塑料护罩注塑模具设计【中心距50】【全套含CAD图纸】

喜欢就充值下载吧，，资源目录下展示的全都有，，下载后全都有，dwg格式的为CAD图纸，有疑问咨询QQ：414951605 或1304139763 本科毕业设计 基于UG的塑料护罩成型模具设计与优化 摘 要 本课题研究的是基于UG的外形尺寸长宽高为100*50*14mm的塑料护罩的成型模具设计与工艺优化。本设计通过对原料进行成型工艺分析，根据产品的结构特征，设计为单分型面平面分型，一模两腔，平衡式分布，浇注系统采用侧浇口进料，可以有效保证成型。过程中要充分考虑到零件的加工方法，尽量简便精准，并用平均值法进行相关尺寸的计算和校核，注射机初选HTF160卧式注射机，并进行校核。塑件选用大水口CI型标准模架300mm×300mm；型腔和型芯分别采用整体嵌入式和镶拼式设计；冷却系统设计为直流循环式冷却回路，冷却水冷却；排气系统利用模板的配合间隙排气；脱模机构利用推杆推出、弹簧复位杆复位；导向机构采用导柱导套配合导向。采用上述方案进行模具设计，可以保证准确成型。 经过合理的选择工艺参数以及合理的设计模具结构，从而保证了塑件的尺寸精度，并能提高塑件的生产效率。 关键词 注塑模具；成型工艺；结构设计；加工方法 Design and optimization of plastic cup holder mould based on UG Abstract In this paper, the design and process optimization of the plastic cup Trailer forming die based on UG is studied. The first mock exam is designed for the single parting plane, one mold two cavities, balanced distribution, and gating system feeding by side gate. This design can effectively guarantee the molding process. In the process, the processing method of parts shall be fully considered, which shall be as simple and accurate as possible. The average value method shall be used for calculation and verification of relevant dimensions. Htf160 horizontal injection machine shall be initially selected for the injection machine and checked. The large water port CI type standard mold base is selected for the plastic part, which is 300 mm × 300 mm; the cavity and core are respectively designed as a whole embedded type and inlaid type; the cooling system is designed as a DC circulating cooling circuit, which is cooled by cooling water; the exhaust system uses the matching clearance between the inclined roof and the formwork to exhaust; the demoulding mechanism uses the push rod to push out and the spring return rod to reset; the guide mechanism uses the guide pillar guide sleeve to cooperate with the guide. The mold design with the above scheme can ensure the accurate forming. Through reasonable selection of process parameters and reasonable design of die structure, the dimensional accuracy of plastic parts is ensured and the production efficiency of plastic parts is improved. Keywords injection mold；molding process；structural design；processing method 31 目录 1 引 言 5 1.1 国内外注塑模具研究现状综述 5 1.1.1 国内外注塑模具的发展现状 5 1.1.2 注塑模具的发展趋势 6 1.1.3 国内注塑模具存在的问题 6 1.2 护罩的成型现状分析 6 1.3 课题研究的内容及意义 6 2.