XXXX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）杯托注塑工藝與模具設(shè)計(jì)EnglishTitle（字體：TimersNewRoman字號：四號）班級學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師職稱導(dǎo)師單位論文提交日期2024年月日論文真實(shí)性承諾及指導(dǎo)教師聲明學(xué)生論文真實(shí)性承諾本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，內(nèi)容真實(shí)可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為，本人愿承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任和一切后果。畢業(yè)生簽名： 日期：指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生論文真實(shí)性審核的聲明本人鄭重聲明：已經(jīng)對學(xué)生論文所涉及的內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格審核，確定其內(nèi)容均由學(xué)生在本人指導(dǎo)下取得，對他人論文及成果的引用已經(jīng)明確注明，不存在抄襲等學(xué)術(shù)不端行為。指導(dǎo)教師簽名： 日期：第一章對塑料成型模具的認(rèn)識模具結(jié)構(gòu)的合理性，精度等參數(shù)，對產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大。比如，模具型腔的形狀、尺寸，表面光潔度；模具分型面、進(jìn)料口、排氣槽位置和脫模方式等結(jié)構(gòu)，對零件的尺寸精度和形狀精度以及零件的物理性能、機(jī)械性能、電氣性能、內(nèi)應(yīng)力、各向同性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹坑、焦燒、開裂等都有很大影響。在機(jī)械加工過程中，模具的結(jié)構(gòu)，以及工人的操作是否方便等，對零件也是有一定的影響的。所以在量產(chǎn)過程中，要盡量避免整個(gè)過程中的人工操作，盡量采用自動化結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)自動頂出裝置，這樣在在自動化生產(chǎn)中，確保零件自動脫模，減少生產(chǎn)的成本，而且對零件沒任何影響。注射模，在整個(gè)模具行業(yè)里，屬于滄海一粟，只是其中的一個(gè)類型。但是它對我們的影響很大，尤其是生活中的產(chǎn)品，覆蓋了很廣泛的領(lǐng)域，在生活中，小到日常生活中的零件，大到汽車，航空，航海，軍事等領(lǐng)域，到處都是塑料制品，可見其廣泛性。模具的發(fā)展基本上是從20世紀(jì)70年代左右真正流行的使用，那時(shí)的模具加工，并沒有多少技術(shù)可談，遇到精度要求高，形狀復(fù)雜的零件，根本就是束手無策，無能為力的，對于企業(yè)來說，遇到這個(gè)情況，只能選擇外購，通過購買的方式引進(jìn)這些模具，因此在經(jīng)濟(jì)方便，企業(yè)和國家都是很被動的，只能按人家的價(jià)格購買，生產(chǎn)后期，沒有技術(shù)處理出現(xiàn)的各種意向不到的問題，還是需要依靠別人，這樣就滯留了模具技術(shù)的發(fā)展。隨著機(jī)械工業(yè)的逐步發(fā)展，作為工業(yè)基礎(chǔ)的模具技術(shù)，更體現(xiàn)出了其重要性，對模具企業(yè)來說，在模具的技術(shù)研發(fā)上，促動很大，國家和企業(yè)才會啟動很大的物力和財(cái)力，人力，大力發(fā)展模具技術(shù)，攻克各種疑難雜癥，因此也衍生出不少的模具研發(fā)基地，模具制造基地等。經(jīng)過幾十年的共同努力，模具技術(shù)有了很大的進(jìn)步，現(xiàn)在能夠自主生產(chǎn)復(fù)雜形狀的零件，也能設(shè)計(jì)出高難度的模具結(jié)構(gòu)，在軟件應(yīng)用方面，也是進(jìn)展很大，比如，cae分析，利用這個(gè)軟件，能提高模具產(chǎn)品的成功率，并可以清楚地看到產(chǎn)品注射時(shí)的缺陷，這可以避免模具設(shè)計(jì)中的問題，從而降低模具設(shè)計(jì)周期和成本。第二章原始資料分析2.1塑件的工藝分析塑件成型工藝分析如圖2-1所示：圖2-1杯托平面圖詳細(xì)了解塑件圖及尺寸，分析其零件的注射工藝，外形為圓形，用于托常用的紙杯，四周圓角過渡，側(cè)面有個(gè)把手，用于握住杯子，塑料牌號選擇PP，杯托壁厚相對均勻，壁厚是1.0mm，這樣的零件在注塑成型過程中，不會造成收縮率不一致的現(xiàn)象。