带柄水杯的注塑模具设计与制造

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1任务书毕业设计课题方向：水杯注塑模设计与制造题目：水杯注塑模设计完成日期：2016.5.25一、题目来源：老师布置任务与查阅资料二、设计要求：（包括原始数据、技术要求、工作要求、作品要求）模具的工艺分析，分型面的选择，浇注系统的设计，零件的结构设计与制造工艺，脱模机构和辅助机构的设计，注射成型模具和注射机的配合。要求作品表面无气泡，表面光滑，无明显模具痕迹 二、个人重点：重点为模具的工艺分析，分型面的选择，浇注系统的设计，零件的结构设计与制造工艺，脱模机构和辅助机构的设计，注射成型模具和注射机的配合。难点为轴承各零件的三维建模及模型分析，需要在一定的平台上进行模拟分析及仿真开模和各种制模方案的研究，这个平台能进行整个模具的各种仿真过程如各种系统的设计。2湘潭职业技术学院毕业设计开题报告题 目： 水杯设计 院 系： 湘潭职院医电学院 专 业： 机械设计与制造 班 级： 机制 13301 班 学生姓名： 张磊 学 号： 201303040120 同组学生： 李志明 指导教师： 彭福人 填表日期： 2015 年 5 月 20 日3一、选题的依据及意义毕业设计课题为塑料水杯的注朔料模具设计。我国朔料模工业不断地发展，朔料制品在我们的日常生活中不断的演变，价值也越来越重要，演变成各种各样的东西。种类也越来越多，制造越来越精致美观。在未来的模具市场中，朔料模具发展的速度高于其它的模具，在模具比例将有很大的提高。随着技术的不断地发展塑料模具在市场具有很大的优势，如水杯是我们在日常生活中一件必不可少的生活用品，而朔料水杯则以其精至美的外观，低廉的价格,以及耐用的特点而受到我们的欢迎。朔料水杯外形虽然看似简单，但是注朔模具的设计制作所设计的知识面与知识点较多，能比较全面的反应一些注朔模具设计的特点。二、国内外研究现状及发展趋势模具在日常生活中有着极其重要的用途。比如汽车，电子，电气，航空，仪表，轻工，塑料，日常用品等工业的工艺设备，没有模具就没有高质量的产品。模具不是一般的工艺设备，而是技术密集型的产品，工业发达国家把模具作为机械制造方面的高科技产品来对待。国内当今注塑迅速发展，但是与国际水平却相差很远。从整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很多进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍然很大。主要缺陷明显的表现在精度不高，技术含量低、复杂程度低等缺点。严重的阻碍着国内电子业的发展。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。因此中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在一下问题：发展不平衡，产品总体水平较低；工艺装备落后，组织协调能力差；大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足；供需矛盾短期难以缓解；体制和人才问题的解决尚需时日。这些都严重的阻碍着国内电子业的发展。设计出好的产品却无法做出是我模具业的最大不足。因此，注重科技含量，借助了国外的先进理论技术则尤为重要。大型化、高精密度、多功能复合型将是未来模具的发展方向，热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高，并且随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具也将随之发展。其中精密、大型、复杂、长寿命模具等高档塑料模具也会加大研制与开发。4三、本课题研究内容1.查阅与注塑模具设计相关的文献。2. 用 UG 软件实现模具型腔和型芯的设计，演示分模过程,并分析成型件的合理。掌握三维软件，完成水杯注塑模具的设计及理论计算。3.最后在此基础上完成一套完整的模具设计, 绘制出模具的装配图和零件图。可能遇到的难题及解决方法：1.注射工艺参数的确定，在试模时根据实际情况作适当的调整。2.分型面的选择，根据分型面的选用原则确定。3.型腔数的确定，可采用注射机的注射量来确定。4.冷却系统的设计需根据冷却系统的设计原则进行。四、本课题研究方法1、选定设计依据—样件，并在样件上提取有用的制模信息，包括分型面的位置、浇口的位置和形状、推出形式或推杆位置等等。2、选定型腔的布局与模架，主要包括：确定塑件在模具中的排布；确定型腔的成型方式；确定冷去水道的分布方式；确定模架大小；模板厚度尺寸的选定。3、模具图纸的绘制，主要包括：绘制装配草图；拆分零件；完善装配图。 4、整理设计材料，总结设计经验，并做最后审查。可行性分析：1.对 UG 软件有一定的了解掌握。2.对注塑模具设计有一定的理论基础。3.本模具结构合理、紧凑、简单，符合生产要求。综上所述，本模具的设计方案是一较为可行的设计方案。5五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度重点为模具的工艺分析，分型面的选择，浇注系统的设计，零件的结构设计与制造工艺，脱模机构和辅助机构的设计，注射成型模具和注射机的配合。难点为轴承各零件的三维建模及模型分析，需要在一定的平台上进行模拟分析及仿真开模和各种制模方案的研究，这个平台能进行整个模具的各种仿真过程如各种系统的设计。采用的途径：采用 PRO/ENGINEER模具设计系统来制作三维模型，进行轴承的各个系统设计、仿真和各种制模方案的制定。