塑件的工艺分析 8 2.1 塑件的简介 8 2.2 塑件结构工艺性分析 8 2.3 ABS工程塑料的工艺性能分析 9 2.3.1 ABS材料分析 9 2.3.2 ABS和POM的性能指标对比 9 2.3.3 ABS的注射成型工艺过程 10 3 确定成型方案和初选注射机 12 3.1 分型面位置的确定 12 3.1.1 分型面的设计 12 3.1.2 分型面的选取原则 12 3.2 型腔数量和排位方式的确定 13 3.2.1 型腔数目的确定方法 13 3.2.2 型腔的排位方式 13 3.3 注射机型号的确定 14 4 浇注系统的设计 15 4.1 浇注系统的设计原则 15 4.2 主流道的设计 15 （1） 主流道尺寸设计 15 （2） 浇口套设计 15 4.3 分流道的设计 16 4.4 浇口的设计 16 4.5 冷料穴的设计 17 4.6 排气方式的设计 17 5 成型零件的结构设计及计算 17 5.1 成型零件的结构设计 18 5.1.1 型腔的结构设计 18 5.1.2 型芯的结构设计 18 5.2 成型零件钢材的选用 20 5.3 成型零件工作尺寸的计算 20 （1）型腔尺寸的计算 20 （2）型腔深度的计算 20 （3）型芯尺寸的计算 20 （4）型芯高度的计算 21 6 模架及其他零件的选择 21 6.1 模架的选择 21 6.2 其他零件的选择 21 7 导向机构的设计 22 7.1 导柱的设计 22 7.2 导套的设计 23 8 脱模机构的设计 24 8.1 推出方式的确定 24 8.2 脱模力计算 24 8.3 复位机构的设计 25 8.4 垃圾钉（模具垫片）的设计 25 9 冷却系统的设计 26 9.1 冷却介质 26 9.2 冷却系统的简单计算 26 9.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W 26 9.2.2 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 26 10 排气系统的设计 27 11 校核 28 11.1 注射机有关工艺校核 28 （1） 注射量校核 28 （2） 锁模力校核 28 （3） 最大注射压力校核 28 11.2 模具厚度与注射机闭合高度 28 11.3 模架各尺寸的校核 28 （1） 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 28 （2） 模具的开模行程校核 28 12 模具安装、保养、及注意事项 29 12.1 模具的安装 29 12.2 模具的保养 29 12.3 注意事项 29 13 模具工作过程 30 结 论 32 参考文献 33 致 谢 34 1 引 言 1.1 国内外注塑模具研究现状综述 1.1.1 国内外注塑模具的发展现状 塑料制品具有质轻、成本低、强度高等特点，在日常生活中的各个领域应用非常广泛。注塑成型技术可以大规模成型结构复杂、尺寸精度要求高的零部件，因此，发展注塑模具已十分紧迫和重要。随着生产力的发展，模具产业成为世界各国的基础产业。传统的模具设计与制造主要依靠技术人员的经验，模具设计存在的缺陷和制品质量的相关问题只有在试模后才能发现，而利用CAD/CAE技术能在计算机上分析和模拟模具的设计方案[1]。对于国外而言，注塑模具发展主要体现在集成化、智能化、标准化三个方面，并且标准化程度已经达到八成左右；利用CAD和UG软件建模，借助CAI、人工智能等方法，实现了模具设计制造的全自动化；在模具制造过程中，通过数字控制软件达到模具设计制造的集成化。进入21世纪以来，模具在消费品、电器电子、汽车、飞机制造等工业部门中占有重要地位。其中注塑模具是注射成型的一种重要工艺装备，在注塑成型中处于核心地位，另外注塑模具行业想要适应现代的社会发展就必须调整好产业的制造工艺、设计技术和生产模式。国内有2万多家塑料模具生产企业，塑料模具占整个行业40%的份额[2]。虽然国内注塑模具起步比较晚，技术设备、管理水平都比较低，长期以来，国内的注塑模具设计与制造很多依赖于国外的经验，随着计算机技术的发展，注塑模具的设计方法已由传统的手工绘图逐步向计算机辅助设计（CAD）方向发展，采用CAD/CAE/CAM技术，极大的提高了塑料注塑模具的设计水平及制品质量，促进国内注塑模具工业快速发展。 1.1.2 注塑模具的发展趋势 （1）在国外，模具制造业的发展开始向集体化、智能化、标准化、高效性、通用化方向发展； （2）在国内，模具制造业的发展正向精密化、复杂化、高标准、网络化方向发展； 1.1.3 国内注塑模具存在的问题 （1）模具制造领域科技人才紧缺，致使模具制造业的技术水平比较落后，模具的成型周期比较长。 （2）在模具制造中，自产自配率相对较低，供给不平衡，主要生产低端的注塑模具，对成型高端的模具设备则存在很大的不足。 （3）模具材料的选择不合理，导致模具易磨损，尺寸精度较低，模具寿命降低，造成原材料的过度浪费，增加生产成本。 1.2 护罩的成型现状分析 注塑成型工艺是塑料制品加工中非常重要的技术类型，大多数行业的塑料件加工均需要注塑成型工艺来完成。所涉及的行业及领域甚广，如食品、电子电器、仪表仪器、化工、农业、运输等行业都可使用到注塑成型工艺制造的塑料元件。注塑成型是塑料制品成型的一种重要方法。几乎所有的热塑性塑料、多种热固性塑料和橡胶都可用此法成型。本课题研究的塑料护罩就是通过注塑成型工艺完成的，是在一定温度下，通过螺杆搅拌完全熔融的塑料材料，用高压射入模腔，经冷却固化后，得到成型品的方法。主要有合模、注射、保压、冷却、开模、制品取出6个阶段。护罩的成型给国内的许多行业带来了福音，比如餐饮业、电器行业、医疗领域 、汽摩、日用品等，同时护罩的成型技术也促进了国内注塑模具的发展。 1.3 课题研究的内容及意义 此次毕业设计的课题研究是对塑料护罩进行注塑模具设计与工艺优化。主要包括以下内容：通过CAD软件或者UG软件对塑件进行三维造型，塑件结构工艺性分析，成型工艺参数的确定，分型面设计，模具型腔数量的确定，型腔的排列和布局，注射成型机的选择；以及浇口位置的选择和流道的布置，模具工作零件的结构设计及理论计算，推出装置的设计，温度调节系统的设计，导向机构的设计，排气方式的设计，模具整体尺寸的确定，然后选择模架，以及模具安装尺寸的校核。其中还有一个模流分析环节，通过此环节来检查和优化模具设计。最后绘制出模具装配图和零件图，编写和整理设计说明书，并进行设计总结，完成学校组织的答辩任务。 2.塑件的工艺分析 2.1 塑件的简介 生活中所使用的杯子大多是由玻璃、塑料、陶瓷、不锈钢等材质构成的，但有些塑料不属于食用塑料，当接触高温的热水时会产生对人体有害的物质。由于产品是用于是护罩。有为了生活的便利和市场的需求，塑料护罩应运而生。本课题研究的便是由ABS材料成型的塑料护罩。塑件形状如图2-1所示。 图2-1塑件二维视图及三维造型 2.2 塑件结构工艺性分析 （1）外观要求：塑件外形尺寸为：长宽高为100*50*14mm，属于中型产品，该塑件为塑料护罩，外表面要求有一定的平整光滑性，无翘曲，皱折，裂纹，熔接痕等缺陷。 （2）精度等级：此塑件对精度要求不高，可以采用一般精度5级。 （3）脱模斜度：模具设置一定的脱模斜度，是为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面。 通常塑件的脱模斜度约取0.5°～1.5°，塑件材料ABS的型腔脱模斜度为35～1°30/，型芯脱模斜度为30～40/ ，选择ABS塑料，其流动性为中等，为注射充型流畅，取脱模斜度为1°。 （4）塑件的尺寸精度分析 塑件尺寸的大小取决于塑料熔体的流动性，此外还受注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的影响。对于大尺寸的塑件，塑料收缩率的波动引起的误差是影响塑件尺寸精度的主要因素，而本课题中塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，考虑到塑件用途，采用MT5级一般精度查取公差。 （5）塑件表面质量分析 塑件表面质量包括表面粗糙度和表观质量，塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、波纹等疵点外，主要与模具型腔的表面粗糙度有关，模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，模具工人需要经常进行抛光复原。对于ABS塑料，粗糙度可以达到Ra=0.025μm、0.05μm、0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.8μm、1.6μm，外表面要求光洁，因此塑件外表面粗糙度需要至少达到Ra=0.8μm，内表面Ra=1.6μm。因此需要对型腔表面进行抛光，达到表面粗糙度要求。 （6）塑件的壁厚 根据成型工艺的相关要求，应尽量使塑件各部分的壁厚均匀，避免局部太厚或太薄，否则成型后因收缩不均会使塑件变形或产生缩孔、凹陷及填充不足等缺陷。为了使壁厚均匀，在尽可能的情况下常常是将厚的部分挖空，使壁厚尽量均匀，本设计中塑件壁厚即是采用这种方法，将塑料护罩中间部分挖出一个矩形凹槽，使塑件壁厚均匀。 （7）塑件的生产批量 该塑件为护罩，需要大批量生产，适合多型腔模具，考虑到属于中型偏大的产品，为提高生产效率，并且根据产品形状考虑到节约成本，所以本次设计采用一模两腔的设计。 2.3 ABS工程塑料的工艺性能分析 2.3.1 ABS材料分析 ABS材料强度较好，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型。