基于ug的注射模具畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目：基于UG的注射模設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　UGMoldWizard是UG系統(tǒng)的一個獨立的智能化設(shè)計注射模具的模塊,它運用知識嵌入的基本理念,按照注射模具設(shè)計過程的一般順序來實現(xiàn)模具設(shè)計的整個過程。在

2、此過程中,它只需根據(jù)一個產(chǎn)品的三維實體模型,即可建立一套完整的且與產(chǎn)品造型參數(shù)相關(guān)的三維實體模具。在UG平臺上設(shè)計注射模具,大大提高了模具設(shè)計的效率。以洗發(fā)水瓶蓋為例，設(shè)計者利用UG軟件提供的MoldWizard模塊，完成模具設(shè)計的全過程。這樣就大大減少了模具設(shè)計制造的周期，取得了顯著的經(jīng)濟效益。</p><p>　　關(guān)鍵詞:UG;按鈕;模具;設(shè)計。</p><p><b>　　

3、Abstract</b></p><p>　　UGMoldWizard is an independent mode of UG system to design injection mold intelligently, which uses the basic knowledge-embedded theory to realize thewholemold designing process i

4、n a normal order of injectionmold designing process. In the process, UG can establish a complete 3-D mold related to the product parameters only on the 3D productmode. The efficiency of the mold design are greatly improv

5、ed by using UG to design and program injection mold.As the Shampoo bottle cap for example, the design</p><p>　　Key words:UG; button; mold; design.</p><p><b>　　目 錄</b></p><

6、;p><b>　　摘要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　§1.1 前言1</p><p>　　§1.2UG/NX提供的注射模具設(shè)計功能2</p><p>　　第二章 產(chǎn)品分

7、析4</p><p>　　§1、 產(chǎn)品名稱4</p><p>　　§2、 產(chǎn)品材質(zhì)及外觀分析5</p><p>　　§3、 產(chǎn)品成型結(jié)構(gòu)分析6</p><p>　　§4、 確定模具結(jié)構(gòu)7</p><p>　　第三章 注射機的選擇7</p><p&

8、gt;　　§3.1注射機及其技術(shù)規(guī)范7</p><p>　　§3.2注射機的選擇及注射成型原理9</p><p>　　第四章 塑料成型性能12</p><p>　　§4.1熱塑性塑料的特性12</p><p>　　§4.2塑料的成型收縮特性15</p><p>　　第

9、五章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計18</p><p>　　§5.1分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設(shè)計19</p><p>　　§5.2成型零部件設(shè)計21</p><p>　　§5.3結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計25</p><p>　　§5.4推出機構(gòu)設(shè)計28</p><p>　　§5.

10、5力的計算和注射機的校核30</p><p>　　§5.6強度的計算31</p><p>　　第六章 塑件成形不良的原因32</p><p><b>　　參考文件36</b></p><p><b>　　致謝37</b></p><p><b>

11、;　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　§1.1 前言</b></p><p>　　在工業(yè)生活中，用各種壓力機和裝在壓力機上的專用工具，通過壓力把金屬和非金屬材料制出所需形狀的零件或制品，這種專用工具統(tǒng)稱為模具。</p><p>　　模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%—90

12、%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)。而作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機械行業(yè)，根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會的預測，21世紀機械制造工業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都將依靠模具完成，因此，模具工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)工業(yè)。模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具技術(shù)的進步。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標志之一，世界上許多國家，特別

13、是一些工業(yè)發(fā)達的國家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)。</p><p>　　隨著模具工業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的模具設(shè)計制造方法已經(jīng)不能適應產(chǎn)品生產(chǎn)的要求?？s短模具設(shè)計與制造周期，提高模具精度和質(zhì)量，加快新產(chǎn)品的上市速度，最有效的手段就是采用CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)。</p><p>　　近幾年來國外先進工業(yè)國家對模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的開發(fā)非常重視，在CAO/CAE/CAM開發(fā)匕投入了很人

14、的人力和物力，將通用CADC/AM系統(tǒng)改造成為適合模具行業(yè)的專用CADC/AE/CAM系統(tǒng)，并將其應用于模具的設(shè)計與制造。</p><p>　　UnigraphicsNX是美國EDS公司開發(fā)的面向制造業(yè)的CAD/CAE/cAM系統(tǒng)。UGNX有強大的建模工具和分析模塊，被廣泛地應用于航空、航天、汽車、機械、模具、工業(yè)設(shè)計等行業(yè)。UG/MoldWziard是UG系列軟件中一個獨立的應用模塊，也是應用于注塑模具自動設(shè)計

15、的專業(yè)應用模塊。它應用知識嵌入的基本理念，按照注塑模具設(shè)計過程的一般順序來模擬模具設(shè)計的整個過程，在此過程中，它只需根據(jù)一個產(chǎn)品的二維實體造型建立一套與產(chǎn)品造型參數(shù)相關(guān)的三維實體模具。它不但能自動設(shè)計一般模具，還能結(jié)合應用UG軟件的其它應用模塊來拓展其功能，設(shè)計出復雜程度較高的模具。此外，UG還提供了UG/DieEngineernigwizard(沖壓模工程向?qū)?、UO/ProgressiveDiewizard(多工位級進模向?qū)?等專用

