機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式1</p><p>　　1.1塑件成型工藝分析1</p><p>　　1.2分型面位置的確定1</p><p>　　1.4注射劑型號(hào)的確定2</p><p>　　第二章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5&l

2、t;/p><p>　　2.1主流道的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2分流道的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.3澆口的設(shè)計(jì)6</p><p>　　第三章 成型零件設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1成型零件工作尺寸的計(jì)算8</p><p>　　3.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9</p>

3、;<p>　　第四章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用12</p><p>　　4.1模架的選定12</p><p>　　4.2標(biāo)準(zhǔn)件的選用13</p><p>　　第五章 排氣槽的設(shè)計(jì)15</p><p>　　第六章 推出機(jī)構(gòu)的確定16</p><p>　　第七章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)17&

4、lt;/p><p>　　第八章 模具零件制造與裝配18</p><p>　　8.1型腔板的工藝路線18</p><p>　　8.2型芯加工路線18</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p>　　第一章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　

5、1.1塑件成型工藝分析</p><p>　　聚乙烯（PP）成型特性；</p><p>　　結(jié)晶性料，吸濕性小可能發(fā)生熔體破裂，長(zhǎng)期與熱金屬接觸易發(fā)生分解；</p><p>　　流動(dòng)性極好溢邊值在0.03左右；</p><p>　　冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)散熱應(yīng)適度；</p><p>　　成型收縮范圍大收縮率大，易

6、發(fā)生縮孔、凹痕、變形、，取向性強(qiáng)；</p><p>　　注意控制成型溫度，料溫低取向性明顯，尤其低壓高溫時(shí)更明顯。模具溫度低于50度以下塑件無(wú)光澤，易產(chǎn)生熔接痕、流痕；90度以上時(shí)易發(fā)生翹曲、變形；</p><p>　　塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應(yīng)力集中。</p><p>　　綜合PP的性能分析：</p><p>　　件(PP)的

7、成型特性和使用性能分析:吸濕性小,流動(dòng)性極好，溢邊值0.03mm左右，PP綜合性能較好，沖擊韌度，力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電性能良好，易于成型和機(jī)械加工。 </p><p>　　件(PP)的結(jié)構(gòu)分析:該塑件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,制造精度較高,大批量,沒(méi)有特殊要求,可用注射成型加工。</p><p>　　1.2分型面位

8、置的確定（如下圖所示）</p><p>　　1.3型腔數(shù)量的確定</p><p>　　對(duì)于形狀較簡(jiǎn)單的，又是大批量生產(chǎn)的，若采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，其生產(chǎn)效率不是很高，同時(shí)生產(chǎn)周期也會(huì)增加，因此要采用一模多腔注射成型，但一般不超過(guò)4個(gè)腔，綜合塑件的質(zhì)量，幾何形狀，精度，批量大小以及經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，可以采用一模4腔進(jìn)行生產(chǎn)加工。</p><p>　　1.4注射劑型號(hào)的確定&

9、lt;/p><p><b>　　注射量的計(jì)算：</b></p><p>　　通過(guò)計(jì)算得到塑件的體積V=15.838CM³，塑件密度為0.9g/ CM³</p><p>　　所以單個(gè)塑件質(zhì)量m1=р.v=14.22g， </p><p>　?、虐搭A(yù)選型腔數(shù)來(lái)選擇注射機(jī)</p><p>

10、;　　模具所需塑料熔體注射量 </p><p><b>　　m=nm1+m2</b></p><p>　　式中m—— 一副模具所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm3）；</p><p>　　n—— 初步選定的型腔數(shù)量；</p><p>　　m1—— 單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）；</p><p&

11、gt;　　m2—— 澆注系統(tǒng)得質(zhì)量或體積（g或cm3）；</p><p>　　在學(xué)校做設(shè)計(jì)時(shí)以0.6nm1來(lái)估算，即</p><p><b>　　m=1.6nm1</b></p><p>　　由計(jì)算得m1=9.955cm3,則總的m= 1.6nm1=1.6*4*14.22=91.008g </p><p

12、>　　塑件和流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積及所需鎖模力</p><p>　　A=nA1+A2 ； Fm=( nA1+A2)P型 </p><p>　　式中A—— 塑件及流道凝料在分型面上的投影面積（mm2）；</p><p>　　A1—— 單個(gè)塑件在分型面上的投影面積（mm2）；</p><p>　　A2—— 流道凝

13、料（包括澆口）在分型面上的投影面積（mm2）；</p><p>　　Fm—— 模具所需的鎖模力（N）；</p><p>　　P型 —— 塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力（Mpa）；</p><p>　　根據(jù)多型腔模具的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A1的0.2~0.5倍，因此可用0.35nA1來(lái)估算。成型時(shí)塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力，其大小一般是注射壓力的3

14、0%~65%。部分塑料注射壓力p0，見(jiàn)《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第7頁(yè)，設(shè)計(jì)中常按表2-2中型腔壓力進(jìn)行估算。</p><p>　　由計(jì)算得A1=π（37.5/2）² =1104mm2,</p><p>　　查表取P型=25Mpa, Fm=1.35nA1P型=1.35*4*1104*25N=149.04KN(塑模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)P7)</p><p><b>

15、;　　選擇注射機(jī)型號(hào)</b></p><p>　　根據(jù)上面計(jì)算得到的m和Fm值來(lái)選擇一種注射機(jī)，注射機(jī)的最大注射量（額定注射量G）和額定鎖模力F應(yīng)滿足</p><p><b>　　G ≥ m\a </b></p><p>　　式中a——注射系數(shù)，無(wú)定型塑料取0.85，結(jié)晶型塑料取0.75。</p><p>