PRO/ENGINEER 模具设计系统提供的曲面创建功能来创建主分型曲面和各种曲面创建。使用专家模架系统 EMX增强 pro/engineer模具设计和细化模架。使用 EMX系统可以是设计者针对自己的设计要求，方便的修改细节参数，最终方便设计出理想的高质量模具，大大减少塑料模具所需的设计、定制和细化模架部件和组件的时间。使用 EMX插件来设计模架有如下特点：1．通过 2D的特定的图形用户界面（GUI） ，快速实现预览、添加、修改模架部件2．内建大量模架库，支持 15个模型组件供应商信息3．智能模具组件及组装4．可自动生成各模板的 2D工程图，自动创建 BOM表5．可进行干涉检查及开模仿真。6六、主要参考文献【1】 翁其金. 《塑料模塑成型技术 》. 机械工业出版社，【2】 彭建声. 《简明模具工实用技术手册》. 机械工业出版社，【3】 唐志玉. 《模具设计师指南》. 国防工业出版社， 【4】 《塑料模设计手册》编写组. 塑料模设计手册. 机械工业出版社， 【5】 贾润礼，程志远. 《实用注塑模设计手册》. 中国轻工业出版社， 【7】 黄毅宏. 《模具制造工艺》. 机械工业出版社， 【8】 模具制造手册编写组. 《模具制造手册》. 机械工业出版社，【9】 冯炳尧，韩泰荣，蒋文生.《 模具设计与制造简明手册》. 上海科学技术出版社， 7目 录前言………………………………………………11绪论……………………………………………12原始资料…………………………………………22.1塑料制品产量和生产要求……………………………22.2塑料品种牌号…………………………………………22.3制品图样………………………………………………72.4 塑料制品成型性能……………………………………83基本参数…………………………………………883.1 注射机选择…………………………………………83.2模具型腔数目的计算…………………………………93.3 模架选择............................... .......... ........ .94成型零件尺寸及结构……………………………104.1聚苯依稀的收缩率（S）......................104.2 型芯尺寸及结构设计………………………………114.3 型腔尺寸及结构设计………………………………125 模具结构………………………………………135.1制品把手部分的成型结构…………………………………135.2 哈夫结构及尺寸…………………………………………145.3 模具结构图…………………………………………145.4模具与成型机械关系的校核…………………………166 浇注系统………………………………………196.1 概述 .....................................196.2浇注系统的设计............................197推出机构………………………………………….207.1 概述......................................207.2哈夫推出机构..................................208.导向支承紧固复位机构………………………238.1导向机构..................................238.2支承零件..................................238.3紧固件及其他附件.........................239 模 具 的 装 配…………………………………239.1 模具的装配顺序……………………………………….249.2 开模过程分析………………………………………….24总结....................................25参考文献..................................26致谢..................................27前言塑料制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用。特别是在电子业中则为突出。电子产品的外客大部分是塑料制品，产品性能的提高要求高素质的塑料模具和塑料性能。成型工艺和制品的设计。塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射，挤出，压制，压铸和气压成型等和气压成型等。而注射模，挤出约占成型总数的 60%以上。注射成型分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。当然如利用电气控制。可实现半自动化或自动化作业。9塑料注射模主要用于热塑料制品的成型，已成功的用于成型热固塑性塑料制品，它是塑料制品生产中十分重要的工艺装置。注射模的基本组成是：定模机构，动模机构，浇注系统，导向装置，顶出机构，芯机构，冷却和加热装置，排气系统。因注射模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。《水杯注射模》是编写者两个月以来所编写的毕业设计说明书。主要介绍：注射模的整个过程，包括成型零部件、推出机构、流道等一些设计。在论文书写过程中，通过一个月的时间对原始资料进行搜集，充分考虑模具的各种结构并和指导老师及同学之间进行讨论，最终选择了论文所写的模具结构。本论文的资料大多是编写者结合三年所学的各方面的理论知识完成的，包括机械制图、公差与配合、工程力学、机械设计、注射模具成型、工程材料等；一部分是通过查手册所得；还有少部分是同学之间的交流和自己三年的实习总结。关键词：哈夫结构、二次推出机构、三板式、点浇口。