16、。</p><p>　　§1.2UG/NX提供的注射模具設(shè)計功能</p><p>　　UG/NX提供的注射模具設(shè)計整合了模具專家的經(jīng)驗，提供實務(wù)的設(shè)計流程，參數(shù)式圖形建構(gòu)，使模具設(shè)計經(jīng)驗較少的工程師也能在循序漸進的導覽設(shè)計之下，快速完成從產(chǎn)品、型芯、型腔、模架與標準件的設(shè)計與裝配、工程圖一系列過程。提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量并大幅度縮短制模周期，降低了生產(chǎn)成本。以下為其功能：</p

17、><p>　　(1)加載產(chǎn)品零件Load Product; (2)模腔陣列Family Mold Layout;</p><p>　　(3)分模坐標系Mold CSYS; (4)縮水率設(shè)置Shrinkage;</p><p>　　(5)加載毛坯Work Piece; (6)模具陣列Layout;</p><p>

18、;　　(7)模具工具Mold Tools; (8)分模設(shè)計Parting;\</p><p>　　(9)模架選擇Mold Base; (10)標準件選擇Standard Parts;</p><p>　　(11)頂出機構(gòu)Ejector Pin; (12)滑塊設(shè)計Slider&Lifter;</p><p>

19、;　　(13)鑲件設(shè)計Sub—Insert ; (14)澆口設(shè)計Gate;</p><p>　　(15)流道設(shè)計 Runner; (16)冷卻系統(tǒng)Cooling;</p><p>　　(17)電極設(shè)計 Electrode; (18)模具裁剪Mold Trim;</p><p>　　(19)標準件安裝 Cre

20、ate Pockets; (20)零件清單Bills of Material;</p><p>　　(21)模具工程圖 Mold Drawing; (22)專家系統(tǒng)設(shè)置Default Settings.</p><p><b>　　第二章 產(chǎn)品分析</b></p><p><b>　　§1、 產(chǎn)品名稱<

21、;/b></p><p>　　產(chǎn)品名稱：飄柔洗發(fā)水瓶蓋。其外形再同類洗發(fā)水瓶蓋中屬于比較經(jīng)典的類型，如下圖所示： </p><p><b>　　圖2.1</b></p><p><b>　　圖2.2</b></p><p><b>　　圖2.3</b></p>

22、<p>　　§2、 產(chǎn)品材質(zhì)及外觀分析 </p><p>　　洗發(fā)水瓶蓋屬于外觀產(chǎn)品，對外觀要求較嚴格：①外觀光澤；②材質(zhì)為：PP+GF20%(海藍色)，收縮率：1.5%。 </p><p>　　聚丙烯(PP) 屬于結(jié)晶性塑料，流動性極好，吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，模溫不宜太高(80℃~90℃) ，冷卻速度快，所以澆注系統(tǒng)應散熱緩慢而可以不必設(shè)計冷卻系統(tǒng)；其成型收

23、縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強，注射時應嚴格控制成型溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于50℃以下塑件不光澤，且易產(chǎn)生熔接不良、流痕；模具溫度高于90℃以上時易發(fā)生翹曲、變形；要求塑件壁厚均勻，應避免缺口、尖角，防止成型時應力集中。模具應設(shè)計有足夠的排氣。 對聚丙烯(PP) 料的成型壁厚應不低于1mm。 產(chǎn)品成型壁厚低于1mm，為增加產(chǎn)品強度，需改性加GF15%。 </p>&l

24、t;p>　　§3、 產(chǎn)品成型結(jié)構(gòu)分析 </p><p>　　此產(chǎn)品成型壁厚較薄，成型時易發(fā)生翹曲、變形；小蓋咀與大蓋口的配合應緊固，不宜松動；小蓋折合處成型時不宜太薄或太厚，應具有足夠的耐折和易折性，膠型彈片弧形不應太長，要保證小蓋扣上后，表面無拱形、吻合恰好。此外，瓶蓋壁厚應盡量一致，以防止因冷卻和固化速度不均而產(chǎn)生附加應力，引起翹曲變形，其壁厚變化應不超過1：3 。</p>&l

25、t;p>　　其產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)成型較困難：①內(nèi)部結(jié)構(gòu)整體位置將決定著與瓶身裝配后瓶蓋和身的外觀；②內(nèi)部結(jié)構(gòu)與瓶口內(nèi)接處較薄，且直徑和高度應保證裝配后能伸進瓶口并能脹緊內(nèi)壁，起到密封作用，使洗發(fā)水不能從瓶蓋內(nèi)部流出；③此洗發(fā)水瓶蓋是采用脹性鎖扣在瓶口外肋上，洗發(fā)水瓶蓋內(nèi)肋不宜成型后脫模；④由于芯圓柱面對稱處有凸起，所以瓶蓋內(nèi)肋在模具型芯上加工困難。 </p><p>　　§4、 確定模具結(jié)構(gòu) </

26、p><p>　?、贋楸ＷC產(chǎn)品外觀，采用產(chǎn)品頂面接近連接處(小蓋覆蓋面) 進澆—— 三板模直接點澆口形式；②瓶蓋在成型時小蓋為開狀，小蓋型芯須裝在A模板上，這樣必須在開模時小蓋部分先從定模脫出，才能確保小蓋折合處不受損壞與大蓋連接；模具必須有可靠的定模頂出結(jié)構(gòu)—— 定模頂出；③考慮成型因素，采用1模2腔，需有澆口板且分型，此模澆口設(shè)計成自動脫落，模具需對澆口板分型面有定距分型裝置—— 定距分型。 </p>