2.2杯托原料（PP）的成型特性與工藝參數(shù)2.2.1材料的性能參數(shù)所設(shè)計(jì)的零件，選擇的原料為聚丙烯，英文名Polypropylene，可以簡稱PP，它是由丙烯聚合制成的，屬于一種熱塑性樹脂材料，它的單體是丙烯ch2=ch-ch3。根據(jù)工藝方案的不同分析，聚丙烯可分為三種結(jié)構(gòu):等規(guī)聚丙烯、無規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯。查閱資料，該材料有幾點(diǎn)特性：1.該材料吸濕性小，因此破裂融體，如果長期接觸金屬，這塑料就容易分解。2.雖然這材料流動性好，但縮水范圍大，比值大，因此材料容易縮孔，從而導(dǎo)致零件容易出現(xiàn)凹陷，變形等現(xiàn)象。3.由于材料冷卻的速度快，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)控制澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱速度，并保持型腔成型的溫度，不能冷卻太快。溶料在低溫時(shí)，材料比較容易流動，因此在模具溫度小于50°時(shí)，所生產(chǎn)的塑件表面不光滑，容易變形，發(fā)生翹曲等，產(chǎn)品合格率不高。4.所生產(chǎn)的產(chǎn)品，壁厚必須均勻，這樣方便解除應(yīng)力，不會出現(xiàn)缺料，塌角，凹陷變形等現(xiàn)象。該產(chǎn)品材料比重約為1.035g/cm3。2.2.2工藝參數(shù)干燥處理：儲存適當(dāng)，是不需要特別處理。熔化溫度：溫度范圍220~275℃，一定要小于275℃。模具溫度：模具溫度在40~80℃，根據(jù)以上分析，模具溫度保持50℃最合理，模具溫度的合理，決定了零件的結(jié)晶程度。注射壓力：最大可達(dá)到1800bar。注射速度：一般情況，可以采用高速的方案，利用高速注射，以減小模具內(nèi)部的壓力，如果所生產(chǎn)的零件表面有融痕，缺陷等問題，應(yīng)立即改方案，選擇高溫低速的方案才行。2.3塑件的結(jié)構(gòu)工藝性產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析：本產(chǎn)品是一款杯托，是生活常用零件，外觀和手感很重要，尤其是表面，一定要明亮干凈、不能有斑點(diǎn)，缺陷，塌角，焊縫等，而且表面的粗糙度也不能高，手感一定要好。針對這樣的要求，對材料的選擇，就有一定的限制，材料要有一定的耐熱性，高強(qiáng)度性和穩(wěn)定性。2.4脫模斜度的確定塑件高度在25mm以下時(shí)可以不考慮脫模斜度。本產(chǎn)品最大的高度為76mm，但是零件有錐度，所以基本要適當(dāng)考慮脫模斜度。2.5塑件的生產(chǎn)批量該零件常見，很多超市都有很大的需求量，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)，要考慮能滿足社會的需求，因此要提高塑料零件的生產(chǎn)率，需要考慮多型腔結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)際形狀，產(chǎn)品屬于筒形盒形件，側(cè)面的把手需要設(shè)計(jì)抽芯，只能設(shè)計(jì)一模兩腔的方法，傾向于采用高壽命、自動脫模的兩板模機(jī)構(gòu)模具，以便降低生產(chǎn)成本。2.6注塑機(jī)的選擇（1）計(jì)算塑件體積和重量本次設(shè)計(jì)形狀相對，理論計(jì)算全部的形狀，計(jì)算數(shù)據(jù)比較多，可以采用粗略計(jì)算的方法，也可以利用軟件測量工件的體積，本次設(shè)計(jì)的零件形狀不規(guī)則，還是測量比較準(zhǔn)確，如下圖所示：圖2-2工件圖體積工件的體積為=15538.6876mm3≈15.539cm3計(jì)算零件的質(zhì)量，查閱資料，PP的密度為ρ=1.035g/cm3，根據(jù)質(zhì)量和密度之間的計(jì)算公式，塑件的質(zhì)量為=15.539×1.035g/cm3≈16.083g。（2）確定型腔數(shù)量由于零件的外形尺寸比較小，可以采用一模多件的設(shè)計(jì)方案，提高材料利用，可以考慮采用一模兩件，一模四件，一模八件等，本次設(shè)計(jì)結(jié)合零件形狀，確定零件需要兩側(cè)抽芯，為了不影響外觀要求，設(shè)計(jì)成潛伏澆口，兩板模機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)一模兩腔結(jié)構(gòu)，這樣有利于材料流入。（3）確定注射成型的工藝參數(shù)根據(jù)計(jì)算的結(jié)果分析，注塑機(jī)的額定注射量為，因此所設(shè)計(jì)的模具注射量不能超過該數(shù)值的0.8。即式中n—型腔數(shù)；—澆注系統(tǒng)的體積（g）；—塑件體積。估算澆注系統(tǒng)的體積，根據(jù)澆注系統(tǒng)初步方案進(jìn)行估算澆注系統(tǒng)體積。