收納箱箱體的模具設(shè)計(jì)

鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013收納箱箱體注塑模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工摘要:本文主要介紹的是收納箱箱體注塑模具的設(shè)計(jì)方法。首先分析了收納箱箱體制件的工藝特點(diǎn)，包括材料性能、成型特性與條件、結(jié)構(gòu)工藝性等，并選擇了成型設(shè)備。其次介紹了收納箱箱體注塑模的分型面的選擇、 型腔數(shù)目的確定及布置，重點(diǎn)進(jìn)行了澆注系統(tǒng)、成型零件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。再次選擇標(biāo)準(zhǔn)模架和模具材料，并對(duì)注射機(jī)的工藝參數(shù)進(jìn)行相關(guān)校核。 最后對(duì)模具的工作原理進(jìn)行闡述，以及在安裝調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)、分析，并給出了相應(yīng)的解決方法。本文收納箱箱體注塑模具采用三板式結(jié)構(gòu)， 即澆注系統(tǒng)凝料和制件在不同的分型面脫出，采用一模一腔的型腔布置，最后利用導(dǎo)桿將制件推出。關(guān)鍵詞：收納箱箱體；注塑模；澆注系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)；一模一腔；鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013ThedesignofmouldinjectionforstorageboxAbstract：Thedesigningmethodsofinjectionmouldofthestorageboxaremainlyintroducedinthispaper.Firstly,thetechnologicalcharacteristicsareanalysed,includingmaterialproperties,formingcharacteristicsandconditions,theprocessofthestructure,theformingequipmentisselected.Thenthepartinglineisselected,thenumberofcavitiesisdetermined.Thespecificintroductionaremadeongatingsystem,coolingsystem,moldingparts,steeringmechanism,mouldingmechanism,andspacerpartinginstitutions.ThenthestandardmouldbasesandMouldmaterialsareselected.andthetechnologicalparametersoftheformingequipmentischecked.Finally,problemsthatmayemergeduringthemoldinstallationprocessareanalysedandtheappropriatesolutionsareprovided.Threepencemouldisusedonthedesignofstoragebox,thatispouringmaterialandtheplasticpartsareejectedfromdifferentpartinglines.thereisonecavitiesinthismould,finallyastripperplateisusedtopushoffthechargershells.Keyword:Storagebox;Injectionmould;Gatingsystem;Mouldingmechanism;Coolingsystem;Spacepartinginstitutions鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013目錄1緒論..............................................................12收納箱箱體工藝性分析..............................................32.1明確塑件設(shè)計(jì)要求................................................32.2塑件材料分析....................................................42.3塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析..............................................42.4明確生產(chǎn)批量....................................................42.5計(jì)算塑件體積和質(zhì)量..............................................42.6收納箱箱體注塑工藝參數(shù)確定......................................42.7初選注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格..........................................53收納箱箱體注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)......................................63.1分型面的選擇....................................................63.2確定模具基本結(jié)構(gòu)及模架的選定....................................63.3確定型腔的數(shù)量和布局............................................73.