27、<p>　　洗發(fā)水瓶蓋外形大致為橢圓，成型壁厚較薄，且瓶蓋有內(nèi)肋，較小，采用強制脫模，需用較大的脫模力，根據(jù)斜頂原理，動模脫模方式設(shè)計為型芯斜頂出，頂出力較大、可靠，動模頂出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。</p><p>　　第三章 注射機的選擇</p><p>　　§3.1注射機及其技術(shù)規(guī)范</p><p><b>　?、抛⑸錂C</b>

28、;</p><p>　　為熱塑性或熱固性塑料注射成形所用的主要設(shè)備。按螺桿類型劃分為：柱塞式注射機、螺桿式注射機和排氣式注射機等。注射成型機通常由注射裝置、合模裝置、液壓驅(qū)動裝置和電氣控制系統(tǒng)四部分構(gòu)成，用來成型熱塑性塑料、熱固性塑料、橡膠、泡沫塑料等。生產(chǎn)方式是將預熱膠料由螺桿或柱塞推擠經(jīng)噴嘴高壓、快速注入模具型腔而經(jīng)行硫化成型的通用橡膠塑料設(shè)備。注射最大容量在60cm3以下時，可使用柱塞式注射機；大注射量時均

29、采用螺桿式注射機。</p><p><b>　?、谱⑸錂C的技術(shù)規(guī)范</b></p><p>　?、僮⑸錂C的壓力表所示讀數(shù)為注射油缸壓力，實際注射壓力應按以下?lián)Q算：</p><p>　　P注=P油×d油/d螺≥P成</p><p>　　式中：P注——注射壓力 (公斤力/厘米2)</p><p

30、>　　P油——壓力表讀數(shù)（公斤/厘米2）</p><p>　　d油——注射缸內(nèi)徑（厘米）</p><p>　　d螺——螺桿式柱塞直徑（厘米）</p><p>　　P成——成形時需要成形壓力（公斤力/厘米2）</p><p>　　② 注射速度是指每分鐘射入融料的射程（米/分）也有用射出每次注射量需用最短時間，即注射時間（秒）或每秒鐘注入型

31、腔內(nèi)最大融料的體積（厘米2/秒）即注射速率表示。一般注射機都有高速、低速兩種特性并可調(diào)節(jié)使用。</p><p>　?、?最大成形面積為塑件在分型面上投影面積。</p><p>　　④ 開模力一般設(shè)備說明書都未標注通?？扇℃i模力的1/10-1/20.</p><p>　?、?模具厚度及開模距的關(guān)系與鎖模機構(gòu)形式有關(guān)，可按下式計算： </p&

32、gt;<p>　　H=L－L1=L2＋H1</p><p>　　式中：H——最大模具厚度（毫米）</p><p>　　H1——最小模具厚度（毫米）</p><p><b>　　L——模板最大升模</b></p><p>　　L1——模板行程（毫米） </p><p>　　L2——曲肘

33、機構(gòu)調(diào)模裝置的可調(diào)節(jié)長度</p><p>　?、?頂出裝置一般分為液壓頂出及機械頂桿等結(jié)構(gòu)</p><p>　　§3.2注射機的選擇及注射成型原理 </p><p>　?、俑鶕?jù)產(chǎn)品的特點以及經(jīng)濟性考慮，確定為一模兩件兩腔，即定模和動模同時加工成形。由于產(chǎn)品凈重約20g，聚丙烯的密度為1.18克/cm3,即塑件體積：</p><p>

34、　　V件= 20/1.18 =16.9㎝3</p><p>　　根據(jù)產(chǎn)品特點和塑件體積，選擇柱塞式注射機。經(jīng)查表，選用XS—Z—60型注射機，其各項主要參數(shù)如下：</p><p>　　螺桿直徑： 38mm </p><p>　　注射壓力: 12

35、2MPa</p><p>　　注射行程: 170 mm</p><p>　　注射方式： 柱塞式</p><p>　　鎖模力: 500 KN</p><p>　　最大成型面積: 130cm2</

36、p><p>　　最大模具厚度H: 200 mm</p><p>　　最小模具厚度H： 70 mm</p><p>　　最大開合模行程： 180 mm</p><p>　　噴嘴圓弧半徑R 12 mm</p><p&

37、gt;　　噴嘴孔直徑d 4 mm</p><p>　　動定模固定板尺寸： 330×340 mm</p><p>　　拉桿空間： 190×300 mm</p><p>　　合模方式： 液壓—機械</p>

38、<p>　?、诟鶕?jù)所設(shè)計的產(chǎn)品材料為聚丙烯，經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中表4.1，應選擇柱塞式注射機。</p><p>　　柱塞式注射機的結(jié)構(gòu)主要由柱塞式塑化裝置、開合模機構(gòu)和電氣液壓控制系統(tǒng)三大部分組成。柱塞式注射成型原理如圖3.1所示。首先塑料原材料被加入到注射機的料斗中，經(jīng)過料筒外的加熱器加熱，塑料熔融變?yōu)檎沉鲬B(tài)，然后注射機開合模機構(gòu)帶動模具的活動部分(動模)與模具的固定部分(定模)閉合，