1 绪论来源背景：水杯为 PC塑料制品，采用注射模进行成型，这种制品结构比较简单，加工难度不大。目的：通过本课题的设计，能够懂得模具的整个设计过程及综合性的掌握本专业知识，能够掌握 Pro/E、CAD、Word 等软件的操作方法。要求：设计本课题的要求的理论联系实际。在学习好相关的设计理论知识的同时，还必须了解实践操作。另外，设计的模具首先要能制造出来，还要有一定的使用价值。实际意义：通过本课题的设计，可以更好的掌握模具的整个设计过程。在设计过程中，定会遇到许多以前没有遇到的问题，有问题就会促使自己想尽一切办法去解决，从中获得一定的知识。把整个设计做完之后，就会对知识有个系统的了解。另外，通过对 Pro/E、CAD、Word 等软件的操作，可以有更好、更熟练的操作技能。这些工作对我以后的人生将是一笔大财富。主要设计内容：本课题的设计主要包括成型零件的设计、浇注系统的设计、导向及定位部分的设计、推出与复位部分的设计、固定支承和紧固件的设计、模具结构的整体设计、工艺过程的编写及对 Pro/E、CAD、Word 等软件的操作技术。102 原始资料2.1 塑料制品产量和生产要求：根据图纸要求，此制品为大批量生产，在生产要求上不是很高，所以在模具设计时应力求结构简单，但要能达到制品的各种要求。2.2 塑料品种牌号：此制品要求的材料为聚碳酸脂，牌号为 PC。PC 树脂的材料特性和成型工艺聚碳酸酯(PC)树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。PC 树脂的应用与发展：70 年代 PC多用作连接器、开关等电气、电子零件，到 80年代前半期应用扩展至精密机械(照相机、钟表)、电动工具和光学机械上，成为 PC的第一发展期。80 年代后半期 PC的应用进一步扩大到办公设备、汽车、激光唱片(CD),需求量大增而成为第二个发展期。进入 90年代以后受经济影响速度放缓,但在 1992～1994 年间仍有 10％～15％的增长率。PC之所以有大的市场容量是由于它具有比较全面平衡的性能——优良的耐冲击性、耐热性、尺寸稳定性、透明及自熄性等，因此在电气、电子、精密机械、汽车、保安、医疗等领域成为可广泛使用的工程塑料。90 年代中期又开发出 PC/ABS合金的复合化技术,更扩大了应用领域。目前 PC广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。PC 合金改性PC／ABS 合金：PC 与 ABS共混物可以综合 PC和 ABS的优良性能，提高 ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度，降低 PC成本和熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。目前 PC／ABS 合金发展迅速，全球产量约为 80万吨/年左右，世界各大公司纷纷开发推出 PC／ABS 合金新品种，如阻燃、玻纤增强、电镀、耐紫外线等品种，尤其是在汽车工业中得到广泛应用，另外还广泛应用于计算机、复印机和电子电气部件等。我国近年来也开始一定研究和生产，如上海杰事杰公司的 PC／ABS 合金材料已应用于汽车装饰件、灯11壳和耐热电器壳体；中科院长春应用化学所开发的高耐热、高耐热高抗冲、高耐热阻燃三个品级的 PC／ABS 合金材料已被国内数家汽车制造公司使用，用做前装饰板、仪表板及物品箱盖专用料等。兰州大学研究在 PC／ABS 共混体系中加入高压聚乙烯进行增容改性，得到混合物流动性好且低温韧性与模量几乎不受影响，适用于制作薄壁板材；国内研究人员为了降低 PC／ABS 两相之间的界面能，在 PC和 ABS中加入抗冲击剂 MBS，合金的空冲击度可以达到极高值，PC／ABS／MBS 外观呈象牙白、质地均匀、手感极佳。PC／PS 合金：该合金为部分兼容、非晶／非晶体系。在 PC中加入 PS可以降低 PC粘流活化能，从而改善PC的加工流动性，加入少量的 PS可使 PC熔体粘度大幅度下降，PS 在 PC中还可以起到刚性有机填料的作用，PC 与 PS均为透明材料，二者折射率非常接近，因此 PC／PS 合金透明，具有良好的光学特性。PC／PS 合金组成对合金力学性能、热性能和加工性能影响较大，随着 PS含量的增加，PC／PS 体系的流动性增加，硬度、拉伸强度和冲击强度提高，而热变形温度下降。当 PS含量在某一值时候，冲击强度和拉伸强度出现极大值。因此选择合适的 PC和 PS配比，可以制得高性能的 PC／PS 合金。另外增容剂对 PC／PS 共混体系的性能有较大影响，通常选用苯乙烯，通过在 PC末端引发双键接枝苯乙烯，得到接枝聚合物对PC／PS 共混体系有增容作用，可以大大提高 PC与 PS兼容性，这种材料适合制作光盘等。近年来 PC／PS 合金应用范围不断扩大，新品种不断涌现，如日本推出的 PC／PS 合金 Novally x 7000， 同 ABS一样，易上漆及进行油墨印刷；日本出光石化推出不合卤素的 PC／PS 阻燃合金系列，与阻燃 ABS相比，具有韧性高、流动性好、刚性高、阻燃性好等特点。PC／PBT 合金：PBT 具有优异的力学性能、耐化学腐蚀及易成型等特点，将 PBT与 PC共混制得合金材料可以提高PC流动性、改善了加工性能和耐化学药品性。由于 PBT是结晶聚合物，与 PC共混时易发生相分离，界面粘结不好，因而其冲击韧性不理想，通常加入一定量弹性体以提高共混物的冲击强度。如热塑弹性体乙烯／甲基丙烯酸酯共聚物的锌盐，对 PC／PBT 共混体系起到增容增韧作用。