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)....................................................73.4.1主流道設(shè)計(jì)....................................................73.4.2分流道截面設(shè)計(jì)及布局..........................................73.4.3澆口設(shè)計(jì)......................................................83.4.4主流道襯套及其定位環(huán)設(shè)計(jì)......................................93.5冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)....................................................93.6模架設(shè)計(jì)及其選擇................................錯(cuò)誤!未定義書簽。3.7導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)....................................錯(cuò)誤!未定義書簽。3.7.1導(dǎo)向件導(dǎo)套的選擇..............................錯(cuò)誤!未定義書簽。3.8型腔、型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)..............................錯(cuò)誤!未定義書簽。3.8頂桿設(shè)計(jì)........................................錯(cuò)誤!未定義書簽。3.10復(fù)位桿設(shè)計(jì).....................................錯(cuò)誤!未定義書簽。3.11拉料桿設(shè)計(jì)....................................................154注射機(jī)相關(guān)參數(shù)校核...............................................164.1鎖模力校核.....................................................164.2模具厚度校核...................................................164.3開模校核.......................................................165模具的總裝配圖和三維圖......................................-18-85.1總裝配圖..................................................-18-85.2模具的三維造型圖...............................................206模具成型的制造工藝和仿真加工.....................................227結(jié)論.............................................................24參考文獻(xiàn)...........................................................25致謝............................................................26附錄............................................................27鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013緒論1.1選題的依據(jù)和意義在信息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展的主要趨勢是模具產(chǎn)品向著更大型化、更精密化、更復(fù)雜化以及更經(jīng)濟(jì)快速的方向發(fā)展。伴隨著產(chǎn)品技術(shù)含量的不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化精密化、自動(dòng)化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展，模具的制造與使用在現(xiàn)代生產(chǎn)作用也越來越重要。通過本課題的設(shè)計(jì)，將會(huì)在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉（1）塑料件制品涉及及成型工藝的選擇（2）一般塑料件制品成型模具的設(shè)計(jì)能力（3）塑料制品質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力（4）掌握模具設(shè)計(jì)常用的商業(yè)軟件（proe4.0）及同實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合的能力（5）使自己在文檔組織與檢索方面的能力得到提高（6）掌握寫論文的一般步驟及格式方法，同時(shí)提高自己的學(xué)習(xí)、思考、解決問題的能力，因?yàn)樽⑺苣＞邔?duì)我來說是一個(gè)新的領(lǐng)域。1.2注塑模具設(shè)計(jì)過程和發(fā)展趨勢注塑成型是指，受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后得到的成形的方法，過程大致可分為合模、注射、保壓、冷卻、開模、制品取出。注塑成型機(jī)可分為合模裝置和注射裝置。注射裝置是使樹脂材料受熱融化后射入模具內(nèi)的裝置，而模具為樹脂材料射入金屬模型后得到具有一定形狀的制品的裝置。成形品成型是由使熔融樹脂流入主干道，引導(dǎo)熔融樹脂進(jìn)入模腔的分流道及制品的裝置。還有回料，其使用成形中的主流道和分流道并不是產(chǎn)品，有時(shí)會(huì)被丟棄或粉碎后作為成型材料再度使用。