39、塑化裝置中的柱塞將物料沿著料筒內(nèi)軸線向前推進，并采用高壓把積存在頭部的已經(jīng)熔融成拈流態(tài)的塑料通過料筒端部的噴嘴和模具的注澆系統(tǒng)射入模具的型腔中，充滿型腔的塑料熔體在受壓的情況下經(jīng)冷卻固化而保持模具型腔所賦予的形狀。最后，柱塞復位，開合模機構(gòu)帶動模具的動模打開模具，在推出機構(gòu)的作用下，注射成型的塑料制件被推出模外。如此完成注射的一個周期。</p><p>　　第四章 塑料成型性能</p><p

40、>　　§4.1熱塑性塑料的特性</p><p>　　熱塑性塑料品種極多，性能復雜，即使同一種類的塑料也僅供注射或擠出之分，故本章主要介紹各種注射用的熱塑性塑料。</p><p><b>　　(1)吸濕性；</b></p><p>　　具有吸濕或粘附分傾向的塑料，尤其是尼龍有機玻璃，聚碳酸脂等。若在成形前水分含量超過限度，則在料筒

41、內(nèi)加熱時，水分將揮發(fā)成氣體，使塑件有氣泡，影響塑件的強度及美觀，為此將塑料在烤箱內(nèi)進行烘烤干燥處理。</p><p>　　(2)塑料狀態(tài)與溫度的關(guān)系；</p><p>　　如圖4.1所示為結(jié)晶形塑料和無定形塑料三態(tài)與溫度之間的關(guān)系。溫度小于Tg時塑料是玻璃態(tài)，溫度在Tg---Tf之間是高彈態(tài)（即塑性良好的狀態(tài)），溫度小于Td時塑料降解而變稀。這時模內(nèi)分型面處易溢料。塑料在玻璃態(tài)時可進行機械

42、加工；高彈態(tài)時可進行熱沖壓、彎曲、熱鍛及真空成形；粘流態(tài)時可注射、模壓、吹塑擠壓成型等。</p><p><b>　　圖4.1</b></p><p><b>　　(3)流變性；</b></p><p>　　塑料的粘度隨著壓力的增大而降低，隨著溫度的升高也降低。如圖3---2，粘度降低可增加塑料的流動性，并利用塑件成形。&

43、lt;/p><p><b>　　(4)流動性；</b></p><p>　　在一定壓力和溫度下，塑料在流道及型腔內(nèi)流動并充滿的性能稱為塑料的流動性，不同品種的塑料具有不同的流動性，流動性差的塑料要增大澆口尺寸，并需要較大的壓力。</p><p><b>　　(5)結(jié)晶性；</b></p><p>　　部

44、分塑料如聚氯乙烯，聚丙烯，聚酰胺（尼龍）從加熱熔融到流動成形，冷卻凝固的整個過程中，高分子聚合物由無次序的雜亂狀態(tài)變成有次序的正規(guī)模型，此部分塑料稱之為結(jié)晶性塑料。結(jié)晶性塑料具有較大的收縮率及收縮變動范圍，因此，不宜作精度要求比較高的塑料制品。</p><p><b>　　(6)相容性；</b></p><p>　　兩種以上的塑料分子結(jié)構(gòu)相似，在熔融狀態(tài)下具有混容的性

45、質(zhì)，并可提高其綜合性能，如苯乙烯與丁二烯共聚可得203A改性聚苯乙烯，苯乙烯與丙烯腈共聚可得AS樹脂苯乙烯與丁二烯，丙烯腈三元共聚可得ABS樹脂。</p><p><b>　　(7)熱敏性；</b></p><p>　　塑料溫度過高時，降解分解變危，具有對高溫敏感的性質(zhì)，因此要求模具澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)應設(shè)計合理，以防止塑料某處料溫過高，因排氣不良，氣體集中在塑料某處。

46、在高壓狀態(tài)下，亦可能使該料溫升高而變色。</p><p>　　(8)毒性 刺激性 腐蝕性。</p><p>　　當此塑料加熱到分解溫度時，降解產(chǎn)生毒氣，如聚四氟乙烯可產(chǎn)生氯化氫有毒氣體，聚四氟乙烯可產(chǎn)生氟化氫毒氣。聚氟乙烯對模具表面有腐蝕作用，可考慮電鍍等表面處理。</p><p>　　§4.2塑料的成型收縮特性</p><p>　

47、　塑件自模具中取出冷卻到室溫后，一般都會產(chǎn)生尺寸收縮的現(xiàn)象，這種塑料成型冷卻后發(fā)生體積收縮的特性稱為塑料的成型收縮性。</p><p>　　1）： 收縮的形式</p><p>　?。?） 塑件的線尺寸收縮。由于熱脹冷縮，塑件脫模時的彈性恢復，塑件變形等原因?qū)е滤芗撃r的彈性恢復，塑性變形等原因?qū)е滤芗撃＠鋮s到室溫后，其尺寸縮小。為此型腔設(shè)計時必須考慮予以補償。</p>

48、<p>　?。?） 收縮的方向性。由于成形時分子按方向排列，使塑件呈現(xiàn)各向異性。設(shè)各個方向的收縮大小不均，因此模具設(shè)計時應考慮收縮方向性。按塑件形狀，該料方向選取選取收縮率為宜。</p><p>　?。?） 后收縮。塑件成形時，受各個因素的影響，引起一系列應力的作用，在粘流時，不能全部消失，故塑件成形時存在殘余應力。當脫模后由于應力發(fā)生變化而使塑件發(fā)生再收縮。一般塑件在脫模后10小時內(nèi)變化最大，24小