另外加入一些结晶成核剂可以提高共混体系结晶度；在 PC／PBT 共混体系中加入少量低压聚乙烯，可以提高共混物的流动性，对共混体系起增韧作用，并可改善合金的外观；在PC／PBT 中加入乙烯／乙酸乙烯酯共聚物可以进一步增强兼容性并提高耐冲击12强度；PC 与 PBT之间发生酯化反应，可以提高其兼容性，日本科研人员用 PC和 PBT在酯交换催化剂存在下，制得 PC／PBT 共混物，综合性能良好，而且具有较好透明性；用与 PC折光率相近的玻璃纤维增强 PC／PBT，不但体系综合性能优良，且透明性好，可以做玻璃代替材料。目前国外 PC／PBT 合金产品主要用于汽车保险杠、包装薄膜材料、汽车底座和座位等。PC／PET 合金：PET 具有较好的力学性能和耐化学药品性，PC／PET 既有 PC的刚性和耐热性，又有 PET的耐溶剂性，而且 PET的加入还能改善 PC的加工流动性。国内研究人员发现，当 PC／PET 比例为 1／3 的时候，两相之间形成了界面层，此时 PC／PET 兼容性最好。另外 PC与 PET发生酯交换反应是提高兼容性最好的办法之一，其中催化剂种类选择对反应影响非常大，通过研究发现镧系催化剂与传统的催化剂(如钛类)相比有较高的催化活性，而且没有副反应，同时发现酯交换反应主要发生于两相界面处。在 PC／PET 共混体系中，加入弹性体如聚丙烯酸丁酯，可以提高合金的韧性和抗冲击强度。 目前关于 PC合金的研究与开发日新月异，还有多种 PC合金不断被开发并推向市场，尤其是聚酯共混改性 PC，如 PET／PCL(由乙二醇、低分子量聚己内酯和对苯二甲酸共聚而成的多嵌段共聚酯)与 PC共混改性；由 1，4—环已烷二甲醇、乙二醇和对苯二甲酸制的聚酯与 PC共混改性，可以明显提高 PC弯曲弹性模量、拉伸强度等；聚己内酯以玻璃纤维作为增强材料，用酯交换催化剂促进聚己内酯与 PC进行共混改性，可以得到加工性能好、高刚性的透明材料；聚(1，4—环己烷二甲酸—1，4—环己烷二甲醇)酯改性PC，可以明显改善 PC的透明性和耐黄变性能，可以用作光盘材料；液晶聚酯改性 PC，可以用来改善 PC的熔融加工性能和力学性能。应用领域拓展 随着 PC合金材料的研究不断进展，PC 的应用范围不断扩大，以下简要介绍一些国内 PC极具开发前景的应用领域。宽波透光的光学器械：作为一种透明性能良好的工程塑料，PC 作为光盘基材在全球大量使用， 不仅可以制备 CD、VCD、DVD 光盘，还可以适用于高密度记录光盘的基材，尤其是 PC与苯乙烯接枝生成的共聚物具有极佳的应用效果。PC 片材特别适宜于制作眼镜镜片，在 PC分子链中引入硅氧基团，可以提高其硬度及耐擦伤性。PC 作为高折射率塑料，用于制作耐高温光学纤维的芯材，若在 PC分子链中的 C—H链为 C—F链所取代，则可以对可见光的吸收减少，能有效降低传递途中的信号损失。另外 PC良好透光性，在透明13窗材高层建筑幕墙、机场和体育场馆透明建筑材料等方面应用非常普遍和具有潜力，今后重点是提高表面硬度和抗静电性。阻燃环保的通信电器：由于 PC良好电绝缘性能，广泛应用于通信电信设备领域， 目前 PC已经大量替代原有的酚醛塑料，今后重点开发阻燃 PC用于通信电器领域中，因此无污染阻燃 PC材料成为开发重点，溴系阻燃剂由于毒性在减少使用，而无卤环保磷系阻燃剂会明显降低 PC的热变形温度和冲击强度，因此比较适宜的是有机硅系阻剂。另外随着通信电器轻量小型化对 PC材料提出更高要求，目前 PC／ABS 合金就特别适宜在通信电器及航空航天工业中应用。表面金属化的汽车部件：PC 表面金属化后具有良好的金属光泽及高强度，广泛应用于各种汽车零部件中，但是电镀过程中会降低它的冲击韧性，因此采用弹性体与 PC共混改性，所合弹性体分散了致开裂应力，虽经电镀也不会降低其冲击韧性，因此电镀级 PC树脂非常具有开发前景。另外表面金属化的 PC还可以作为电磁波的屏蔽材料，应用于计算机中。低残留有害物的食品容器：工业合成 PC是双酚义型，由于合成时有微量未反应的单体双酚 A残留在树脂中，在作为饮用水桶和食品容器时，易被溶出而影响人们身体健康，因此要开发卫生级的 PC树脂，用作饮水桶和其它食品容器的生产与使用，国内应用前景非常看好。防开裂脆化的医疗器械：PC 具有诸多优异性能，目前已应用于医疗器械中，由于其耐化学品性较差，在化学药品存在下易引起内应力开裂，如 PC在人工透析器、人工肺等医疗器械中应用要解决高温消毒导致裂纹的老化现象，若克服这些缺点，PC 在医疗器械中应用可迅速扩大。PC树脂的材料性能 PC（聚碳酸酯）是一种无色透明的工程塑料，具有极高的冲击强度，宽广的使用温度范围，良好的耐蠕变性、电绝缘性和尺寸稳定性、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性；且收缩率很低，一般为 0.1%~0.2%。PC 有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的 PC材料时，要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的 PC材料；反之，可以使用高流动率的 PC材料，这样可以优化注塑过程。PC 的最大特征是非晶型透明塑料，成型后的尺寸稳定性好，从低温到高温均能保持稳定的机械强度，它的拉伸与形变特性比较接近金属材料，存在着明显的弹性极限。因此 PC作为结构材料应用时的强度计算可以参照金属材料的公式，在 PC的开发初期曾大量用作14代替金属的轻量化透明材料。PC 树脂的成型工艺：PC 树脂的工艺特点 1、聚集态特性属于无定型非结晶性塑料，无明显熔点，熔体黏度较高。玻璃化温度140°～150℃，熔融温度 215℃～225℃，成型温度 250℃～320℃。2、在正常加工温度范围内热稳定性较好，300℃长时停留基本不分解，超过 340℃开始分解，粘度受剪切速率影响较小。