注塑模具設(shè)計(jì)的步驟一般為1）塑件分析，即要明確塑件設(shè)計(jì)要求、塑件生產(chǎn)批量、塑件的體積和質(zhì)量。2）注塑機(jī)的選用。3）模具生產(chǎn)的有關(guān)計(jì)算，即凹凸模零件工作尺寸的計(jì)算，型腔壁厚、底板厚度的確定以及模具加熱，冷卻系統(tǒng)的確定。4）模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，即塑件成型位置及分型面選擇，模具型腔數(shù)的確定、行腔排列和流道布局以及澆口位置設(shè)置，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，側(cè)分型與抽心機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和拉料桿的形式選擇。目前發(fā)達(dá)國家許多模具制造企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)采用注塑模具CAE技術(shù)解決注塑成型中的問題，主要體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和注塑成型等不同的生產(chǎn)過程中。而我國主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)注塑模具的設(shè)計(jì)主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品的成型模擬還沒有建立系統(tǒng)化的分析、優(yōu)化方法，模具數(shù)控加工自動(dòng)化的水平還不高，模具往往要經(jīng)過反復(fù)試模和修模才能正式投入生產(chǎn)，對(duì)市場需求的響應(yīng)不夠及時(shí)等。利用注塑模具CAE技術(shù)可以對(duì)注塑模的設(shè)計(jì)及成型工藝參數(shù)的確定提供科-1-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013學(xué)分析的基礎(chǔ)。虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)時(shí)間并不長，但它對(duì)制造業(yè)的重大影響卻很快地顯示了出來。雖然它不是實(shí)際物理性的制造過程，但卻具有實(shí)際生產(chǎn)制造的本質(zhì)過程。虛擬制造利用計(jì)算機(jī)虛擬模型來模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能和可裝配性、可加工性等各方面可能存在的問題，幫助設(shè)計(jì)人員在物理樣機(jī)制造出來之前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，修改技術(shù)參數(shù)，這使得制造技術(shù)走出主要依賴于經(jīng)驗(yàn)的狹小天地，發(fā)展到了全方位預(yù)報(bào)的新階段，因此利用虛擬制造在實(shí)際生產(chǎn)之前進(jìn)行產(chǎn)品的虛擬制造，以此減少設(shè)計(jì)缺陷、縮短研制周期，成為先進(jìn)制造技術(shù)的主流發(fā)展趨勢。利用UG6.0實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模具的虛擬制造，實(shí)現(xiàn)切削路徑和表面形成過程的加工過程仿真，以數(shù)字化的方式模擬模具下型腔由指定毛坯到最終產(chǎn)品的切削加工過程。對(duì)數(shù)控加工的路徑和刀位的正確性進(jìn)行檢驗(yàn)，可以防止碰撞、干涉現(xiàn)象，并對(duì)路徑優(yōu)劣作出評(píng)價(jià)。經(jīng)過虛擬制造仿真檢驗(yàn)的數(shù)控程序后處理后導(dǎo)入到數(shù)控銑加工中心，進(jìn)行模具的加工。裝配加工完成的模具零部件，進(jìn)行試模，獲取注塑工藝參數(shù)。利用正交試驗(yàn)方法對(duì)模具試模過程中出現(xiàn)的產(chǎn)品翹曲變形缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，由極差分析和方差分析找出各個(gè)因素對(duì)翹曲變形的顯著性水平，并獲得使產(chǎn)品獲得翹曲變形數(shù)值最小的最優(yōu)參數(shù)組合，為實(shí)際注塑工藝參數(shù)的獲取提供理論支持。2.運(yùn)用Pro/ENGINEERPro/ENGINEER是基于特征的全參數(shù)化軟件，其創(chuàng)建的三維模型是一種全參數(shù)化的三維模型。“全參數(shù)化”有三層含義，即：特征截面幾何的全參數(shù)化、零件模型的全參數(shù)化、裝配組件模型的全參數(shù)化。Pro/ENGINEER作為一個(gè)全方位的三維產(chǎn)品開發(fā)軟件，它以單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)性及工程數(shù)據(jù)的再利用等改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，成為機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。參數(shù)化設(shè)計(jì)：每一個(gè)設(shè)計(jì)意圖可以用參數(shù)來描述，可以為所設(shè)計(jì)的特征設(shè)置參數(shù)，并且還可以對(duì)不滿意的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修改，方便用戶設(shè)計(jì)。全相關(guān)性：基本特征的全參數(shù)化三維建模的優(yōu)勢在于，同一零件的特征，在任何一處被改動(dòng)后，所有的其他地方都會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的改變，也就是說，整個(gè)工程是完全相關(guān)的。單一數(shù)據(jù)庫：Pro/ENGINEER有一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)流程中所有的設(shè)計(jì)資料都統(tǒng)一存儲(chǔ)在這個(gè)數(shù)據(jù)庫中，以確保數(shù)據(jù)的正確性。