=（2.252+3.822+2.25×3.82）×3.14×51/3=1507.979662≈1.508分流道凝料的體積計(jì)算：=（60+22）×（7.6+8.8）×3.5/2=2353.4≈2.353因此，=1.508+2.353=3.861根據(jù)以上分析，確定這里的參數(shù)n=2，則=（2×15.539+3.861）/0.8≈43.67375根據(jù)零件特性和材質(zhì)特性，結(jié)合有關(guān)表格，初步選擇零件的注射工藝：2-1塑件的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預(yù)熱和干燥溫度80～90℃成型時(shí)間/s注射時(shí)間3～5時(shí)間2h保壓時(shí)間15～30料筒溫度/℃后段180～200冷卻時(shí)間15～30中段210～230總周期40～70前170～190螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）30～60噴嘴溫度/℃180～190后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/℃60～80溫度/℃70注射壓力/MPa70～90時(shí)間/h2～4（4）確定成型設(shè)備根據(jù)注射量計(jì)算的結(jié)果，還要通過零件的形狀，生產(chǎn)量等參數(shù)的比較，結(jié)合注射工藝，注射模外形尺寸，高度尺寸等，查閱設(shè)計(jì)手冊，初選型螺桿式注塑機(jī)。記錄下型螺桿式注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，見下表：螺桿式注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)序號主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)數(shù)值1最大注射量/2502注射壓力/MPa1303螺桿直徑/mm504鎖模力/kN18005最大模具厚度/mm3506最小模具厚度/mm2007噴嘴前端球面半徑/mm188噴嘴孔直徑/mm4.0螺桿式注塑機(jī)如下圖所示圖2.3注塑機(jī)示意圖第三章分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1分型面的選擇分型面，就是設(shè)計(jì)模具時(shí)，將產(chǎn)品分為上下兩部分，就是在分型面分模，因此分型面選擇合理是很重要的，它將決定了產(chǎn)品的填充情況，對產(chǎn)品的填充時(shí)間和冷卻時(shí)間，都有很大的影響，如何合理選擇分型面，選擇原則有以下幾點(diǎn)：（1）看是否有利于模具的脫模（2）看會不會對產(chǎn)品的外觀跟精度有幫助（3）看分型對成型部件的設(shè)計(jì)是否更簡單（4）看看會不會便于側(cè)向抽芯的設(shè)計(jì)（5）盡可能的把她設(shè)計(jì)在產(chǎn)品的最大界面輪廓的地方（6）方便產(chǎn)品的脫模，盡量把它坐在動模的部分并且分型面選在要考慮注塑機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，本次的產(chǎn)品外形比較簡單，最大面積處為零件的橫截面積，選擇是零件的把手中間，將工件一分為二，將型腔設(shè)計(jì)成哈弗結(jié)構(gòu)，綜上所述，本塑件的分型面，如圖3-1所示：圖3-1分型面示意圖3.2.型腔數(shù)目選擇與分布分析這種的零件來看的話，其尺寸是比較小的，且需要進(jìn)行大批量的加工，因此考慮到效率以及加工的質(zhì)量等要求。則選取側(cè)面作為潛澆口的位置，因此只能一模兩腔的加工方式。這樣設(shè)計(jì)既能保證零件的合格率，同時(shí)模具的結(jié)構(gòu)也不會過于復(fù)制，有利于進(jìn)行加工制造。3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.3.1主流道設(shè)計(jì)主流道設(shè)計(jì)，在注塑模具里，是很重要的部分，主流道設(shè)計(jì)在澆注系統(tǒng)的前端，第一時(shí)間與高溫熔料接觸。設(shè)計(jì)時(shí)，將端口部分設(shè)計(jì)成球頭形，這樣的結(jié)構(gòu)，可以與注塑機(jī)的噴嘴形狀配合，才能確保熔料不外流。設(shè)計(jì)的端口R角和噴嘴圓弧相比，要適當(dāng)增大，由于該零件長時(shí)間與熔料接觸，因此它屬于易損零件，需要經(jīng)常更換才行，所以設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)方便更換才行。主流道設(shè)計(jì)成錐形，目的是為了將內(nèi)部的熔料順利抽出來，因此設(shè)計(jì)的主流道，常見的角度為1～5°，本次設(shè)計(jì)1°，通過計(jì)算，澆口大端口的直徑大約在φ6.16mm。