3、流变性接近牛顿性液体，表观黏度受温度的影响较大，受剪切速率的影响较小，相对分子质量的增大而增大。PC 分子链中有苯环，所以分子链刚性大。4、PC 的抗蠕变性好，尺寸稳定性好；但内应力不易消除。5、PC 高温下遇水易降解，成型时要求水分含量在 0.02%以下。6、制品易开裂。PC 树脂的成型工艺控制在成型加工上，水分控制及成型加工条件之选择是影响成型品质最重要的两个因素，兹分述如下：A、水分控制 PC类塑胶即使用遇到非常低之水分亦会产生水解而断键、分子量降低和物性强度降低之现象，因此在成型加工前应严格地控制 PC树脂之水分在 0.02%以下，以避免成型品的机械强度降低或表面产生气泡、银纹等异常外观。为避免水分所产生异常之情况，聚碳酸脂在加工前，应先经热风干燥 3~5h以上，温度定为 120℃，或者用除湿干燥机来处理水分。B、原料选择 为满足各种成型工艺的需求，PC树脂有不同熔体流动速率的规格。通常熔体流动速率介于 5~25g/10min都可适用于注塑成型。但是其最佳加工条件因注塑机种类、成型品之形状以及 PC树脂规格不同而有相当之差异，应根据实际情况加以调整。C、注塑机选择要点 锁模压力：以成品投影面积每 cm2*0.47~0.48T（或每平方寸*3~5T）机台大小：成品重量约为注塑机容量的 40~60%为最佳，如机台以 PS来表示容量（盎斯）时，需减少 10%，始为使用 PC之容量， （1 盎斯=28.3 公克） 。螺杆：螺杆长度最少应有 15个直径长，其 L/D为 20：1 最佳，压缩比宜 1.5：1 至 30：1。螺杆前端之止流阀应采用滑动环式，其树脂流动间隙最少应有 3.2mm。喷嘴：尖端开口最少有 4.5mm直径。若成品重量为 5.5kg以上，则喷嘴直径应为 9.5mm以上，另外，尖端开口需比浇口直径少 0.5~1mm，且段道愈短愈好，约为5mm。D、成型条件要点：熔融温度与模温：最佳的成型温度设定与很多因素有关，如注塑机大小，螺杆组态、模具及成型品的设计和成型周期等。一般而言，为了让塑料渐渐在熔融，在料管后断/进料区设定较低的温度，而在料管前段设定较高的温度。但若螺杆设计不当或 L/D值过小。逆向式的温度设定亦可。模15温方面，高模温可提供较佳的表面外观，残留应力也会较小，且对较薄或较长的成型品也较填满；而低模温则能缩短成型周期。螺杆回转速度：在 40~70rpm较佳，但需视机台与螺杆设计而调整。注射压力：根据制品壁厚程度可采取85~140kg/cm2。背压：一般设定愈低愈好，便为求进料均匀，建议使用3~14kg/cm2。注射速度：射速度浇口设计有很大关系。使用直接浇口或边缘浇口时，为防止日晖现象和波流痕现象，则应用较慢这射速，另外，如成品厚度在 5mm以上，为避免气泡或凹陷慢速射出会有帮助。一般而言，射速原则为薄者快，厚者慢。从注塑切换到保压，保压要尽量低。以免成型品发生残留应力。而残留应力可用退火方式来解除或减轻，条件是 120~130℃约三十分钟至一小时。料筒清扫 1、在 PC树脂的成型温度下，加入清洗料(通用级聚苯乙烯或透苯)，连续射出二十至三十次。2、将射台后退，连续将清洗料空射，直至射出的清洗料开始膨胀起泡。3、将料筒温度重新设定到 200至 230℃。4、继续将清洗料空射，直到清料熔胶温度达到 260℃且外表看起来很干净透明。2.3 制品图样2.3.1 具体尺寸及要求如图 2.1图 2.12.3.2 根据制品尺寸几何形状进行分析162.3.2.1 尺寸及公差从制品所给的尺寸及公差查《塑料模塑成型技术》表 3-7为 4级精度等级，查表 3-8得 4级精度等级为一般精度，从经济方面考虑，在模具设计时模具精度等级也应设计成一般精度等级。2.3.2.2 塑料制品的形状如图 2.1，此制品为圆形制品，具有带内凹结构的环型把手，所以在设计时着重是脱把手。2.3.2.3 塑料制品的壁厚由图 1.1可知，此制品最大壁厚为 10mm，最小壁厚为 4mm。壁厚不均匀，它会固化或冷却速度的不同引起收缩不均匀，从而在制品内部产生内应力。因此在模具设计时要进行冷却系统的设计及适应选择浇口。2.3.2.4脱模斜度所设计的制品没有脱模斜度，即脱模斜度为零，这样制品对型心的包紧力大，脱模时较有脱模斜度的难，生产时可喷涂脱模剂。2.4 塑料制品成型性能聚碳酸脂成型性能优良，其吸水性小，成型前可不进行干燥，收缩小，制品尺寸稳定，比热容小，可很快加热塑化，塑化量较大，故成型速度快，生产周期短，可进行高速注射；流动性好，可采用注射、挤出、真空等各种成型方法。但注射成型时应防止溢料，应控制成型温度，压力和时间等工艺条件，以减少内应力。故设计成型零件时要注意配合间隙的选择，并且设计冷却水道以控制温度变化情况。3 基本参数3.1 注射机选择17根据制品结构选择立式注射机，查表《塑料制品及其成型模具设计》0.10初步选用 SZ-800/3200立式注射机，主要参数如表 3.1表 3.1参数 SZ-800/3200结构类型 立式注射机理论注射容量/cm 3 840螺杆直径/mm 67注射压力/MPa 142.2琐模力/KN 3200拉杆内间距/mm 600×600移模行程/mm 550最大模具厚度/mm 600最小模具厚度/mm 300喷嘴球半径/mm SR20喷嘴口直径/mm 53.2 模具型腔数目的计算3.2.1 计算原理通常注射机的实际注射量为注射机最大注射量的 80﹪，即V实 = Vmax×80﹪ (3-1)式中 V 实 ---- 制品实际所需注射量，单位 cm3。Vmax ---- 注射机最大注射量，单位 cm 3。