以特征為設(shè)計(jì)單位：Pro/ENGINEER以特征為設(shè)計(jì)單位逐步完成總體設(shè)計(jì)，便于用戶思路清晰的進(jìn)行設(shè)計(jì)且易于修改。當(dāng)今世界注塑模具技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)得到了極為廣泛的應(yīng)用，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著不可替代的推動(dòng)作用，而工業(yè)科技技術(shù)的蓬勃發(fā)展又為注塑模具發(fā)展技術(shù)提供了強(qiáng)大的動(dòng)力，虛擬制造技術(shù)是時(shí)代發(fā)展的潮流，科技技術(shù)與模具技術(shù)相結(jié)合是模具技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。-2-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013收納箱箱體工藝性分析2.1明確塑件設(shè)計(jì)要求如圖2-1-1為收納箱箱體的塑料件立體圖，材料為ABS，外觀透明，該塑件主要功用為收納物件，其表面質(zhì)量要求不高，但不允許有毛刺、凹陷、氣泡等缺陷存在，尺寸要求與其他塑件（箱蓋）配合緊密，塑件壁厚最大為2mm，最小為1.5mm，屬于中型塑件。圖2-1 收納箱箱體三維圖-3-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20132.2塑件材料分析塑件材料為abs，為熱塑性塑料，綜合性能較好，有高抗沖、高耐熱、透明等特點(diǎn)，適合制作一般機(jī)械零件，傳動(dòng)、電訊等零件，吸濕大，加工前進(jìn)行干燥處理，可避免銀絲、氣泡及強(qiáng)度下降現(xiàn)象，流動(dòng)性中等。根據(jù)據(jù)模具設(shè)計(jì)手冊可知，ABS的密度1030～1070kg/m3，收縮率0.3～0.8%，模具溫度50～80℃，最大不溢料間隙0.04mm，塑件的尺寸精度為5～6級(jí)，則模具型腔的尺寸精度應(yīng)為IT10～I(xiàn)T11級(jí)。2.3塑件結(jié)構(gòu)工藝分析從給定的塑件產(chǎn)品圖和技術(shù)要求看出， 塑件的形狀近似為長方體，下面積長度223mm，寬160mm，倒角20°，上部分長260mm，寬175mm，倒角30°，壁厚2—1.5mm，側(cè)面開有四個(gè)凹槽，由于塑件體積較大，結(jié)構(gòu)簡單，需采用單分型面。2.4明確生產(chǎn)批量：50000件/年2.5計(jì)算塑件體積和質(zhì)量該塑件材料為 abs，密度 1030～1070 kg/m3，計(jì)算其平均密度為1050kg/m3。通過計(jì)算塑件的體積V塑件=350890mm，可使用UG或Pro/e軟件患處三位實(shí)體圖，自動(dòng)計(jì)算出所畫圖形的體積。塑件的質(zhì)量M塑件=368.4g2.6收納箱箱體注塑工藝參數(shù)確定查《使用模具設(shè)計(jì)手冊》表 12-10，確定ABS塑料的注塑工藝參數(shù)如下：注射機(jī)類型：螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速：30～60r/min噴嘴形式：直通式噴嘴溫度：180～190℃料桶前端溫度：200～210℃料桶中段溫度：210～230℃料桶后段溫度：180～200℃模具溫度：50～70℃注射壓力：70～90MPa保壓力：50～70MPa注射時(shí)間：3～5s保壓時(shí)間：15～30s-4-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013冷卻時(shí)間：15～30s成型周期：40～70s以上參數(shù)在試模時(shí)可以做適當(dāng)調(diào)整。2.7初選注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格注塑模具是與注塑機(jī)配套使用，因此設(shè)計(jì)時(shí)注塑機(jī)的選擇尤為重要。從模具設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，應(yīng)了解的注射機(jī)的技術(shù)要求有：注射機(jī)的類型、最大注射量、最大注射壓力、鎖模力、最大注射面積、模具的最大和最小閉合厚度、最大開模行程以及模具在注射機(jī)上安裝時(shí)所需的定位孔的大小、螺釘孔的位置等等。而這些參數(shù)是制造、設(shè)計(jì)、使用注射機(jī)的主要參數(shù)。1）公稱注塑量指在對(duì)空對(duì)射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注射量，反映了注塑機(jī)的加工能力。（2）注射壓力 為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力， 螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力 ,我們將這種壓力稱為注射壓力。（3）注射速率 為了使熔料及時(shí)充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動(dòng)速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。注射容量以容積（cm3）表示時(shí)，塑件的體積（包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)）應(yīng)小于注射機(jī)的注射容量，其關(guān)系式按下式校核V件≤0.8V注（2-1）式中V件－塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和（3cm）；V注－注射機(jī)的注射容量（cm3）；0.8－最大注射容量利用系數(shù)。根據(jù)制品的大小及企業(yè)生產(chǎn)狀況，預(yù)選擇 HDX-328，其主要參數(shù)如表 2-1所示。