為了防止模具內(nèi)產(chǎn)生的產(chǎn)生的壓力太高，需要補(bǔ)償注塑機(jī)噴處出現(xiàn)的沖擊力，導(dǎo)致澆口套變形，設(shè)計(jì)澆口套時(shí)，澆口套長度和模板相比，可以適當(dāng)短點(diǎn)0.02mm，澆口套過渡肩角的圓弧采用R2，防止其熱處理應(yīng)力集中導(dǎo)致開裂。主流道長度不能超過100mm，本次設(shè)計(jì)為了縮短主流道的長度，特意在定模座板上加工錐度，這樣可以將注塑機(jī)的噴嘴伸入模具，從而縮短了主流道色長度，本次設(shè)計(jì)可取L=50.34mm。本次把主流道做成圓錐形的結(jié)構(gòu)，澆口套與定模板的配合采用，錐角，內(nèi)壁表面粗糙度。主流道半球形，本設(shè)計(jì)，。澆口直徑=噴嘴孔徑+0.5mm=4.5mm+0.5mm=4.5mm。技術(shù)參數(shù)：澆口套材料選用T8A，熱處理后達(dá)到55～60HRC。粗糙度為Ra0.4～0.8，如下圖3-2所示：圖3-2主流道示意圖3.3.2分流道的設(shè)計(jì)分流道是主流道跟澆口的部分，用于多型腔的模具當(dāng)中，主要的目的是用來確保型腔的充填平衡。本次設(shè)計(jì)采用的兩板模，因此在定模板上設(shè)計(jì)分流道，溶料通過分流道，流入型腔，因此分流道的尺寸可以適當(dāng)增大，但澆口處要減小，否則影響零件的外形，分流道常見的形狀有半圓形，梯形，V形等，本次設(shè)計(jì)就是選擇的圓形潛伏結(jié)構(gòu)。PP材料，常用的斷面直徑比較大，此范圍比較普遍，用的范圍廣。為了減少注射壓力的損失，設(shè)計(jì)時(shí)，需要的分流道截面積大，但是表面積要小，這樣才能減少損失傳熱。為了確保熔料流暢，還要結(jié)合生產(chǎn)工藝性，熔料的熱量不收損失，常見的分流道是圓形，梯形，這加工比較方便，還要考慮工件端面不能有痕跡，需要增加流速，確保熔料能填滿整個(gè)型腔，熔料還不能反過來流，因此在冷卻時(shí)，需要快速取出工件，這樣注塑的效果才有利于修補(bǔ)工件。本次注塑模采用一模兩腔，兩側(cè)分流，對稱分布，如圖3-3所示。圖3-3分流道結(jié)構(gòu)示意圖3.3.3澆口的設(shè)計(jì)澆口的種類繁多，如何選擇，針對不同的產(chǎn)品，有不同的結(jié)構(gòu)，常見的結(jié)構(gòu)有側(cè)澆口，點(diǎn)澆口，難度更大的有隱形澆口或者潛伏澆口，本次設(shè)計(jì)的零件是一個(gè)杯托，將澆口位置設(shè)計(jì)在工件側(cè)面，因此設(shè)計(jì)兩板機(jī)構(gòu)，澆口痕跡在工件的側(cè)面把手下方，不影響外觀，更不影響手感，關(guān)鍵是溶料進(jìn)模具比較方便。所設(shè)計(jì)的熔料，在澆口處需要解除。澆口截面積不能太大，面積大小約是分流道截面積的10%，澆口路徑長度控制在2mm以內(nèi)，此尺寸一般取經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，然后在調(diào)試模具時(shí)，再做適當(dāng)調(diào)整，本次設(shè)計(jì)初步選擇尺寸澆口深度t=0.5～3.0mm，取t=2mm；澆口直徑b=(0.6～0.9)A?/30mm，取b=2.0mm。第四章模具設(shè)計(jì)方案論證4.1型腔布置設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)，零件外形小，形狀簡單，所以根據(jù)生產(chǎn)需求，選擇一模兩腔的結(jié)構(gòu)，如此設(shè)計(jì)，工件設(shè)計(jì)在模具的兩側(cè)，對稱分布，能夠保證分流道的行程最短、而且模具整體結(jié)構(gòu)比較緊湊。4.2成型零件的結(jié)構(gòu)確定成型零件，在模具里是最重要的，他與高溫的熔料長期接觸，因此這另加的尺寸和形狀，將直接決定了塑料產(chǎn)品的質(zhì)量和尺寸。該塑件，采用工程材料PP制造，零件表面，尺寸精度要求一般，但是壽命要求高，才能滿足社會需求，所以選擇的模具零件應(yīng)具有強(qiáng)度，剛度和硬度，耐磨等特性，所以選擇模具鋼最好，熱處理后硬度可達(dá)到58~62HRC。型腔設(shè)計(jì)在型腔零件上直接加工型腔，這樣的方案優(yōu)點(diǎn)是加工成本低。但是，一般情況下，模架材料都是選擇普通中碳鋼，這樣的模具使用壽命短，反過來若采用好的模具鋼，經(jīng)過熱處理后能改耐磨耐熱。正常，模具壽命小于10000次的，對模具的要求就比較低，如果所設(shè)計(jì)的零件形狀比較簡單，還可以考慮整體式機(jī)構(gòu)凹模。本次設(shè)計(jì)的餐盒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止10000件啊，因此考慮到模具壽命，還是選擇鑲拼結(jié)構(gòu)凹模最合理，所設(shè)計(jì)的鑲塊在固定板模板的一側(cè)，這樣能節(jié)省不少的高質(zhì)量模具鋼材，也方便后期的更換和維護(hù)，如圖4-1所示：圖4-1型腔結(jié)構(gòu)圖型芯設(shè)計(jì)型芯結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)成整體，也可以考慮鑲拼，需要結(jié)合工件形狀，本次零件采用的兩個(gè)零件鑲拼起來的結(jié)構(gòu)，在內(nèi)測的零件上設(shè)計(jì)環(huán)繞型冷卻水道，這樣既能起到冷卻效果，又能節(jié)省材料，設(shè)計(jì)的型芯固定在動模板上。