由表 3.1 Vmax =840cm3所以 V 实= Vmax×80﹪=672cm33.2.2 制品体积制品的结构及尺寸如图 2.1，体积如下式计算，V制= ×402×92- ×352×88＋（28×52-40×22）×12=462208-338492+6912=130628㎜ 3=130.628cm33.2.3 型腔数目确定制品数目用 n表示，利用下列公式进行计算，n= V实/V 制=672/130.628=5.14通过计算可以设计五个型腔。为了让制品采用平衡式布局，暂设计型腔数目为四个。3.3 模架选择型腔数目为四个，设计为四方布排，根据制品尺寸大小及型腔数目，查表18《模具标准应用手册》表 6-15初步选用 600×500模架具体结构如图 3.1(a)、3.1(b)图 3.1 （a）图 3.1 (b)4 成型零件尺寸及结构4.1 聚碳酸脂的收缩率（S）查《塑料制品及其成型模具设计》表 0.1聚苯乙烯的收缩率范围为 0.5-190.7﹪，换算成平均收缩率 Scp﹪Scp﹪=(0.6﹪+0.8﹪)/2=0.6﹪ (4-1)4.2 型芯尺寸及结构设计4.2.1 大型芯尺寸及结构图 4.14.2.1.1 大型芯径向尺寸计算利用公式LM1=[ls1(1+Scp﹪)+ △] (4-2)430zδ基本尺寸为 70φ查表公差为 0.38将数值代入计算DM1=[70（1+0.6%）+ ×0.38] 430zδ=70.70013.4.2.1.2 大型芯高度尺寸20Hm1 = [hs1(1+Scp%)+ △] (4-3)320zδ基本尺寸为 88查表公差为 0.44将数值代入计算Hm1 = [88(1+0.6%)+2/3×0.44]034.=88.82015.4.3 型腔尺寸及结构设计4.3.1 型腔尺寸及结构4.3.1.1 型腔径向尺寸，利用公式DM=[ls(1+Scp﹪)- △] （4-6）43zδ+0基本尺寸为 80、 77φ查表公差为 0.44、0.38将数值代入计算DM1=[80(1+0.6﹪)- ×0.44]4334.0+=80.88 15.0+DM2=[77(1+0.6﹪)- ×0.38]4338.0+=77.75 1.0+4.3.1.2 型腔深度尺寸，利用公式Hm = [Hs(1+Scp%)- △] (4-7)32zδ+0基本尺寸为 87 5查表公差为 0.44、0.1621将数值代入计算Hm1 = [87(1+0.6%)- ×0.44] 3234.0+=87.72 14.0+Hm1 = [5(1+0.6%)- ×0.16] 32316.0+=5.14 05.+4.3.1.3 型腔结构设计型腔结构简单，采用整体式凹模，这种结构成形的制品质量较好，加工方便，并且就加工在型腔板上，与型腔板构成一体。4.3.1.4 型腔底厚、壁厚计算1 按刚度校核侧壁厚度，利用公式t=r[ （4-8）[]1+μΓΡδΕ代入计算得 t=1.62 mm2 按强度计算，利用公式t=r( []12δ代入计算t=4.37mm取较大值 4.37mm。4.3.1.5 底厚计算按刚度计算 h=5.32mm按强度计算 h=6.3mm取较大值 6.3mm。5 模具结构模具结构主要由以下部分组成：成型部分、侧向分型及抽芯部分、支承部分、推出机构、浇注系统、导向部分、紧固定位部分、冷却排气系统。在模具设计过程中，主要考虑塑料怎样进料，制品怎样成型、制品怎样脱出。从设计的制品结构来说，主要是螺纹的成型与脱出。225.1 制品把手部分的成型结构5.1.1 把手脱出形式及特点在本制品设计时，主要考虑两种形式，即哈夫结构和齿轮齿条结构。5.1.2 两种结构的比较成型制品属于小批量生产，精度等级为一般等级。对于两种结构通过以下几点进行比较，通过比较选出一种较好的结构形式。1 结构复杂程度：哈夫结构较简单，齿轮齿条结构较复杂。2 精度：哈夫结构成型的制品能达到一般精度等级，齿轮齿条成型的制品精度等级较高，从制品精度方面考虑，哈夫结构已能达到精度要求。 3 结构体积空间：设计的模具型腔为 4腔结构，利齿轮齿条结构，至少需要两对齿轮齿条结构，因此，模具内部应留有足够的空间以进行齿轮的装配和传动，因此，模具结构尺寸较大，但制品尺寸较小。利用哈夫结构，尺寸要紧凑一些。4 制造费用：哈夫机构比齿轮齿条结构成本低。综上所述，根据制品本身的要求，哈夫结构比齿轮齿条结构要好，设计采用哈夫机构。5.2 哈夫结构及尺寸图 5.1哈夫结构的角度一般采用 8°-12°。在设计此模具时采用 10°。在脱模时，哈夫的设计只要能够让螺纹脱出即可，计算哈夫在水平方向推出的距离hH=(12-6)/2=3mm (5-1) 23在设计时将其设为 3.5mm，角度为 10°。则在垂直方向的运动长度 hv为hv=3/tg10°=13.4mm (5-2)但为了保证制品在脱出之后哈夫件还有一部分在导滑槽中，将 hv设计为 25mm，计算后的截面尺寸如图 5-1，型腔的布置如图 5-2，由图 4.2所示制品之间的距离，将哈夫件的长度设计为 300mm，300mm 的长度包括两导轨10×10的尺寸，具体结构如图 5.1。哈夫在推出时，会因为推出力不均匀而使两滑块在垂直方向上产生不同的位移，并且在复位时会出现两滑块不在同一时间复位，这样就会影响制品的质量。为了防止这些情况的发生，在两哈夫之间加一不同配合的销钉。具体的哈夫结构与销钉的配合图 5.3，图 5.4。图 5.2图 324图 5.45.3 模具结构图通过对模具成型零件的计算，模架的确定，模具结构图如装如图所示。