表2-1 注射機(jī)參數(shù)型號(hào)HDX-328螺桿直徑（mm）Φ703917注射容量（cm或g）注射壓力（MPa）157鎖模力（KN）3280注射速率（r/min）410拉桿內(nèi)間距（mm）750×75031008理論注射容量（mm）移模行程（mm）660電動(dòng)機(jī)功率（Kw）30外形尺寸（mm）6500×1700×2400-5-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013收納箱箱體注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1分型面的選擇模具上用以取出塑料制品和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的解除表面，稱為分型面，也可稱為分模面。選擇分型面的基本原則是：分型面應(yīng)選擇在塑件斷面輪廓最大位置處，以便于順利脫模，同時(shí)還應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：分型面選擇應(yīng)便于塑料制件脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)，為此，選擇分型面應(yīng)盡可能使塑料制件開模時(shí)留在動(dòng)模。分型面應(yīng)選擇在不影響塑件外觀質(zhì)量的部位，使其產(chǎn)生的飛邊易于清理和休整。分型面選擇應(yīng)有利于排氣，為此應(yīng)盡可能使其分型面與流料末端重合。分型面選擇應(yīng)有利于零件的加工。分型面的選擇應(yīng)考慮注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)。注塑成型時(shí)所需要的鎖模力是與塑件在合模方向的投影面積成正比，所以選擇分型面時(shí)，應(yīng)盡量選擇塑件在垂直合模方向上投影面積較小的表面，以減少鎖模力。根據(jù)上述原則，收納箱箱體注塑模具的分型面形狀及位置如圖 2-2所示。圖3-1 收納箱箱體分型面3.2確定模具基本結(jié)構(gòu)和模架的選定單分型面注塑模是注塑模中最簡單、應(yīng)用最普及的一種模具，它以分型面為界將整個(gè)模具分為動(dòng)模和定模兩部分。一部分型腔在動(dòng)模，一部分型腔在定模。主流道在定模，分流道開設(shè)在分型面上。開模后，制品和流道留在動(dòng)模，制品和澆注系統(tǒng)凝料從同一分型面內(nèi)取出，動(dòng)模部分設(shè)有推出系統(tǒng)，開模后將制品-6-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013推離模具。雙分型面注塑模它從不同的分型面分別取出流道內(nèi)的凝料和塑件，又稱三板式注塑模具。與單分型面注塑模相比，三板式注塑模具增加了一個(gè)可移動(dòng)的中間板（又名澆口板）。中間板適用于采用點(diǎn)澆口進(jìn)料的單型腔和多型腔模具。在開模時(shí)由于定距拉桿的限制，中間板作定距離的分開，以便取出這兩塊板之間流道內(nèi)的凝料，而利用推板或推桿將型芯上的塑件脫出。收納箱的體積較大，結(jié)構(gòu)簡單，采用單分型面設(shè)計(jì)。3.3型腔數(shù)的確定以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次的注射量不超過注射機(jī)最大注射量的80%，按參考文獻(xiàn)[3]公式計(jì)算模具的型腔數(shù)：n=(0.8G-m2)/m1(2-1)式中： G—注射機(jī)的最大注射量（g）；m1—單個(gè)塑件的重量（g）；m2—澆注系統(tǒng)的重量（g）。收納箱的體積較大，可采用一模一腔。3.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并將注射壓力充分傳遞到模腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料制件。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成。 主流道設(shè)計(jì)主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始，到飛流到為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。其直徑直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和填充時(shí)間，直徑過大，澆道容積增大，凝料多，增加了冷卻時(shí)間，且易產(chǎn)生渦流或紊流，制件出現(xiàn)氣孔。直徑過小，則熱量與壓力損失大，成型困難。主流道的設(shè)計(jì)原則是：在保證塑料制件成型良好的前提下， 盡量縮短主流道的長度，以使凝料少，壓力和熱量損失小。一般長度不大于60mm，主流道大端呈圓角過渡，以減小料流轉(zhuǎn)向阻力。 分流道截面設(shè)計(jì)與布局分流道是連接主流道與澆口的熔體涌道，分流道起著分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道設(shè)計(jì)要求：一是使流道盡快充滿型腔，在流道內(nèi)的壓力損失和熱量損失小；二是將塑料熔體均衡的分配到各個(gè)型腔；三是回料量小。常用的流道截面形狀有圓形、梯形、U行和六邊形等，在設(shè)計(jì)中，要減少流道內(nèi)的壓力損失，就希望流道截面積大，要減少散熱損失，又希望面積小，故可用流-7-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013到的截面積與表面積之比來表示流道的效率，其比值越大，效率越高。 澆口設(shè)計(jì)澆口是澆道與型腔之間最短的一段距離，能夠增加和控制塑料進(jìn)入型腔的流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料。澆口位置的選擇對(duì)制品的質(zhì)量顯得尤為重要，根據(jù)文獻(xiàn)[3]澆口選擇的一般要求是：a.塑件能量的損失最小;b.澆口的位置應(yīng)使進(jìn)入行腔的塑料能順利的排出模腔內(nèi)的空氣， 進(jìn)入型腔的塑料不要立即封閉排氣系 ;c.澆口的位置要避免造成收縮變形和塑件的熔接痕 ;d.拼鑲結(jié)構(gòu)的模具，澆口的位置不能使流動(dòng)的塑料沖擊鑲件， 但也不能離澆口太遠(yuǎn)，否則塑料流到鑲件附近時(shí)變冷熔接不好；e.澆口的位置及大小要考慮對(duì)型芯的影響。