如圖4-2所示：圖4-2型芯結(jié)構(gòu)圖4.3導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對于任何模具來說都是很重要的一部分，因?yàn)槟＞吆夏r(shí)需要一定的方向性，所以在有必要的前提下設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，注射模導(dǎo)柱，一般安置在移動移動模具的一側(cè)，四角都可以安裝，安置在主模腔的周圍，為防止安裝時(shí)合模時(shí)出現(xiàn)問題，導(dǎo)柱導(dǎo)套采用不對稱分布結(jié)構(gòu)。如圖4-3。圖4-3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)示意圖導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要起到定位，向?qū)У淖饔茫瑫r(shí)在側(cè)方向上，還能承受一定的壓力，因此在一定固定板合模時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)首先發(fā)揮作用，引導(dǎo)兩部分模具合理，這樣才能準(zhǔn)確凸模（型芯）進(jìn)入型腔，這樣就不會干涉，不會損壞已經(jīng)加工好的零件，所以，導(dǎo)向零件，對型腔和型芯起到配合定位的作用。由于本次設(shè)計(jì)的注塑模，側(cè)向不受任何里，因此只起到導(dǎo)向閉合的定位作用，導(dǎo)柱設(shè)計(jì)時(shí)，需要比型芯高出一部分才行。4.4推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)脫模推出也是模具當(dāng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于脫模頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得符合如下的幾個(gè)基本要點(diǎn)：（1）、頂出機(jī)構(gòu)要確保平衡，以及確保產(chǎn)品的受力都是均勻的，避免因?yàn)轫敵霾痪鶆?，造成產(chǎn)品的變形現(xiàn)象。（2）、需要分析產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)以及使用要求，特別是產(chǎn)品的外觀要求，需要避開一些要求較高的未知面。不能影響到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和表面。（3）、頂出的部件一般要設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的受力位置，才能確保最大脫模力的作用。（4）、頂出機(jī)構(gòu)需要盡可能的設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的斜角或者是圓角的地方。（5）、頂出的頂桿要設(shè)計(jì)的對稱平衡的方式，才能保證頂出力是均勻的。根據(jù)零件形狀分析，常見的推出機(jī)構(gòu)，可設(shè)計(jì)推桿結(jié)構(gòu)。此類結(jié)構(gòu)比較可靠，采用頂桿頂出，頂出力平衡，頂桿設(shè)計(jì)在零件的內(nèi)側(cè)，對零件外形沒有影響，每個(gè)零件設(shè)計(jì)一個(gè)頂桿，安置在零件的中間，這樣對工件能夠平衡頂出，不會產(chǎn)生飛邊，如圖4-4所示。圖4-4頂桿推出示意圖4.5冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)模具的溫度控制至關(guān)重要，因?yàn)闇囟葧苯雨P(guān)系到模具的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的最終成型性能。模具的成型其實(shí)也就是從高溫到低溫的一個(gè)過程，最終與模具腔體當(dāng)中冷卻成型。因此高溫的物料需要在模具腔體中進(jìn)行降溫冷卻，通常來說注射到模具腔體中的物料溫度多是為200-300℃左右，但是模具的溫度多是在40-80℃的范圍，要降低溫度就需要通過冷卻的方式，來達(dá)到一個(gè)快速的降溫過程，降低成型的周期。