应用范围广泛，如电器护罩、汽车仪表盘、日用品等。 ABS材料含有极性基团，有一定的吸湿性；ABS熔体具有较明显的非牛顿性，其粘度会随温度和成型压力的增大而降低；ABS是无定型聚合物，加工温度范围较宽；成型时不结晶，收缩率在0.4%-0.8%，理论计算收缩率取0.5%。溢料值为0.04mm左右，比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期较短，制件尺寸稳定，表面光亮。 2.3.2 ABS和POM的性能指标对比 ABS和POM的性能指标分别如下表2-1和表2-2所示。 表2-1 ABS的性能指标表 密度（g/cm3） 1.02-1.05 拉伸弹性模量（GPa） 1.8 收缩率 0.4%-0.8% 弯曲弹性模量（GPa） 1.4 熔点（0C） 130-160 压缩强度（MPa） 18-39 硬度（HRR） 62-86 缺口冲击强度（kj/m2） 11-20 弯曲强度（MPa） 80 体积电阻系数（Ωcm） 1013 拉伸强度（MPa） 35-49 热变形温度（0C） 93-118 结晶度 不结晶 吸水率 0.6% 表2-2POM的性能指标表 密度（g/cm3） 1.4 连续使用温度（0C） -50-105 收缩率 2%-3.5% 屈服抗拉强度（MPa） 63 熔点（0C） 175 弹性模量（MPa） 2600 硬度（HRR） 108 热线膨胀系数 1.1 拉伸强度（MPa） 70 缺口冲击强度（kj/m2） 7.6 比重 1.43 热变形温度（0C） 155 结晶度 高结晶度 吸水率 0.2% 通过ABS与POM的各项指标对比分析，用ABS成型塑件时模塑周期短，塑件尺寸稳定性较好，耐湿性较好，透亮度好，由此选择ABS塑料成型制件。 2.3.3 ABS的注射成型工艺过程 成型工艺过程包括以下三步： （一）为保证塑料制件的质量，需进行以下工艺准备工作 1. 成型前对成型塑料的预处理 对物料进行外观检验，并测试其工艺性能（如流动性、收缩性），对易吸湿的原材料需进行充分的干燥处理。本课题中制品材料为ABS，具有易吸水的特性，因此在使用前要进行干燥处理。成型前一般要在80-90°C环境下进行干燥处理，保温两小时，同时材料温度要控制在0.1%波动范围。 2. 机筒的清洗 是为了避免在换料、调色等情况下，出现干扰。 3. 脱模剂的准备 目的是为了顺利脱模。 （二）注射成型过程 注射过程包括加料、塑化、注射、冷却和脱模几个步骤。 （三）制件的后处理 制件脱模后常需要进行适当的后续处理，后处理主要有退火或调湿处理。由于本设计塑件的材料为ABS，故采用退火处理。 ABS注射时工艺参数表如表2-3。 表 2-3注射工艺参数表 工艺参数 通用型ABS 料筒后段温度（0C） 160-180 料筒中段温度（0C） 180-200 料筒前段温度（0C） 200-220 喷嘴温度（0C） 170-180 模具温度（0C） 50-80 3 确定成型方案和初选注射机 3.1 分型面位置的确定 3.1.1 分型面的设计 模具分型面的设计，主要是根据塑件的结构、精度要求、浇注系统形式、排气方式、脱模形式及模具的制造工艺等各种因素，进行全面考虑。分型面设计是为了在加工过程保证塑件的质量，方便脱模。 3.1.2 分型面的选取原则 （1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 （2）为了便于脱模，开模后使塑件尽可能留在动模一侧。 （3）应保证塑件的精度要求。 （4）应满足塑件的外观质量要求。 （5）降低模具制造的难度，便于模具的加工制造。 （6）有利于排气。 通过对塑件外形的分析，以及分型面选择的相关原则，初步确定了分型方式，如下图3所示。 图3-1 分型面的选择（a） 3.2 型腔数量和排位方式的确定 3.2.1 型腔数目的确定方法 1.根据经济性确定型腔数目 2.根据塑件精度要求确定型腔数目 3.根据注塑机的额定锁模力确定 4.根据注塑机的最大注射量确定 3.2.2 型腔的排位方式 由于护罩适合大批量生产，并且根据塑件尺寸可知产品为中型偏大的产品，考虑到其形状，模具结构尺寸，制造费用等初步确定采用一模两腔的设计。采用侧浇口形式，开设在分型面上，如图3-3所示。 图3-3型腔数量及排列方式 3.3 注射机型号的确定 （1）通过UG建模分析得塑件体积，如图3-4所示。 图3-4 塑件体积测量 由上图可知塑件体积： 因为流道塑件属于未知数，按塑件的0.3倍来估算，因此塑料熔体总体积为： （2） 每个塑件在分型面上的投影面积为：；流道凝在分型面上的投影面积是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2-0.5倍，这里取0.35倍进行估算： 模具所需锁模力为： 其中参考文献[5]，取35MP。 （3） 选注射机 根据以上每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，初选HTF160卧式注射机，其主要参数参考相关文献[5]如表3-1所示。 