避免塑料直接正面沖擊型芯 ;外觀要求高的塑件則澆口不允許設(shè)置在分型面上，同時(shí)要考慮清理簡便，不損壞塑件。根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況，采用點(diǎn)交口設(shè)計(jì)方案，如圖3-2圖3-2 澆口設(shè)計(jì)-8-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013 主流道襯套及其定位環(huán)的設(shè)計(jì)主流道襯套的材料常用T8A制造，熱處理后硬度為50~55HRC。主流道襯套與定模板采用H7/m6的過渡配合，主流道襯套與定位圈采用的H9/f9間隙配合。由于受型腔或分流道的反壓力作用，主流道襯套會(huì)產(chǎn)生軸向移動(dòng)，所以主流道襯套的軸向定位要可靠。本制品是選擇中小型模架則澆口套選擇整體式，根據(jù)上述經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算本設(shè)計(jì)的澆口套形式為圖2-4：圖3-3主流道襯套定位環(huán)形式為圖 2-5：圖3-4定位環(huán)3.5冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)在模具設(shè)計(jì)中是很重要的一部分， 冷卻水道的布置對(duì)成品的質(zhì)量尤為重要，下表2-2是模具溫度對(duì)成品的影響。-9-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013表3-1模具溫度對(duì)成品的影響模具溫塑件質(zhì)量情現(xiàn)象度況過高縮孔在壁厚部分，易冷卻地方先硬化，未冷卻的地方先收縮，而產(chǎn)生縮坑。模具溫度過高易產(chǎn)生縮孔溢料因?yàn)槟＞呔哂虚g隙，當(dāng)溫度過高，型腔內(nèi)塑料粘度低，流動(dòng)大，易從縫隙溢料不均勻變形各部位冷卻不均，造成收縮不一致，產(chǎn)生變形過低填充不良溫度過低，型腔內(nèi)塑料粘度高難流動(dòng)，填充不均熔接焊兩股料流匯合時(shí)，由于模溫低，產(chǎn)生不能完全熔合而出現(xiàn)類似毛發(fā)狀的細(xì)紋線表面不光澤出現(xiàn)表面不十分有光澤的情況溫度調(diào)機(jī)械性能不當(dāng)模溫過高或過低時(shí)，對(duì)部分塑料，結(jié)晶不良造成整不的良機(jī)械性能不良當(dāng)由上表可以知道冷卻水道的位置取決于制品的形狀和不同的壁厚。原則上冷卻水道應(yīng)設(shè)置在塑料向模具熱傳導(dǎo)困難的地方,根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則,冷卻水道應(yīng)圍繞模具所成型的制品,且盡量排列均勻一致。設(shè)計(jì)冷卻水道需考慮如下因素[3]：模具的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接有關(guān)；模具的大小和冷卻面積；塑件熔接痕位置；水孔邊離型腔的距離一般保持在10～25mm，距離太近則冷卻不易均勻，太遠(yuǎn)則效率降低。水孔以直徑一般在8mm上，根據(jù)模具大小決定；水孔管路應(yīng)暢通無阻；水管接頭的位置應(yīng)放在盡可能不影響操作的一側(cè)；冷卻水孔管路最好不開在型腔塑料溶接的地方，以免影響塑件強(qiáng)度。如圖2-6，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算所需冷卻水量：WW1a）（2-3KT3T4式中；W——通過模具的冷卻流量（ g）；W1 ——單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料重量（ g）；——每克塑料的熱容量（J/g）；T3 ——出水溫度（oC）；T4 ——入水溫度（oC）；-10-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013——熱傳導(dǎo)系數(shù)；再由下式可求出冷卻水道的直徑d：dW（2-4）L2式中：ρ——冷卻液密度（ g/m）；——冷卻水道的長度（cm）；由式（2-4）計(jì)算得：水道直徑 d為11mm，根據(jù)文獻(xiàn)[3]取水道直徑d為12mm。圖3-5 冷卻系統(tǒng)3.6模架的設(shè)計(jì)與選擇根據(jù)制品的投影面積，模架選擇BxL=496x496。由于制品的高度是165mm，據(jù)參考文獻(xiàn)[3]可知開模的長度要大于制品高度的5-10mm，根據(jù)型腔和型芯的高度以及冷卻系統(tǒng)的布置，選取模架各參數(shù)和結(jié)構(gòu)如表 3-2所示：-11-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013表3-2模架的參數(shù)名稱尺寸材料規(guī)格熱處理定模座板496x596x45鋼GB/T12556.1-199調(diào)質(zhì)處理，硬度（mm×mm360（230-270）HBS×mm）定模板（凸模）496x49645鋼GB/T12556.1-199調(diào)質(zhì)處理，硬度（mm×mm660（230-270）HBS×mm）動(dòng)模板（凹模）496x496x45鋼GB/T12556.1-199調(diào)質(zhì)處理，硬度（mm×mm1560（230-270）HBS×mm）動(dòng)模板（mm496x496x45鋼GB/T12556.1-199調(diào)質(zhì)處理，硬度×mm×mm）560（230-270）HBS上頂針板496x368x45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度（mm×mm36GB/T4169.8-1984（230-270）HBS×mm）下頂針板496x368x45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度（mm×mm27GB/T4169.8-1984（230-270）HBS×mm）模腳（mm×496x496x45鋼GB/T4169.8-1984調(diào)質(zhì)處理，硬度mm×mm）116（230-270）HBS動(dòng)模座板496x596x45鋼GB/T12556.1-199調(diào)質(zhì)處理，硬度（mm×mm36（230-270）HBS0×mm）3.7導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)向合模機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是必不可少的部分，因?yàn)槟＞咴陂]合時(shí)要求有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模一邊或定模一邊均可，但更多的是安裝在動(dòng)模一側(cè)，因?yàn)樽鳛槌尚瘟慵闹餍托疽话愣及惭b在動(dòng)模一側(cè)。