但是這個(gè)降溫的過程也是是一個(gè)逐步冷卻的過程，不能急劇的降溫，不然產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，造成次品率較高的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)原則=1\*GB3①盡量確保零件收縮比較均勻，保持模具的熱量要平衡；=2\*GB3②設(shè)計(jì)冷卻水道，原則上孔多，孔大，所流的水越多，對零件的額冷卻效果就越好；=3\*GB3③冷卻水道到模具型腔內(nèi)表面的距離，最好是接近工件的壁厚，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，冷卻水管所在位置的中心距離，一般是2.5～3.5D，冷卻水管壁到模具外形的壁厚，和到零件的壁厚距離，一般是0.8～1.5B。但是原則上要大于10mm；=4\*GB3④澆口處凝料比較多，冷卻需要加強(qiáng)，如果設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能從澆口處劉茹茹，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)就更佳了；=5\*GB3⑤要考慮進(jìn)水和出水的實(shí)際溫度差，這個(gè)數(shù)值要小于5℃才行；=6\*GB3⑥冷卻水進(jìn)水和出水的方向，以不影響工人操作為準(zhǔn)，矩形模具通常是將方向設(shè)計(jì)在寬度方向，這樣方便加工冷卻水道孔；本次設(shè)計(jì)的模具是矩形，冷卻通道設(shè)計(jì)在固定模板上，水路可以保護(hù)整個(gè)型腔，是最為常見的形式，這樣設(shè)計(jì)的原則是加工方便，效果好，冷卻水道的直徑一般取4-12毫米，本次設(shè)計(jì)的模具比較不大，因此冷卻水道直徑可以適當(dāng)小點(diǎn)，選擇φ5mm的水道。4.5.1冷卻管道直徑的計(jì)算1、求塑件固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量WQ假定塑件產(chǎn)量為20kg/h，查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表10.4得單位質(zhì)量的PP在成型溫度下的單位熱流量Q為，塑件固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量。2、求冷卻水的體積熱流量3、求冷卻水道直徑d查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表10.6，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取d=φ5.0mm。4.5.2冷卻水道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用傳動的冷卻水道，動模和定模部分，零件結(jié)構(gòu)不同，因此所設(shè)計(jì)的冷卻水道分布也不同，動模部分，設(shè)計(jì)的是環(huán)形結(jié)構(gòu)的冷卻結(jié)構(gòu)，其路徑主要是在型芯零件的內(nèi)測，結(jié)構(gòu)如圖4-5所示：圖4-5動模冷卻水道圖定模部分設(shè)計(jì)的哈弗結(jié)構(gòu)，兩側(cè)都是滑塊，因此不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)冷卻水道。第五章模具抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的零件側(cè)面的把手，無法成型直接脫模，因此直接利用型芯和型腔分模后，兩側(cè)分開，實(shí)現(xiàn)抽芯，分模后，工件就會自動脫模。常用的結(jié)構(gòu)有液壓抽芯和機(jī)械抽芯，此方式取決于抽芯的橫向尺寸。此次設(shè)計(jì)的零件，利用抽芯，需要將整個(gè)零件中間分離，這樣才能脫出工件，零件的寬度尺寸也不是很大，因此可以使用普通的斜導(dǎo)柱加滑塊的抽芯形式。設(shè)計(jì)斜導(dǎo)柱的傾斜角時(shí)，此角的大小，與斜導(dǎo)柱所承受的彎曲力，抽拔力以及工作需要的尺寸，抽出行程，模具行程等有關(guān)。為了能確保斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度和壽命，此角度不能太大，一般都要不能超過25°。本次結(jié)合模具結(jié)構(gòu)，傾斜角度選擇22°。根據(jù)抽芯的原理，計(jì)算抽芯行程的長度：式中S—抽拔行程,S1—零件的最大寬度尺寸，35mm；代入數(shù)據(jù)得：S=35+(1～2)=36～37mm,S取值36mm。查閱公式，斜導(dǎo)柱的抽拔力計(jì)算公式：式中—型芯拔出時(shí)需要的力（N）；—成型后零件包在型芯上的側(cè)面積（）模外冷卻的塑件：P=24～39MPa；模內(nèi)冷卻的塑件P=8～12MPa；——塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1～0.3；——型芯脫模斜度。