49、時后基本定型，但最后穩(wěn)定要經(jīng)過30--60天。</p><p>　　2）： 收縮性的表達</p><p>　　塑件成形時收縮值可用收縮率來表達，如公式（2-1）及公式（2-2）所示：</p><p>　　SS = a-b/b × 100 % (2-1)</p><p>　　Sj = c-b/b × 10

50、0 % (2-2) </p><p>　　式中：SS ------實際收縮率（%）</p><p>　　Sj ------計算收縮率（%）</p><p>　　a ------ 模具型腔在成形溫度時的尺寸（mm）；</p><p>　　b ------ 塑料制品在常溫時的尺寸（mm）；</p&g

51、t;<p>　　c ------ 塑料模具型腔在常溫時的尺寸（mm）。</p><p>　　實際收縮率為表示塑料實際所發(fā)生的收縮。Sj常用于小型模具及普通模具成型塑件的尺寸計算，這是因為，這種情況下實際收縮率SS和計算收縮率Sj差別不大。所以模具設(shè)計時，常以計算收縮率為設(shè)計參數(shù)來計算型腔及型芯尺寸。</p><p>　　3）： 影響熱塑性塑料成形收縮的因素</p>

52、<p>　　(1)塑料品種 結(jié)晶性塑料收縮率大，收縮率變動范圍大，加入玻璃纖維填料后，收縮率減小，壓塑粉加酒精后揮發(fā)收縮率增大。</p><p>　　(2)塑料特性 成形時融料與型腔表面接觸，外層立即冷卻形成低密度的固態(tài)外殼。由于塑料的導熱性能較差，使塑料內(nèi)層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態(tài)層。所以壁厚處冷卻慢，高密度層厚的收縮大。另外有無嵌件及嵌件布局，數(shù)量都直接影響流料方向，密度分布及收縮阻力大

53、小等。所以，塑件的特性對收縮大小，方向性影響較大。</p><p>　　(3)進料口形式、尺寸、分布 這些因素均直接影響料流方向，密度分布，保壓補縮作用及成形時間直接進料口。進料口截面大則收縮小，但方向性大，進料口寬及長度短的則方向性小，距進料口近的或與料流方向平行的則收縮大。</p><p>　　(4)成形條件 模具溫度高，融料冷卻慢，密度高，收縮大，尤其對結(jié)晶料，則因結(jié)晶度高，體積變化

54、大，故收縮更大。模溫分布與塑件內(nèi)外冷卻及密度均勻性也有關(guān)，直接影響到各部分收縮量大小及方向性。另外保壓及時間收縮影響也較大。壓力大，時間長的則收縮小，但方向性大，注射壓力高，融料粘度差，層間剪切應力小，脫模后彈性回跳大，故收縮也可適量的減少，料溫高，收縮大，但方向性小。因此，在成形時調(diào)整模溫壓力，注射速度及冷卻時間等諸多因素，也可適當改變塑件收縮情況。</p><p>　　模具設(shè)計時，根據(jù)各種塑料的收縮范圍，塑件

55、壁厚形狀，進料口形式，尺寸及分布情況，按經(jīng)驗確定各部分的收縮率，再來計算型腔尺寸，對高粘度塑料及難以掌握收縮率時，一般運用如下方法設(shè)計模具： </p><p>　?、賹λ芗鈴饺≥^小收縮率，內(nèi)徑取較大收縮率，內(nèi)徑取較大收縮率，以留有試模后修正的余地；</p><p>　　②試模確定，澆注

56、，分流形式，尺寸及成形條件；</p><p>　?、垡筇幚淼乃芗?jīng)后處理確定尺寸變化情況，測量時必須在脫模后24小時以后；</p><p>　?、馨磳嶋H收縮情況修正模具；</p><p>　?、?再試模并可適當?shù)馗淖児に嚄l件，略微修正收縮值以滿足塑件要求。</p><p>　　在了解了塑料工藝特性、收縮特性的基本知識后，我們根據(jù)零件要求

57、，查閱有關(guān)手冊，得到聚丙烯。聚丙烯的彈性、屈服強度、硬度及抗拉、抗壓強度都高于聚乙烯，其中拉伸強度甚至高于聚苯乙烯和ABS，可制作鉸鏈。且由于其吸水率〈0.02%,幾乎不吸水，因此其高頻絕緣性好，絕緣性能不受濕度的影響。抗彎曲疲勞強度特別高。但易降解、老化，所以必須加入防腐劑。由于以上等優(yōu)點，故選擇聚丙烯作為制作洗發(fā)水瓶的材料。</p><p>　　第五章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p&g

58、t;　　塑料注射成型模具主要用于熱塑性制件的成型。注射成型的特點是生產(chǎn)率高，容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。按其經(jīng)典結(jié)構(gòu)特征可分為單分型面注射模具、雙分型面注射模具、斜導柱(彎銷、斜倒槽，斜滑塊、齒輪齒條)側(cè)向分型與抽芯注射模具、帶有活動鑲件的注射模具、定模帶有推出裝置的注射模具和自動卸螺紋注射模具等。注射模具的結(jié)構(gòu)由以下部分組成：1、成型部分 2、澆注系統(tǒng)、3、導向機構(gòu) 4、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)　5、推出機構(gòu) 6、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 7、排氣系統(tǒng) 8、