導(dǎo)柱與主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時(shí)可以起保護(hù)作用。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是保證動(dòng)、定模能夠?qū)?zhǔn)，使動(dòng)模和定模上的成形表面在模具閉合后形成形狀和尺寸準(zhǔn)備的腔體。從而保證塑料件形狀、壁厚和尺寸。 導(dǎo)向-12-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013機(jī)構(gòu)出了其導(dǎo)向和定位的作用外，還可以增加承受側(cè)壓力的能力，保證模具運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)形式為便于加工導(dǎo)柱導(dǎo)套安裝孔，獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，使用有肩導(dǎo)柱。導(dǎo)柱的布置為確保動(dòng)模和定模只按一個(gè)方向合模， 采用等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱布置。 導(dǎo)向件導(dǎo)套的選擇根據(jù)導(dǎo)柱的直徑和長度選擇及文獻(xiàn)[3]選擇導(dǎo)向件1，其材料為T8A鋼，HRC50～55，如圖3-6所示圖3-6導(dǎo)向件導(dǎo)套2的尺寸如圖3-7所示，其材料為 T8A鋼,HRC50～55，如圖所示圖3-7 導(dǎo)套-13-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20133.8型腔、型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型腔是指模具閉合時(shí)用來填充塑料成型制件的空間，按型腔的結(jié)構(gòu)不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四個(gè)結(jié)構(gòu)形式。為提高模具剛度、強(qiáng)度，型腔采用整體式結(jié)構(gòu)。成型塑料件內(nèi)表面的零件統(tǒng)稱凸模或型芯，為節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材和便于加工及熱處理，型芯采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，型芯的固定采用螺釘固定。3.9頂桿設(shè)計(jì)頂桿設(shè)計(jì)有如下的要求：頂桿的導(dǎo)向頂桿一般用來進(jìn)行頂出塑件，同時(shí)也可以作為脫模機(jī)構(gòu)，一般用于脫模力小的腔類塑件，而當(dāng)配合部分較短；因本制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜， 為使制品能安全的推出采用了 6個(gè)頂桿。分別在收納箱箱體的四方和左右端面，這樣不會(huì)在齒形上留下痕跡。如圖3-8，3-9（圖中六個(gè)小圓位置即為頂桿位置）。圖3-8頂桿圖3-9 頂桿位置-14-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013具體形式和尺寸可參考下表3-3圓形頂桿及尺寸表3-3頂桿及其尺寸公稱尺寸dHD與頂桿配合的孔-0.1尺寸公差（h6）尺寸D孔公差（K7）配合長度L18-0.010310+0.00335-0.018-0.0033.10復(fù)位桿復(fù)位桿用于閉模時(shí)使頂桿及頂出桿復(fù)位，材料常用45鋼，HRC45～50，復(fù)位桿的設(shè)計(jì)如圖3-101：圖3-10復(fù)位桿3.11拉料桿模具開模時(shí)，拉料桿可以把在主流道上的凝料從定模澆口套中拉出，推出機(jī)構(gòu)將塑件和凝料一起推出模外。其結(jié)構(gòu)如圖3-11所示圖3-11拉料桿-15-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013注機(jī)相關(guān)參數(shù)校核4.1鎖模力的校核鎖模力又稱合模力。當(dāng)熔體充滿型腔時(shí)，注射壓力在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力是試圖使模具沿分型面分開，為此注射機(jī)的合模力必須大于型腔內(nèi)熔體壓力與塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積，故FSpqAf（4-1）式中，pq—型腔內(nèi)熔體的平均壓力，對(duì)于容易成型的制品pq取30MPa；FS—注射機(jī)的公稱鎖模力，F(xiàn)S=3280kN；Af—塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，Af=81486.9mm2將上述數(shù)據(jù)帶入（4-1）得pqAf=30×81486.9=2534.6KNFS=3280KN故鎖模力滿足要求。4.2 模具厚度的校核注射機(jī)規(guī)定最大與最小厚度是指模板閉合后達(dá)到規(guī)定鎖模力時(shí)動(dòng)模固定板上凸出的定位圈和定模固定板的最大和最小距離。因此，所設(shè)計(jì)的模具厚度應(yīng)落在注射機(jī)規(guī)定的最大和最小厚度范圍內(nèi)。本模具厚度可以按下式計(jì)算HH1H2H3H4H5H6(4-2)式中，H—模具厚度，mm；H1—流道板厚度， H1=36mm；H2—定模板厚度，H2=66mm；H3—?jiǎng)幽０?