿轮，齿轮为35SiMn表面淬火，齿面硬度HRC45，齿数为34模数为3.0根据2得钢制齿轮传动的齿面接触强度验算公式为 (2-7g)式中u大齿轮与小齿轮的齿数比T1小齿轮上的转距，NK载荷系数b齿宽，a中心距，H许用接触应力，MPa H=Hlim/SH (2-7i)Hlim试验齿轮的接触疲劳极限，可由2得。SH齿面接触疲劳安全系数，可由2得。 H= 1130/1.1=1027MPa 已知T1=2082.5527=5.62104N齿轮按8级精度得K=1.5 b1=3.010=30a=84u=34/22=1.545 b2=52H=691MPa1027MPa所以满足齿面接触强度根据2得钢制齿轮传动的轮齿弯曲强度验算公式 (2-7i)已知T1=5.62104N齿轮按8级精度K=1.5b=3.010=30z1=22 z2=34m=3.0 YF1=2.84 YF2=2.52所以F1=21.55.621042.84/(303.022) =81MPa =72MPa (2-7j)=320/1.3=246MPa81MPaF2=240/1.3=200MPa72MPa由此得出轮齿弯曲强度满足。（3） 齿轮齿条的校核塑件的型环高度为15，螺距为4，则齿轮(1,2)要旋转15/4=3.75圈才能脱出塑件，根据传动比可以得出中间的大齿轮要旋转3.7522/34=2.43圈，同时可以得出经过直齿圆锥齿轮后要2.4320/28=1.733圈才可以脱出塑件。在本次设计中，与齿条啮合的圆柱齿轮采用软齿面，齿轮为20Cr渗碳淬火回火，HRC=56，齿数为25，模数为3.0，则d为75，旋出塑件齿条经过的距离为751.733=130。可以把齿条看做是一个齿轮，周长为130，则D=130/=41.4，所以齿条的齿数最少为41.4/3=14。现在取齿条齿数为20，齿条材料为20CrMnTi渗碳淬火回火，HRC=62。齿轮齿条传动的齿面接触强度验算公式为 (2-7g)式中u大齿轮与小齿轮的齿数比T1小齿轮上的转距，NK载荷系数b齿宽，a中心距，H许用接触应力，MPa H=Hlim/SH (2-7i)Hlim试验齿轮的接触疲劳极限，可由得。SH齿面接触疲劳安全系数，可由得。H= 1340/1.1=1218MPa 已知T1=1.124105N齿轮按8级精度得K=1.5 b=3.0*10=30a=67.5u=25/20=1.25 H=335(2.25) 1.51.124105/(1.253067.5) =1123MPa1218MPa所以满足齿面接触强度齿轮齿条传动的弯曲强度验算公式 (2-7i)已知T1=1.124105N齿轮按8级精度K=1.5b=3.010=30z1=20 z2=25m=3.0 YF1=2.91 YF2=2.72所以F1=165MPa =154MPaF1=Flim/SF (2-7j) =380/1.3=292MPa165MPaF2=360/1.3=277MPa154MPa由此得出轮齿弯曲强度满足。具体设计如下图所示：齿轮齿条旋转脱模机构结 论经过十周的设计，塑模设计基本完成了。从拿到毕业设计任务书起，我查阅了大量书籍、期刊和电子资料，尽可能多的了解目前国内塑料模具行业和PS塑料的现状和发展前景。充分运用自己所学知识、借鉴前人的资料，对给定的塑件进行认真分析，最终确定成型工艺方案。并进一步选择设备、确定模具结构、动作原理分析、计算零件尺寸、推出机构设计。中期检查过后，我对自己的思路和设计做了一些调整，最终确定了整个模具的结构。并涉猎了相关英语资料，翻译了其中一部分。由于模具要求精度高，形状、结构比较复杂。进行设计时，不仅用到模具制造工艺学的知识，而且要用到大量机械制造方面的内容。比如机械制图、机械工程材料、塑性成型设备、公差、计算机制图及UG等。通过这次的设计对以前所学的知识进行了回顾和温习，可以说这次毕业设计是对四年大学所学专业知识的检验和练习。由于所学知识有限且缺乏实际工作经验，难免有不足和错误之处。希望老师给予指正。参考文献1 屈华强. 塑料成型工艺与模具设计M. 北京: 高等教育出版社, 2007.2 李发致编著. 模具先进制造技术M. 北京: 机械工业出版社, 2003.3 齐晓杰编著. 塑料成型工艺与模具设计M. 北京: 机械工业出版社, 2005.4 伍光明,王群,张厚安. 塑料模具设计指导M. 北京: 国防工业出版社, 2008.5 王伯平. 互换性与测量技术基础M. 北京: 机械工业出版社M, 2004.6 李光耀. 浅谈现代模具的设计与制造J. CAD/CAM与制造业信息化, 2010,36(4):20-22.7 YUD, ZHANGR, CHENJ, et al. Research of kn
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