表3-1 HTF160注射机技术参数 项目 参数 项目 参数 理论注射容积/cm3 253 塑化能力(kg．h-1) 15.4 螺杆直径/cm 40 拉杆内间距/mm 470*470 移模行程/mm 430 注射压力/MPa 236 最小模具厚度/mm 180 最大模具厚度/mm 520 模具定位孔直径/mm 150 锁模形式 液压-机械 喷嘴口直径/mm 4 锁模力/kN 1600 喷嘴球直径/mm 10 最大成型面积/cm2 650 4 浇注系统的设计 浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道。作用是将塑料熔体充满型腔并将注射压力传递到型腔的各个部分。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。 4.1 浇注系统的设计原则 在设计浇注系统时应注意下列有关因素： （1）考虑塑料工艺特性：熔体的流动性、分子取向等。 （2）浇口位置、数量的设计有利于熔体流动，防止产生湍流等现象。 （3）尽可能缩短流程，避免压力损失。 （4）减少冷凝料产生，减少材料损耗。 （5）浇口设置便于清除冷凝料，不致影响制美观。 4.2 主流道的设计 主流道位于模具中心塑料熔体入口处，将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道。 （1） 主流道尺寸设计 主流道小端直径： 主流道大端直径： 主流道球面半径： （2） 浇口套设计 为便于拆卸更换，浇口套与定位环分开设计，浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC-55HRC，结构形式如图4-1所示。 图4-1 主流道浇口套的结构形式 4.3 分流道的设计 流过分流道塑料的质量： 该塑件厚度在1.5mm之间，参考文献[5],采用经验公式 已知ABS塑料常用分流道尺寸推荐范围为：2.8-9.5mm 故取分流道直径为6mm,其截面为圆形截面，如图4-2所示。 图4-2 分流道布置形式及截面形状 4.4 浇口的设计 侧浇口深度尺寸： 其中n是塑料成型系数，查阅相关资料得ABS塑料系数n=0.7，对应塑件厚度t=5mm。 侧浇口的宽度： 侧浇口的长度：为去除浇口方便，2.26mm 进行拔模后示意图如图4-3所示。 图4-3 侧浇口示意图 4.5 冷料穴的设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用是储存熔体前锋冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量，本次设计采用带有推杆与拉料杆的设计。采用带有Z字形钩头拉料杆的冷料穴，开模时，拉料杆首先通过钩头拉住穴内冷料，使主流道凝料脱出定模，然后在推出机构的作用下将凝料与制品一起推出动模。冷料穴设计图4-4所示。 图4-4冷料穴示意图 4.6 排气方式的设计 当排气量不大时。可利用分型面间的微小间隙排气，本次设计中，型腔最后填充的位置不在分型面上，但是该处有斜顶，并且该塑件不属于深腔类塑件，故可以利用斜顶和模板的配合间隙排气，其间隙值取0.03mm。 5 成型零件的结构设计及计算 5.1 成型零件的结构设计 5.1.1 型腔的结构设计 型腔又称凹模，是成型塑件外表面的凹状模具零件，按结构可以分为整体式和组合式两类，其中整体式凹模是在整块模板上直接加工而成，结构简单，牢固可靠，不易变形，制品表面不会出现拼缝的溢料痕迹，整体式凹模又分为整体式和整体嵌入式，本次设计中为了提高加工效率和便于拆卸，设计成整体嵌入式，并且通过螺钉与凹模固定板（A板）固定，如图5-1所示。 图5-1 整体式凹模二维图 5.1.2 型芯的结构设计 型芯又称为凸模，是成型塑件内表面的凸状模具零件，按结构不同可以分为整体式和镶拼式，对于难以加工的部分可以采用镶拼式，本次设计中，型芯分为两部分，与型芯主体部分配合固定。型芯结构设计平面图如图5-2所示. 图5-2 型芯结构设计平面图 5.2 成型零件钢材的选用 成型零件需要有足够的刚度，强度，耐磨性及良好的抗疲劳性，并且要考虑到其加工性能和抛光性能，以及该塑件需要大批量生产，所以型腔钢材选用718H，型芯钢材也选用718H，并且进行渗氮处理,型芯镶件采用P20材料，并且进行渗氮处理。 5.3 成型零件工作尺寸的计算 ABS塑料成型收缩率为0.4%-0.8%[4]，本次设计成型零件工作尺寸的计算按平均尺寸法计算，分别设计模具的型芯尺寸、型腔尺寸以及型芯中心距和镶件尺寸。 模具型腔和大型芯的制造公差取制品公差的1/3计算，型芯中心距的制品公差按照制品上两孔中心距公差的1/4计算，然后根据标准公差[6]进行设计。 自由公差可直接把公称尺寸作为型芯的工作尺寸，并可以不考虑制造误差，具体计算如下。 