59、支承零部件。</p><p>　　§5.1分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　(1) 分型面的設(shè)計原則：①分型面應選在塑件外形最大輪廓處；②分型面的選擇應有利于塑件順利脫模；③分型面的選擇應保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量；④分型面的選擇應有利于模具的加工;⑤分型面的選擇應有利于排氣。</p><p>　　根據(jù)產(chǎn)品的輪廓，應該選擇三個分型面，其主

60、要分型面為瓶蓋底部最大輪廓處，以保證塑件可以順利脫模；翻蓋頂部一個輔助分型面，以保證其表面質(zhì)量；還有一個輔助分型面可以使點澆口凝料從澆口套中順利脫出。</p><p>　　(2)普通澆注系統(tǒng)的組成：主流道、分流道、澆口和冷穴料穴。</p><p>　?、僦髁鞯涝O(shè)計：為了讓主流道凝料能順利從膠口套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，錐角α取4°，流道的表面粗糙度Ra≦0.8μm。膠口套與模

61、板間配合采用H7/m6的過渡配合。澆口套與定位圈設(shè)計成整體式的形式，用螺釘固定于定模座板上，如下圖所示：</p><p><b>　　主流道</b></p><p>　?、诜至鞯涝O(shè)計：分流道截面形式選擇常用的U形截面；U形截面的寬度取8mm,半徑R為4mm,深度h為5mm；根據(jù)塑件型腔在分型面上的排布情況，分流道可分為一次分流道、二次分流道，其中二次分流流道L1取10

62、mm，一次分流流道末端L2取3mm，一次分流流道總長L取86mm；分流道采用非字狀對稱布置；分流道的表面粗糙度Ra取1.6μm。如下圖所示：</p><p><b>　　分流道</b></p><p>　　③澆口的設(shè)計：根據(jù)塑件的體積小和多模具型腔以及材料的特性選擇點澆口的直接式。d取1mm，α取10°。如下圖所示：</p><p>

63、　　冷料穴和拉料桿的設(shè)計：冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔，既影響熔體充填的速度，又影響成型塑件的質(zhì)量。三板模直接點澆口形式不許設(shè)置拉料桿，否則定模部分不能分型。</p><p>　　(3)排氣系統(tǒng)的設(shè)計：為了使塑料熔體順利充填模具型腔，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。否則，塑件上就會形成氣泡、凹陷、熔接不牢、表面輪廓不清晰等

64、缺陷，另外氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度。由于所設(shè)計的塑件體積小、材料流動性好，故選擇利用配合間隙排氣，其配合間隙為0.03mm 。</p><p>　　§5.2成型零部件設(shè)計</p><p>　　(1)凹模和凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計：①根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，凹模應該采用組合式鑲拼，這樣不僅簡化了復雜成型零件的加工工藝，減少了熱處理變形，而且使拼合處有間隙利于排氣，便于模具的維修，節(jié)省了

65、貴重的模具鋼；②根據(jù)塑件的形狀，型芯的結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　(2)影響成型零件工作尺寸的因素：①塑件的收縮率波動:</p><p>　　δS=（Smax-Smin）LS</p><p>　　式中 δS—塑料收縮率波動誤差；</p><p>　　Smax—塑料的最大收縮率；</p><p>　　Smin

66、—塑料的最小收縮率；</p><p>　　LS—塑件的基本尺寸。</p><p>　　因而實際收縮率與計算收縮率有差異。按照一般要求，塑料收縮率波動所引起的誤差應小于塑件公差的1/3。</p><p>　　②模具成型零件的制造誤差：模具成型零件的制造精度愈低，塑件尺寸精度也愈低，尤其是對尺寸小的塑件精度影響更大。一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差值的1/3～1

67、/4或取IT7～8作為制造公差。組合式型腔或型芯的制造公差應根據(jù)尺寸鏈來確定。</p><p>　?、勰＞叱尚土慵哪p：模具 在使用過程中，由于塑料熔體流動的沖刷、成型過程中可能產(chǎn)生的腐蝕性氣體的銹蝕、脫模時塑件與模具的摩擦，以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨拋光等原因，均造成成型零件尺寸的變化。這種變化稱為成型零件的磨損。為簡化計算，凡與脫模方向垂直的表面因磨損小而不考慮，與脫模方向平行的

68、表面應考慮磨損。對于中小塑件，最大磨損量可取塑件公差的1/6。</p><p>　　④模具安裝配合誤差：塑件在成型過程中產(chǎn)生的尺寸誤差公式：</p><p>　　δ=δz+δs+δc+δj+δa</p><p>　　式中 δ—塑件的成型誤差；</p><p>　　δz—模具成型零件制造誤差；</p><p>　　δs

69、—塑料收縮率波動引起的誤差；</p><p>　　δc—模具成型零件的磨損引起的誤差；</p><p>　　δj—模具成型零件配合間隙變化誤差；</p><p>　　δa—模具裝配引起的誤差。</p><p>　　(3)型腔和型芯徑向尺寸的計算：</p><p>　?、傩颓粡较虺叽绲挠嬎愎剑?lt;/p>&