計(jì)算型芯上的側(cè)面積，需要先計(jì)算底面周長，但是零件的形狀不規(guī)則，無法詳細(xì)計(jì)算，只能說，粗略按圓形計(jì)算，內(nèi)腔直徑粗略為φ68mm，這樣計(jì)算側(cè)面積為A=2×3.14×68×72=30746.88mm2,P取39MPa,取0.2,取0。代入數(shù)據(jù)得:=239825.664N≈239.826kN。由此數(shù)據(jù)可知，此滑塊抽出時(shí)的力不大，因此斜導(dǎo)柱的直徑可以適當(dāng)選小點(diǎn)，材料選擇T10A，或者20鋼，硬度達(dá)到45～48，表面的粗糙度不能超過0.8μm。斜導(dǎo)柱的工作行程計(jì)算公式：，代入數(shù)據(jù)得：=36.0/≈15.455mm，取整15.5mm。開模行程計(jì)算公式：，代入數(shù)據(jù)得：=36.0/≈89.103mm，取89mm。因此根據(jù)所計(jì)算的抽芯力和角度，分別計(jì)算出斜導(dǎo)柱對滑塊的作用力，和模具開模方向的作用力。==239.826/≈258.66kN=239.826×≈96.896kN式中—抽芯過程中，斜導(dǎo)柱對滑塊的作用力（kN）；—滑塊滑動需要的力（kN）；—開模時(shí)，斜導(dǎo)柱在開模方向的力（kN）；通過模具結(jié)構(gòu)分析，所選擇的斜導(dǎo)柱，作用部分的直徑為d=φ22mm，因此固定部分D=22+5=27mm。定模板固定斜導(dǎo)柱的部分厚度為h=21.84mm。這樣計(jì)算斜導(dǎo)柱長度的公式為：代入數(shù)據(jù)得：≈130.55～131.55mm，通過計(jì)算數(shù)據(jù)對比，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，斜導(dǎo)柱不能太長，否則與動模墊板有干涉，但是也不能太短，本次設(shè)計(jì)選擇129mm，剛好沒有干涉。本次結(jié)構(gòu)在動模墊板上設(shè)計(jì)滑槽，這樣設(shè)計(jì)的目的，是為了確保模具分開后，滑塊能停留在滑槽內(nèi)，且離斜導(dǎo)柱不遠(yuǎn)。這樣下次生產(chǎn)時(shí)，斜導(dǎo)柱就能準(zhǔn)確的進(jìn)入滑塊的斜孔，這樣不會損壞模具。所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如下圖5-1所示：圖5-1抽芯結(jié)構(gòu)示意圖第六章主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1成型零件的成型尺寸塑料制品的成型尺寸，采用平均法計(jì)算最常見，查閱相關(guān)資料，PP的收縮率為1.0%～2.5%，故平均收縮率Scp=（1.0+2.5）%/2=1.75%，本次工件指定的材料，選擇的材料計(jì)算數(shù)值，按中間值1.75%來計(jì)算，成型零件尺寸計(jì)算見下表：類別名稱塑件尺寸計(jì)算公式工作尺寸型腔尺寸計(jì)算型腔內(nèi)尺寸φ52,工件為自由公差，因此=0φ25.584φ49.89φ50.478R27.2327.46287.9772型腔的深度尺寸76.2277.16745.6146.174型芯尺寸計(jì)算型芯尺寸φ49φ50.14φ50φ51.2φ69.4φ70.6φ61.7φ62.78型芯高度74.2275.5211.026.2模具型腔壁厚的確定如果是利用計(jì)算公式的話比較煩瑣，且不能保證在生產(chǎn)中的精確性，我們可以根據(jù)書中的經(jīng)驗(yàn)值來取的。有關(guān)壁厚公式的計(jì)算來的到型腔壁厚尺寸。根據(jù)零件高度和長度的比值，確定其計(jì)算公式。當(dāng)，側(cè)壁的計(jì)算公式為當(dāng)，側(cè)壁的計(jì)算公式為本次課題中，，因此按公式計(jì)算側(cè)壁：式中，—模具型腔內(nèi)最大溶體壓力，正常取值30-50MPa?！＞邚?qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力，本次選的是硬化模具鋼，其數(shù)值為300MPa。=34.287mm本次設(shè)計(jì)的是一模兩腔，工件又是矩形，又要設(shè)計(jì)兩側(cè)抽芯，因此這壁厚要適當(dāng)減小，這樣能減小抽芯力，提高模具壽命。設(shè)計(jì)的是兩腔結(jié)構(gòu)，加上側(cè)壁的厚度，凹模寬度設(shè)計(jì)成221.5mm，長度直接按模具的總長設(shè)計(jì)，然后一分為二，設(shè)計(jì)成相拼結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上計(jì)算的數(shù)據(jù)，所設(shè)計(jì)的型腔鑲塊，外形需向這個(gè)尺寸靠攏，還要考慮到壁厚尺寸，因此設(shè)計(jì)的型腔外形不能太小，太大又浪費(fèi)材料，本次設(shè)計(jì)，根據(jù)制件外形尺寸和型腔排列情況，尺寸設(shè)計(jì)為221.5mm×355mm。根據(jù)兩板模結(jié)構(gòu)，選擇模架，模具的總高度為，計(jì)算結(jié)果為H=32+51.84+98.16+50+115+32=379mm。