平均收缩率 （1）型腔尺寸的计算 1)对尺寸 2）对尺寸 （2）型腔深度的计算 对尺寸mm （3）型芯尺寸的计算 对尺寸mm （4）型芯高度的计算 对尺寸mm 6 模架及其他零件的选择 6.1 模架的选择 根据上下型芯型腔尺寸为：175mm×190mm，根据工厂生产制造经验，选用大水口CI型标准模架300mm×300mm；CI3030A65B80C90,如图6-1所示。 图6-1 模架的选择 6.2 其他零件的选择 上模框，又称A板，采用2738HH材料，尺寸为：300mm×300mm×65mm，并加工成所需形状。 下模框，又称B板，采用2738HH材料，尺寸为：300mm×300mm×80mm， 并加工成所需形状。 垫块，又称C板，采用45钢材料，尺寸为：300mm×58mm×90mm。 定模座板，采用45钢，尺寸为：350mm×300mm×25mm，上表面与导柱接触部分加工排气槽。 动模座板，采用45钢， 上顶针面板（推板），采用45钢， 下顶针面板（推板固定板），采用45钢， 吊环：采用M30的吊环。 水路：选取直径为6的环形水路，具体环形尺寸根据模仁及推出机构等确定。 紧固零件：相关型号的螺钉，销钉，起固定作用。 7 导向机构的设计 导向机构主要零件是导柱和导套，在合模系统开合模时，动模与定模对合，导向机构可以起着导向作用，保证它们的对合精准。导向零件应合理均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至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变形。 7.1 导柱的设计 （1）该模具采用标准带头导柱，参考GB/T4169.4—2006。 （2）导柱长度必须比凸模端面高度高出6mm～8mm。 （3）由选定的标准模架可知该模具导柱直径为Φ30mm。 （4)该模具采用4根导柱，其布置为等径直导柱对称布置；该模具导套安装在定模上，导柱安装在动模上。 （5）导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/n6的间隙配合。 （6）导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4μm。 （7）导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，多采用低渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50HRC以上。此处采用T10A。 如图7-1所示。 图7-1 导柱的设计 7.2 导套的设计 （1）结构形式：采用标准带头导套。 （2）导套的端面倒圆角，并开设排气槽，利于排出孔内的剩余空气。 （3）导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4μm。导套外径与模板一端采用H7/k6配合；另一端采用H7/e7配合镶入模板。 （4）导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造。 本次设计由标准模架导出对应导柱导套，导套如图7-2所示。 图7-2 导套的设计 导柱导套的分布如下图7-3所示。 图7-3导柱导套的分布图 8 脱模机构的设计 8.1 推出方式的确定 由于塑件较为简单，内表面要求不高，采用推杆推出，考虑到推出力均衡，因此推杆直径不同。分布方式如图8-1所示，直径为别为5mm。 图8-1 推杆分布图 由于推出塑件表面为曲面，因此推杆固定于上顶针面板的头部，需要进行防转设计。 推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用H8/f7或H7/f7的间隙配合，此处采用H8/f7配合。 推杆的材料与热处理。推杆的材料常采用T8A、T10A等碳素工具钢或65Mn弹簧钢。此处选用SKD61，热处理硬度为。 8.2 脱模力计算 a.脱模机构在塑件进行脱模时不能够妨碍塑件的脱出以及影响塑件的完整性； b.要考虑到推杆的承受能力问题，所以受力不能过大； 塑件为薄壁塑件，塑件的投影面形状为类似矩形，其脱模力的计算公为： 式中：F——脱模力（N）； E——塑料的弹性模量（MPa）；1.0MPa S——塑料成型的平均收缩率（%）；0.5% t——塑件的壁厚（mm）；2mm L——被包型芯的长度（mm）； 307.14mm μ——塑料的泊松比；0.1 ——脱模斜度（°）；1° f——塑料与钢材之间的摩擦系数；0.1 A——塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（1024㎜²）； K2——由f和决定的无因次数，K2=1+fsincos。 代入数据脱模力为698N。 8.3 复位机构的设计 采用弹簧式复位机构，由标准模架导出，复位杆直径为20mm，四根，均匀分布在动模板四周。 8.4 垃圾钉（模具垫片）的设计 共采用4颗垃圾钉，均匀分布成两列，保证下顶针面板（推板固定板）的稳定性，以及防止生产中产生的垃圾进入，使得顶出杆和型芯不能复位，影响推板的稳定性。 