70、lt;p>　　=［(1+) LS -(0.5～0.75)Δ］</p><p>　　式中 Lm—模具型腔徑向基本尺寸；</p><p>　　LS—塑件外表面的徑向基本尺寸；</p><p><b>　　—塑料平均收縮率；</b></p><p>　　Δ—塑件外表面徑向基本尺寸的公差。</p><

71、p>　　②型芯徑向尺寸的計算公式：</p><p>　　=［(1+) +(0.5～0.75)Δ］</p><p>　　lm—模具型芯徑向基本尺寸；</p><p>　　l—塑件內(nèi)表面的徑向基本尺寸；</p><p>　　Δ—塑件內(nèi)表面徑向基本尺寸的公差；</p><p>　　δz—模具制造公差。</p>

72、;<p>　　(4)型腔深度和型芯高度尺寸的計算：計算型腔深度和型芯高度時，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小，所以可以不考慮磨損量，由此推導出型腔深度公式為：</p><p>　?。℉m）=［(1+) Hs－ｘΔ］</p><p>　　式中 Hm—模具型腔深度基本尺寸；</p><p>　　Hs—塑件凸起部分高度基本尺寸；</p>&

73、lt;p>　?。拚禂?shù)，ｘ=1/3～1/2,當塑件尺寸較大、精度要求低時取小值；反之取大值。</p><p>　　同理，型芯高度公式為：</p><p>　?。╤m）=［(1+)hs+ｘΔ］</p><p>　　式中 hm—模具型芯高度基本尺寸；</p><p>　　hs—塑件孔或凹槽深度尺寸。 </p><p

74、>　　§5.3結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計</p><p>　　結(jié)構(gòu)零部件包括：注射模的標準模架、注射模的支承零部件和合模導向機構(gòu)。</p><p>　　(1)注射模的標準模架：模架是注射模的骨架和基體，通過它將模具的各個部分有機的聯(lián)合成為一個整體。</p><p>　　標準模架一般由定模座板、定模板、動模板、動模支承板、墊塊、動模座板、推桿固定板、推板、導柱、導

75、套及復位桿等組成。另外還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點澆口模架、帶推件板推出的模架等。根據(jù)我國塑料注射模具架的國家標準，設(shè)計模板適用尺寸為：B(寬)×L(長)≦560㎜×900㎜。其組成為派生型組合。</p><p>　　(2)支承零部件設(shè)計：支承零部件主要由固定板（動、定模板）、支承板、墊板和動、定模座板等組成。</p><p>　?、俟潭ò澹汗潭ò逶谀＞咧衅鸢惭b和固定成型零

76、件、合模導向機構(gòu)以及推出脫模機構(gòu)等零部件的作用。為了保證固定零件的穩(wěn)定性，固定板應該具有一定的厚度和足夠的剛度和強度。為了保證其模具有較長的壽命選擇合金結(jié)構(gòu)鋼—45號鋼制造。 </p><p>　?、谥С邪澹褐С邪迨巧w在固定板上面或墊在固定板下面的平板，它的作用是防止固定板固定的零部件推出固定板，并承受固定部件傳遞的壓力，因此它要具有較高的平行度、剛度和強度。采用45鋼制成，經(jīng)熱處理調(diào)制至28～32HRC。&

77、lt;/p><p>　?、蹓|塊：墊塊的作用主要是在動模支承板與動模座板之間形成推出機構(gòu)所需的動作空間。另外，也起到調(diào)節(jié)模具總厚度，以適應注射機模具安裝厚度要求的作用。它的計算式如下：</p><p>　　H=h1+h2+h3+S+(3～6)㎜</p><p>　　式中 H—墊塊高度；</p><p><b>　　h1—推板厚度；<

78、;/b></p><p>　　h2—推桿固定板厚度；</p><p>　　h3—推板限位釘高度(若無限位釘，則取零)；</p><p>　　S—推出塑料制件所需的頂出行程。</p><p>　　④支承柱：在墊塊間距較大的情況下，為了保證動模支承板的剛度和強度動模板厚度必將大大增加，既浪費材料，又增加模具重量。這時，通常在動模支承板下面加

79、設(shè)圓柱形的支柱以減少墊板的厚度。</p><p>　　(3)合模導向機構(gòu)設(shè)計：合模導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。</p><p>　?、賹е焊鶕?jù)塑件模具的結(jié)構(gòu)比較簡單和精度要求不是很高、生產(chǎn)批量大等特點應該選用帶頭形式的導柱，并且在模板中加設(shè)導套，導柱的形狀如下圖所示：</p><p><b>　　導柱</b></p>

80、<p>　　根據(jù)導柱的技術(shù)要求導柱的長度L=，采用20鋼經(jīng)滲碳淬火處理，其固定表面粗糙度Ra一般為0.8～0.4μm。導柱固定部分與模板之間采用H7/m6的過渡配合，設(shè)置4個導柱。</p><p>　?、趯祝焊鶕?jù)導柱結(jié)構(gòu)，選擇直導套的形式。導套采用青銅制造，其固定部分表面粗糙度Ra=0.8μm，用H7/n6過盈配合。如下圖：</p><p><b>　　直導套&l