5.4 模具与成型机械关系的校核5.4.1 制品及流道体积5.4.1.1 制品体积Vi=130.628cm3255.4.1.2 流道体积主流道体积V主=1/3 h(R +Rr+r )π22代入计算V主=1/3 h(R +Rr+r )22=1/3×3.14×17（4 ＋4×9.6＋9.6 ）2=2.9 cm3V主=2.9 cm5.4.1.3 分流道体积V分 1= R L＋ R213= ×3.14×10 ×160＋ ×3.14×1023=5 cm326V分 2= R L＋ R ×4213= ×3.14×5 ×115＋ ×3.14×323=3cm3V总= V 主+V 分 1+V分 2=10.9 cm35.4.1 注射机的校核1． 最大注射量的校核根据公式 KV0≥V代入计算得 V=130.628×4+10.9=141.528 cm3符合注射机的要求2. 注射压力的校核，按下公式Po＞P根据 P=160-220MPa符合所需要求3. 锁模力校核根据公式 F 机≥（niA+A1）Pi经过计算 A=1352mm 227A1=1564 mm2代入计算 F=1120KN符合所须的注射要求4．拉杆间距的校核由表 3-1可知，注射机的拉杆间距为 600×600，模具尺寸为 600×500，符合所须的注射要求。5．开模行程的校核根据公式 S≥H1+H2+H3+(5~10)mm代入计算 H1+H2+H3+(5~10)=150~155mm符合所须的注射要求6. 模具厚度的校核模具总厚度为 247mm符合 H小≤247≤H 大6 浇注系统6.1 概述注射模的浇注系统是指熔体从注射机的喷嘴开始到型腔为止的流动通道。对其要求是：使熔体平稳的进入型腔，使之按要求填充型腔，使型腔内的气体顺利排出，在熔体填充型腔和凝固的过程中，能充分的把压力传到各个部位，以获得组织致密，外形清晰，尺寸稳定的塑料制品。可见，浇注系统的设计是十分重要的。浇注系统的设计正确与否，是注射成型能否顺利进行的关键，因此，要引起高度重视。6.2浇注系统的设计1 主流道的设计主流道的截面形状一般为圆形，其锥度为 2°～6°，在此模具的设计的设计中采用 2°，小端直径一般取 3～6mm,且大于注射机喷嘴直径0.51mm,由表 3-1注射机喷嘴直径为 4mm。将此模具主流道小端直径设计为 4.5mm。主流道的长度一般不超过 60mm,本模具设计为 17mm。主流道大端倒角 R3。由于主流道需要与高温塑料频繁接触，故设计主流道衬套是十分必要的，尤其是主流道要穿过两块板时，如果没有主流道衬套，在结合处很容易发生溢料，导致主流道难以取出，主流道衬套的球半径比注射机的球半径大 1～2mm，设计球半径为 SR14mm。主流道衬套的尺寸查表 3-6-62《模具实用技术设计综合手册》 。2 分流道设计在采用多型腔模具时，就应该使用分流道，在设计时，根据情况的不同，采用不同的截面，不同的布置。1）分流道的截面形状和尺寸分流道的截面形状有好几种，包括圆形、U 形、半圆形、正方形。在设28计时一般常用的为梯形半圆形和 U形。在此模具中，采用半圆形分流道。本模具分流道直径为 20mm。二级分流道直径为 10mm。2）分流道的布置在多型腔注射模具中，要求各型腔的制品表面质量和内部性能差异不大，所以流道的布置要合适，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种，在本模具的设计过程中，为了保证制品质量，采用平衡式布局。3 浇口的设计浇口的基本作用是使分流道来的熔体产生加速以快速充满型腔。1）浇口的形式及特点浇口在通常情况下有直接浇口、中心浇口、侧浇口、点浇口、潜伏式浇口等几种形式。直接浇口适用与热敏性塑料；中心浇口去除浇口方便一些，它适用与圆筒形、圆环形等中心带孔的制品成型，侧浇口是从制品侧面进料；点浇口截面积较小，熔体进料时，产生很高的剪切速度，同时产生摩擦作用，提高熔体温度；潜伏式浇口适用与表面质量高的制品。在本模具的设计中，考虑使用的是多型腔，采用侧口。2）浇口截面形状、尺寸及位置侧浇口一般采用矩形截面，一般浇口截面积与分流道的截面积之比为 0.03～0.09。已知分流道是梯形分流道，根据分流道尺寸，通过计算，选用矩形边长为 1mm,设计的长度一般为 0.8～1.2mm，在设计时采用0.8mm。侧浇口的位置一般设在分型面上，以便于脱模，在此模具的设计中，为了保证螺纹的质量，将侧浇口设在上模部分，在这个位置，脱模结构简单一些，进料比较均匀，而且也有利于型腔内气体的排出。本模具浇口尺寸为 1×2mmφ7 推出机构7.1 概述推出机构的设计是为了把制品从型芯型腔中推出来，为下一次注射做准备，推出机构的设计要求有：1．尽量使制品留在动模上。2．保证制品不变形，不损坏。3．保证制品外观良好。4．结构要可靠。7.2 推出机构要将制品合理推出，将要采用二次推出机构。首先，将哈夫机构和制品同时推出，当螺纹能从哈夫中脱出时，哈夫件停止推出，然后利用倒锥推杆将制品从型芯上推出，以达到脱模要求。7.2.1 制品推出装置推出机构一般有推杆、推管、推件块等，从制品的形状、尺寸考虑，利用推管制品的壁厚太小，采用直推杆，制品的受力面积太小，会损坏制品，其他结构不适合成型本产品，所以将推杆设计成倒锥形，下面采用螺钉固定，保证装配需要。297.2.2 哈夫推出机构在哈夫件的推出机构设计时，考虑到磨损位置、维修、结构等多方面因素，采用推杆直推哈夫件的形式。7.2.3 推板和推杆固定板的尺寸及结构由于推出为二次推出，所以在设计时设计了一块推板和三块推杆固定板。他们的结构尺寸查表 6-15《模具标准应用手册》得到。1. 推杆固定板一的结构如图 7.12. 推杆固定板二的结构如图 7.23. 推杆固定板三的结构如图 7.3在推板下面，为了能方便清理推板下的杂物和调整其平衡度，推板下面设支承钉，尺寸为 M6×10。图 7.130图 7.27.2.4 二次推出机构摆钩设计摆钩主要是为了实现二次推出的，当哈夫件分开 3mm时，摆钩从耐磨板中脱开，锥型推杆继续上移将制品推出，以达到脱模要求，当哈夫分开 3mm时，哈夫需要上升的高度为 h。