6.3模架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)以上一系列計(jì)算數(shù)據(jù)分析，以及模具結(jié)構(gòu)的考慮，本次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)采用一模兩件，潛伏澆口結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)方案，以及塑料零件的大小，冷卻水道分布等多個(gè)參數(shù)，初步估算出型腔板的尺寸，所以選取模板的尺寸為355mm×355mm×379m。6.4模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)以上計(jì)算的數(shù)據(jù)，分析的結(jié)論，設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)，如圖6-1/2所示：圖6-1模具結(jié)構(gòu)平面圖圖6-2模具結(jié)構(gòu)3D圖第七章成型設(shè)備的校核計(jì)算7.1鎖模力的校核模具在生產(chǎn)時(shí)，對模具型腔部分，有一定的沖擊力，這力也叫膨脹力，是對型腔內(nèi)壁的一個(gè)力，這力的大小，可以用產(chǎn)品在分型面上的投影面積與鑄造粘結(jié)，模具型腔內(nèi)的單位壓力，這些參數(shù)相乘，得到的結(jié)果。防止模具彈開，對這個(gè)力，必須采用夾緊力來控制，否則成型時(shí)，材料會溢出，這個(gè)夾緊力必須要大于所計(jì)算的膨脹力，式中注塑機(jī)鎖模力，查參考設(shè)計(jì)手冊得型螺桿式注塑機(jī)鎖模力為1800kN；壓力損耗系數(shù)，一般取1.1～1.2，取1.1；P型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件P=30MPa；A塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具粗略計(jì)算A=3.14×352=3846.5mm2。計(jì)算得=2×1.1×30×3846.5=253869N≈253.869kN<F=1800kN故注塑機(jī)的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。7.2推出機(jī)構(gòu)校核在設(shè)計(jì)模具時(shí)，需要知道頂桿直徑、頂桿形狀、頂桿最大距離和雙推中心桿的距離，以保證模具頂出機(jī)構(gòu)和注塑機(jī)頂出機(jī)構(gòu)的適應(yīng)性。產(chǎn)品內(nèi)部高度為74.22mm，包在型芯上最小的高度為45mm，因此模具設(shè)計(jì)的推出距離，需要超過45mm，工件就會順利脫離模具。推出距離計(jì)算：。即：H=115-25-20-5=65mm，通過以上分析65mm﹥45mm，因此推出機(jī)構(gòu)能順利推出工件，使零件順利脫離模具。7.3開模行程的校核注塑機(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塑機(jī)的最大開模距離，本模具為單分型面注射模具，型螺桿式注塑機(jī)的最大開模行程與模厚無關(guān)，校核關(guān)系為。式中S注塑機(jī)的最大開模行程，查參考設(shè)計(jì)手冊得型柱塞式注塑機(jī)的開模行程S=500mm；塑件脫模所需的推出距離，該塑件的脫模推出距離為主流道凝料高度+分流道凝料高度，即73mm塑件的高度（不包括澆注系統(tǒng)高度），該塑件的高度為76.22mm；計(jì)算得=73+76.22+（5～10）=154.22～159.22<S=500mm以上分析證明，型螺桿式注塑機(jī)能滿足要求，故可以采用。設(shè)計(jì)總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合多方面知識的設(shè)計(jì)，包括模具制造工藝、模具設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖等，能夠更好的對大學(xué)知識點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)檢測，也能夠在此階段將知識點(diǎn)都進(jìn)行鞏固。同時(shí)也能夠在設(shè)計(jì)當(dāng)中認(rèn)識到自己的不足，正視自己存在的不足，以及知識儲備量不夠。本次的模具畢業(yè)設(shè)計(jì)中，任務(wù)比較重，首先，從課題要求的分析入手，并查閱大量的模具文獻(xiàn)，查看大量不同類型的模具結(jié)構(gòu)，以了解模具的基本結(jié)構(gòu)和?；緝?nèi)容，完成前期初步的分析和方案。設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，主要是對模具的初步方案進(jìn)行確定