厚度，H3=56mm；H4—?jiǎng)幽０?厚度，H4=156mm；H5—模腳高度，H5=116mm；H6—?jiǎng)幽Ｗ搴穸龋?H6=36mm；所以模具厚度為H H1 H2 H3 H4 H5 H6 (36+66+56+156+116+36)=466mmHDX-328注射機(jī)所允許的模具最大厚度和最小厚度分別為 750mm和300mm，Hmin H Hmax，模具厚度滿足要求。4.3開模行程的校核各種注射機(jī)的開模行程是有限的，取出制品所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離。HDX328型注射機(jī)的單分型面注射模的開模距離的校核如下：-16-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013S≥H=H1+H2+a+(5～10)mm(4-3)式中：S—注射機(jī)的最大開模行程（移動(dòng)模板行程）；H1—塑料制品推出距離；H 2—制品高度；H—開模行程根據(jù)設(shè)計(jì)情況：塑料制品推出距離H1=40mm，制品高度H2=200mm，所以S≥H=240+50+200+10=500mm所選注射機(jī)的最大開模行程為 660mm,H〈660mm，所選注射機(jī)合適。-17-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013模具的總裝配圖和三維造型5.1總裝配圖裝配圖是模具裝配的主要依據(jù),其要求為：a.盡可能按1:1比例繪制，并應(yīng)符合機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)。b.繪制時(shí)先由型腔開始繪制，主視圖與其它視圖同時(shí)畫出。為了更好地表達(dá)模具中成型塑件的形狀、澆口位置等，在模具總裝圖的俯視圖上，可將上模（或定模）拿掉，而只畫出下模（或動(dòng)模）部分的俯視圖。 c.模具總裝圖應(yīng)包括全部組成零件，要求投影正確，輪廓清晰。d.按順序?qū)⑷苛慵男蛱?hào)編出，并填寫零件明細(xì)表，標(biāo)注技術(shù)要求和使用說明，標(biāo)注模具的必要尺寸。步驟：a.首先畫出模具中心線及模具主視圖及側(cè)視圖外形線。 確定動(dòng)模與定模的分型面，確保塑件留在動(dòng)模一側(cè)。畫出塑件位置及定模、動(dòng)模型芯。畫出流道及澆口。b.在動(dòng)模投影平面上畫出塑件位置，并在主視圖上表示各零件之間的裝配關(guān)系。畫出所有零件的引線，并順序標(biāo)出零件序號(hào)。填寫標(biāo)題欄、明細(xì)表內(nèi)容，包括件號(hào)、名稱、材料、件數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格、數(shù)量等。編寫技術(shù)要求，包括裝配要求及試模要求。注明注射機(jī)規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)模架代號(hào)。收納箱箱體二維圖如圖5-1，圖5-2，圖5-3，圖5-4。圖5-1 收納箱箱體主視圖-18-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013圖5-2 收納箱箱體左視圖圖5-3 收納箱箱體動(dòng)模板俯視圖-19-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013圖5-4 收納箱箱體定模板俯視圖5.2模具的三維造型圖本次模具的三維造型主要由零件裝配生成，其中主要應(yīng)用匹配、對(duì)齊、矩陣等定位關(guān)系來約束零件之間的關(guān)系。 模具的三維造型如圖 5-5、5-6和5-7分解：圖5-5收納箱箱體三維總體圖-20-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013圖5-6 收納箱箱體動(dòng)模板三維圖圖5-7 收納箱箱體定模板三維圖-21-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013模具成型的加工工藝和仿真粗加工工序粗加工為精加工的預(yù)加工工序，也可作為精度、表面粗糙度和質(zhì)量要求不高，作為非配合面的最終加工。如圖6-1.精加工工序一般可作為最終加工工序，注射模具的凹凸模的成形銑削可達(dá)IT8~10、表面粗糙度可達(dá)Ra1.6~0.8um；電火花加工電極損耗可以達(dá)0.02%~0.1%、表面粗糙度可達(dá) Ra0.3~1.25um。3)精飾加工工序 一般在熱處理后進(jìn)行，其工藝內(nèi)容包括研磨、拋光皮紋加工等。即從模具凹凸模型面上去除極小余量， 使工件最終達(dá)到形狀、尺寸及其精度和表面粗糙度要求，如圖 6-1，圖6-2。圖6-1 粗加工走刀圖-22-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013圖6-2 細(xì)加工走刀圖-23-鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2013結(jié)論經(jīng)過對(duì)收納箱注塑模具的設(shè)計(jì)，我對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)流程和方法有了一個(gè)較為全面的了解，掌握了注塑模具的基礎(chǔ)知識(shí)等等。初始，注塑模具對(duì)我來說，是一個(gè)全新的領(lǐng)域，以前從沒接觸過，通過收納箱注塑模具的設(shè)計(jì)，我獲益良多，這不僅是對(duì)大學(xué)三年所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的整合和恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用， 而且潛移默化中又得到了一種科學(xué)的設(shè)計(jì)思路和解決問題的方式方法。首先，通過查閱注塑模具設(shè)計(jì)相關(guān)資料， 基本掌握了模具設(shè)計(jì)的原理和基本過程，對(duì)注塑模具各個(gè)組成部分有了一定的感性認(rèn)識(shí)，比如如何選擇分型面、成型設(shè)備、模架的結(jié)構(gòu)，以及成型零件的設(shè)計(jì)和工作尺寸的計(jì)算等等。其次，