h = 3/tg10° =13.4 (7-1)即推出机构上升 13.4mm时，摆钩脱开。31图 7.48 导向支承紧固复位机构8.1 导向机构设计导向机构是为了使模具和模有正确的位置，以提高制品成型质量。另外，它还可以提高模具寿命。一般注射模采用的导向零件为导柱导套，在设计时选用标准件，查表 5-5 《模具标准应用手册》。8.2 支承零件在此模具中，支承零件包括上模座板、下模座板、型芯固定板、哈夫固定板、支撑板等。8.3 紧固件及其他附件8.3.1 上模部分1 固定定位圈螺钉选用 M8×10。2 固定上模座和型芯固定板的螺钉选用 M12×40。8.3.2 下模部分1 固定下模的螺钉选用 M12×140。2 固定推杆固定板的螺钉选用 M6×12。3 固定耐磨板的螺钉选用 M8×10。8.3.3 冷却系统模具在注射时，应对模具温度进行较好的控制，才能保证制品的精度，这就要求在模具内设计冷却系统，但由于本零件较小，可以通过模具自然冷却来保证热平衡。另外此制品为小批量生产，成型的制品精度等级为一般精度，故采用模具自然冷却，不设计冷却水道。9 模 具 的 装 配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加32工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为 0.05——0.15毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。9.1 模具的装配顺序（1）确定装配基准；（2）装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；（3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于 80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。（4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；（5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；（6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；（7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。① 模具预热模具预热的方法，采用外部加热法，将铸铝加热板安装在模具外部，从外部向内进行加热，这种方法加热快，但损耗量大。筒和喷嘴的加热根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热，与模具同时进行。工艺参数的选择和调整根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度，压力，时间参数，调整工艺参数时按压力，时间，温度这样的先后顺序变动。注塑在料筒中的塑料和模具达到预热温度时，就可以进行试注塑，观察注塑塑件的质量缺陷，分析导致缺陷的原因，调整工艺参数和其他技术参数，直至达到最佳状态。（8）模具的维护优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度不得超过 1000°C。9.2 开模过程分析33本模具为一模四腔三板式注塑模，浇口采用点浇口形式，采用哈夫件成型，一次注塑完成后，分型面一先打开，浇注系统凝料脱出当开模到一定距离后，限距导柱起作用，分型面二打开，制品从哈夫件中脱出，到了一定距离后，二次推出机构将包裹在型芯上的制品顶出。34总结通过此次毕业设计，我受益匪浅，可大体地了解作为一名设计人员所要具备的基本素质及知识量及思考问题，解决问题的能力。同时也让我巩固了自己的专业知识，在设计的过程中对于 CAD、PRO/E 绘图软件、Microsoft Word 办公软件等应用有了更进一步的掌握；在设计之初，面对从未涉及的问题，感到十分棘手，但经过反复的思考、查阅资料以及在老师的热心指导帮助下，同学之间的探讨，发现并非想象中的那么困难。另外，查阅资料是本次设计的重点，询问经验人士，我想实践是最可靠的保证，经验是宝贵的财富。通过认真仔细的资料查阅和软件的反复模拟，特别在刘老师的精心指导和严谨求实的要求下，我确信这次毕业实际是成功的，在这表示特别感谢！当然，由于本人的知识面欠全，设计中还存在不足，但我相信通过这次设计将为我今后走向工作岗位打下了坚实的基础。35参考文献【1】 翁其金. 《塑料模塑成型技术》. 机械工业出版社， 【2】 彭建声. 《简明模具工实用技术手册》. 机械工业出版社，【3】 唐志玉. 《模具设计师指南》. 国防工业出版社， 【4】 《塑料模设计手册》编写组. 塑料模设计手册. 机械工业出版社， 【5】 贾润礼，程志远. 《实用注塑模设计手册》. 中国轻工业出版社， 【7】 黄毅宏. 《模具制造工艺》. 机械工业出版社， 【8】 模具制造手册编写组. 《模具制造手册》. 机械工业出版社【9】 冯炳尧，韩泰荣，蒋文生.《 模具设计与制造简明手册》. 上海科学技术出版社， 36致谢首先要感谢母校对我的培养和教育,在四年的大学生活中,我不仅学会了专业知识,还学会了许多做人处世的道理.提高了自己分析问题和解决问题的能力.为今后走向社会打下了坚实的基础.其次要感谢四年来老师对我的教导,让我从无知走向了成熟,掌握了一门专业知识.因为老师们的默默奉献,才有了我们的今天,我们才能顺利的完成四年的学习生活