9 冷却系统的设计 9.1 冷却介质 模具温度在50℃到80℃之间，且ABS材料粘度低，易流动所以采用冷却水冷却。 9.2 冷却系统的简单计算 9.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W 塑料制品的体积 塑料制品的质量 取注射周期t =t注+t冷+t脱=1.2+3+5.8=10s，则每小时注射次数为：N=360次 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量： W=N×m=360×0.045=16.2kg/h。 9.2.2 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 ABS的单位热流量QS的值的范围在（310～410）KJ/kg，可取QS=360KJ/kg 计算冷却水的冷却流量qV 设冷却水道入口的水温为θ2=22℃出口水温为θ1=25℃模具温度取60℃取水的密度ρ=1000kg/m3 水的比热容c=4.187kJ/（kg.℃） 确定冷却水路的直径d 为使冷却水处于瑞流状态，取模具冷却水孔的直径d=8mm。 冷却管壁与水交界面的膜转热系数 平均水温为23.5℃时，查表12-4[5]得=6.72 (6)计算冷却水通道的导热总面积 (7)计算模具冷却水管的总长度 (8)设冷却水路根数为，设每条水路的长度为=1000mm 由水道排列满足冷却系统的设计原则，水管中心距在孔径的3~5倍，距离型腔表面是孔径的1~2倍，并且考虑到管子的壁厚和各个零件是否干涉的情况，最终水道分上下模仁，排列形式布置如图9-1所示。 图9-1水路整体设计 10 排气系统的设计 在注射充模过程中，型腔内除了原有的客气外，还有塑料含有的水分在加热时蒸发而形成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体、塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联反应释放的气体等，此外，有些塑料在其固化过程中，还会因为体积收缩放出气体。 型腔中的气体如果不能被及时排出型腔，压缩气体所产生的压力将阻碍塑料熔体正常快速充模，甚至会充不满的情况；气体压缩所产生的热量可能使制品局部烧焦和碳化；在充模速度大、温度高、物料粘度低、注射压力大和塑料过厚的情况下，气体会侵入到塑件内部，造成气孔、组织疏松、表面轮廓不清等缺陷。因此，在设计模具成型零件时必须考虑排气问题。 注射模具的排气通常采用如下几种方式进行。 1. 利用分型面排气 2. 利用配合间隙排气 3. 开设排气槽或排气塞排气 4. 强制性排气 分析：当排气量不大时。可利用分型面间的微小间隙排气，本次设计中，型腔最后填充的位置不在分型面上，但是该处有斜顶，并且该塑件不属于深腔类塑件，故可以利用斜顶和模板的配合间隙排气，其间隙值取0.03mm。 11 校核 11.1 注射机有关工艺校核 （1） 注射量校核 最大注射容积为： 其中α为注射系数，取0.75-0.85，无定型塑料可取0.85，结晶型塑料可取0.75，该处取0.8，而每次注射的实际注射量为42.9scm3，处于之间，符合要求。 （2） 锁模力校核 由4.3中已经算出小于注射机的最大锁模力，故符合要求。 （3） 最大注射压力校核 其中。 综上符合要求。 11.2 模具厚度与注射机闭合高度 模具厚度也称模具闭合高度，必须满足 ——注射机允许的最小模厚，即动定模之间的最小开距； ——注射机允许的最大模厚。 由此可见满足要求。 11.3 模架各尺寸的校核 （1） 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 模具平面尺寸300mm×300mm＜470mm×470mm（拉杆间距），校核合格。 （2） 模具的开模行程校核 对于单分型面，其开模行程S=H1+H2+（5~10）mm=35+100+（5~10）=（140~145）mm＜500mm，校核合格。 工程实际中，可以在安装前把螺钉、弹簧卸下，安装后再装上模具。 12 模具安装、保养、及注意事项 12.1 模具的安装 （1）模具吊装上模前注塑机动、定模板和模具动、定模板表面必须擦干净，以免影响模具精度。再与模具顶杆孔位等技术参数相匹配的注塑机上进行安装调试。 （2）模具在安装调试过程中应本着“平稳、平衡”的原则，将模具及周边辅助部件紧固锁牢。正式注塑产品前必须空行程开闭模具几次，检查有无异响。液压、气辅等各种活动机构是否灵活。 （3）严格按照提供的“运水系统图”进行运水连接，确保模具保持良好的冷却效果。 （4）模具在待产期间应存储于干燥、通风、防水、防化学腐蚀、易于吊装运输的专用仓库内，放置时底部应垫上干木板或干纸皮，顶部应封上干纸皮，防止模具受潮[13]。 12.2 模具的保养 （1）导柱、导套、推板导杆、推板去除油污，打润滑油以免拉伤影响导向精度。 （2）顶针、司筒、顶杆有无拉毛、折断情况，喷高温顶针油进行润滑。 （3）弹簧复位是否正常，有无裂缝、断裂现象。如有需及时更换。 （4）推板螺丝如有断裂、松动现象应及时更换、紧固。 （5) 推板运行是否平衡、顺畅，有无异常声响。 （6）顶针顶出时有无拉毛、崩断、折弯现象，如有请更换相应部件。 （7）模具运水水道有无堵塞现象，以便及时清除保证良好的冷却效果。 （8）冷却水道及进出水口有无漏水现象，以防漏水至模腔。 12.3 注意事项 （1）模具下机前应关闭运水确保模具具有较高模温，做好型腔防锈处理。模具下模吊装时要低速、平稳，以免碰、撞伤模具，影响精度。 （2）模具下机后，将模具内残水吹净，以免生锈造成漏水，并严禁将动、定模长时间分开放置。 （3）根据待产情况，对模具做出相应维护保养措施，对于长期待产模具，应仔细检查各部位易损件磨损情况，以便更换或维修。 （4）模具在待产期间应存储于干燥、通风、防水、防化学腐蚀、易于吊装运输的专用仓库内，放置时底部应垫上干木板或干纸皮，以防止模具受潮。 （5）模具在安装、调试、使用过程中，定位圈严禁拆掉。 （6）带有侧抽芯系统的模具，油压筒的紧固螺丝如有松动必须紧固。 （7）热流道模具在试模时一定要接运水。 13 模具工作过程 模具装配试模完毕之后，总装图2D图如图13-1所示，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下： （1） 对塑料ABS进行烘干，并装入料斗。 （2） 清理模具型芯，型腔，并喷上脱模机，进行适当的预热。 （3） 合模、锁紧模具。 （4） 对塑料进行预塑化，注射装置准备注射。 （5） 注射，其过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模。 工作原理：合模后，从注射机喷嘴中注射出的塑料熔体经由开设在定模上的主流道进入模具，再经由分流道及浇口注入和充满型腔。在保压、补缩和冷却定型后，合模系统便带动动模后退，从而使动模和定模从分型面分开，浇注系统凝料在拉料杆的约束下从浇口套中脱出，并和塑件一起随动模运动，使型芯脱离制品，当动模后退到一定位置时，内部推出脱模机构会在注射机推出装置作用下与动模其他部分产生相对运动，利用推杆使制品和浇注系统凝料从型芯上以及在动模一侧的分流道中推出脱落，制品脱出后，带弹簧的复位杆会带动脱模机构优先复位，然后滑块在斜导柱的作用下复位，从而完成一次注射成型过程。 图13-1 二维总装图 结 论 本课题研究的是基于UG的外形尺寸长宽高为100*50*14mm mm的塑料护罩的成型模具设计与工艺优化。在成型设计过程中，通过查阅注塑模具成型的相关文献和资料，得到如下结论： 1.对塑件进行结构工艺分析，确定一模两腔的工艺方案；选择材料为ABS并对其成型工艺进行分析，确定注塑成型工艺参数。 2.设计分型面为单分型面平面分型，确定型腔的排布方式为一模两腔。初选HTF160注射机，查阅相关文献得出其主要参数；对浇注系统进行设计，并采用侧浇口进料；型腔和型芯分别采用整体嵌入式和镶拼式设计，并用平均值法进行相关尺寸的计算；模架选用大水口CI型标准模架300mm×300mm，并选择其他零件。 导向机构采用导柱导套配合导向；脱模机构设计为推杆推出，弹簧复位杆复位；冷却系统设计为直流循环式冷却回路，冷却水冷却；本次设计中利用斜顶和模板的配合间隙排气，其间隙值取0.03mm；进行相关尺寸及参数的校核。 3.通过UG进行塑件的三维造型并通过CAD绘制模具结构的总装图及其他零件图，清晰并准确地对模具的结构进行表达。 34 参考文献 [1] 高茂涛．注塑模具发展综述[J]．轻工科技．2014(2):49-92. 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Volume 4, Number 3 ,122-124.  致 谢 毕业设计是大学课程里的最后一个环节，也是一个很好的学习机会，我从中学到了很多，相信对我以后的职业生涯将会有很大的帮助。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一个过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过两个多月的努力，我相信这次毕业设计一定能为我的大学生涯画上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。 忙碌了两个多月，设计最终完成，心里有一种说不出的轻松感，设计过程中遇到许多的问题，在老师同学的帮助下予以解决。由于经验不足和对专业知识的理解不够透彻，在设计时常常遇到一些阻碍我进度的问题，老师则耐心地加以指导分析，让我学到了书本上学不到的知识，既增长了见识也充实了自己。在做设计的过程中与同学互帮互助，使我的CAD和UG操作水平比以前有了很大提高，同时较全面的掌握了Word的编辑功能。 本次毕业设计的完成离不开指导老师和同学们的帮助及支持，遇到问题能得到他们细心的指导，在此对帮助我的老师和同学们表示最真挚的谢意。