81、t;/b></p><p>　　§5.4推出機構(gòu)設(shè)計</p><p>　　(1)推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成與分類：推出機構(gòu)一般由推出、復位和導向等三大元件組成。按基本傳動形式分類，推出機構(gòu)可分為機構(gòu)推出、液壓推出和手動推出等三類；按推出元件的類別分類，推出機構(gòu)可分為推桿推出、推管推出、推件板推出等；按模具的結(jié)構(gòu)特征分類，推出機構(gòu)可分為簡單推出機構(gòu)和復雜推出機構(gòu)。</p>

82、<p>　　(2)推出機構(gòu)的設(shè)計要求：①推出機構(gòu)設(shè)計時應盡量使塑件留于動模一側(cè)；②塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞；③不損壞塑件的外觀質(zhì)量；④合模時應使推出機構(gòu)正確復位；⑤推出機構(gòu)應動作可靠。依據(jù)以上原則及產(chǎn)品特點和要求，我們采用一次頂桿脫模機構(gòu)，并利用反推桿使頂桿復位。為了使塑件易脫模，在凹凸模上沿塑件脫模方向設(shè)有脫模斜度和獲得較高的光潔度。</p><p>　　(3)推出力的計算：推出機構(gòu)推出時

83、的摩擦力公式為：</p><p>　　Fm=(Fb-Ftsinα)μ</p><p>　　式中 Fm—脫模時型芯受到的摩擦阻力；</p><p>　　Fb—塑件對型芯的包緊力；</p><p><b>　　Ft—脫模力；</b></p><p><b>　　α—脫模斜度；</b&

84、gt;</p><p>　　μ—塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.1～0.3。</p><p>　　脫模力的簡化公式為：</p><p>　　Ft=Ap(μcosα-sinα)</p><p>　　式中 A—塑件包裹型芯的面積；</p><p>　　p—塑件對型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，p取(2.

85、4～3.9)×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件，p取(0.8～1.2)×107Pa。因為是模外冷卻，所以p取3×107Pa。α=0.5°，μ=0.2，所以μcosα-sinα≈0.2。</p><p>　　Ft=2700×10-6m2×3×107Pa×0.2=16200N。</p><p>　　§5.5力的

86、計算和注射機的校核</p><p>　　(1)型腔壓力的計算：塑料筒內(nèi)作用于塑料的注射壓力經(jīng)過噴嘴、流道澆</p><p>　　口到型腔內(nèi)的壓力有所損失，型腔壓力Px的計算公式如下：</p><p><b>　　Px=K×Pz</b></p><p>　　式中 Pz—塑料筒內(nèi)的最大注射壓力；</p&g

87、t;<p>　　K—壓力損失系數(shù)，一般取30%～80%。取K=60%，又Pz=122×106Pa，則Px= K×Pz=0.5×122×106=73.2×106 Pa。</p><p>　　(2)分模力的計算：型腔壓力使動模分開的力稱為分模力。分模力的計算公式如下：</p><p><b>　　F=Px×A&

88、lt;/b></p><p>　　式中 A—塑件與流道的水平投影面積；</p><p>　　A=n×A塑﹢A流，n=4，Px=61×106 Pa，A塑=22×34﹢4×30=868mm2，A流≈1000 mm2.則A=2×868﹢1000=2736 mm2，F(xiàn)= Px×A=73.2×106 Pa×273

89、6 mm2 =200KN.</p><p>　　(3)鎖模力校核：安全鎖模力Pa=0.8Pe=0.8×500KN=400KN。所以，安全鎖模力Pa> F。故，所選的注射機適用。</p><p>　　模具的個零件必須具有足夠的強度和剛度以承受工作時的各種作用力，使用期間不變形不損壞，以保證模具的壽命。因此在設(shè)計模具時，必須計算各型板的厚度，以保證模具能正常工作。</p&

90、gt;<p><b>　　§5.6強度的計算</b></p><p>　　模具的每個零件必須具有足夠的強度和剛度以承受工作時的各種作用力，使用期間不變形不損壞，以保證模具的壽命。因此在設(shè)計模具時，必須計算各型板的厚度，以保證模具能正常工作。</p><p>　　動模支承板的厚度計算公式如下：</p><p>　　h=k?

91、 其中=F×p</p><p>　　式中 —動模支承板的總壓（攻擊力）</p><p>　　F—塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（厘米2）</p><p>　　B—動模支承板寬度（厘米）</p><p>　　L—支承塊距離（厘米）</p><p><b>　　P—型腔壓力</b>

92、;</p><p>　　—彎曲許應力（公斤/厘米）</p><p>　　K—修正系數(shù)，取0.6∽0.75</p><p>　　已知:F=92厘米2, P=73.2×106 Pa=732公斤力/厘米2, L=120mm, B=220mm, =138公斤力/厘米2，=92×732 =67344公斤力/厘米2</p><p>　

93、　∴h=k?=0.6×[67344×120/(2×220×138)]½=30mm。</p><p>　　第六章 塑件成形不良的原因</p><p><b>　　參考文件</b></p><p>　　1、屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 北京：高等教育出版社, 2007.8 53—229

94、 </p><p>　　2、高長銀 趙程 王金風. UG4.0 模具設(shè)計. 北京：電子工業(yè)出版社, 2007.2 1—240 </p><p>　　3、任志宇，施于慶. 模具CAD/CAM技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.hanical&Electrical Engineering -Magazine Vol.18 No.5 2001年第18卷第5期 1—10</p>&l