16、　　由m=91.008cm3, a 取0.85</p><p>　　則91.0088÷0.75=121.3g,</p><p><b>　　F>Fm</b></p><p>　　Fm=149.04KN.</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算，查《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第188頁(yè)預(yù)選用SZ- 125/630型

17、的臥式注射機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　?、谱⑸錂C(jī)有關(guān)參數(shù)的較核</p><p><b>　　型腔數(shù)量的校核</b></p><p>　　n≤(KMt/3600-m2)/m1=(0.8×16.8×3600×30/3600-0.6×4×14.22)/14.22=25.95＞＞4<

18、;/p><p><b>　　故型腔數(shù)量校核合格</b></p><p>　　注射劑壓力的校核 </p><p>　　該項(xiàng)是校核所選注射機(jī)的額定壓力pe能否滿足塑件成型時(shí)所需要的注射力P0,塑件成型時(shí)需要的壓力一般由塑料流動(dòng)性,塑件結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆注系統(tǒng)類型等因 素所決定,生產(chǎn)實(shí)踐中其p0值一般為70Mpa~150Mpa。設(shè)計(jì)中要求</p&g

19、t;<p>　　k，一般取1.25~1.4</p><p>　　pe≥k，p0 ， 取 k，=1.3， p0取90Mpa</p><p>　　則 1.3X90=117<126MPa </p><p>　　注射機(jī)的注射壓力的校核滿足 </p><p><b>　　鎖模力的校核 </b&g

20、t;</p><p><b>　　鎖模力是指注射機(jī)的</b></p><p>　　F≥k0A P型 </p><p>　　式中P型—— 型腔的平均壓力，選用參見(jiàn)表2-2；</p><p>　　k0—— 鎖模力安全系數(shù)，一般取k0=1.1~1.2。</p><p>　　P型取25Mpa,

21、 k0取1.2</p><p>　　故F≥k0A P型=1.2×149.04=178.85<530</p><p>　　注射機(jī)的鎖模力的校核滿足要求 </p><p>　　開(kāi)模行程校核與推出機(jī)構(gòu)的校核</p><p><b>　?、彘_(kāi)模行程校核</b></p><p>　　H=H

22、1+H2+a+（5~10）mm≤S</p><p>　　式中H1—— 推出距離（mm）；</p><p>　　H2—— 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）；</p><p>　　a —— 取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長(zhǎng)度（mm）。</p><p>　　H1=44mm，H2=88mm，a=52mm，</p><p>　　則

23、總的結(jié)果為190mm<270mm,</p><p>　　注射機(jī)的開(kāi)模行程校核滿足要求。</p><p>　　第二章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1主流道的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主流道小端尺寸d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.5~1)mm。</p><p>　　d=3

24、.5+0.5=4</p><p>　　主流道長(zhǎng)度L≤60mm。 </p><p>　　主流道錐角a一般在20~40范圍內(nèi)選取，對(duì)黏度大的塑料，a可取30~60.在本次設(shè)計(jì)中a取30。 長(zhǎng)度L=52mm。主流道的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示</p><p><b>　　2.2分流道的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　① 對(duì)于半圓形

25、截面分流道，分流道的直徑在《塑料成型模具與設(shè)備》第121頁(yè)表4-2查取。得： D=6mm</p><p><b>　?、?分流道的長(zhǎng)度</b></p><p>　　分流道要盡可能的短，且少?gòu)澱?，便于注射成型過(guò)程中最經(jīng)濟(jì)地使用原料和降低注塑機(jī)的能耗，減少壓力損失和熱量損失。分流道的長(zhǎng)度一般在8~30mm之間，一般根據(jù)型腔布置適當(dāng)加長(zhǎng)或縮短，但最短不宜小于8mm。<

26、/p><p>　　分流道的長(zhǎng)度取94mm</p><p>　?、?分流道與澆口的連接形式 </p><p>　　采用圓弧過(guò)渡有利于熔體的流動(dòng)及填充。</p><p>　?、?分流道的布置形式</p><p>　　采用平橫式流道系統(tǒng)可見(jiàn)如下圖</p><p><b>　

27、　2.3澆口的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　澆口的形式確定</b></p><p>　　澆口的設(shè)計(jì)與塑件的形狀，截面尺寸，模具結(jié)構(gòu)，注射工藝參數(shù)及塑料性能等因素有關(guān)。澆口的截面尺寸要小，長(zhǎng)度要短，這樣才能增大料流速度，快速冷卻封閉。便于與塑件分離或切除，且澆口的痕跡不明顯。</p><p>　　采用點(diǎn)澆口，開(kāi)模時(shí)澆口可以

28、自動(dòng)拉斷，利于自動(dòng)化操作，澆口除去后殘留痕跡小。</p><p><b>　　澆口尺寸確定</b></p><p>　?。ˋ）、澆口厚度h </p><p>　　通常取塑件澆口處的0.5~1.5mm。</p><p><b>　　h=0.75mm</b></p><p>

29、<b>　　（B）、澆口寬度b</b></p><p><b>　　b=2mm</b></p><p><b>　　(C)、澆口長(zhǎng)度L</b></p><p>　　通常取L=0.5~2mm。 取L=1mm</p><p>　　澆口的形式如下圖所示：</p>&

30、lt;p>　　第三章 成型零件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1成型零件工作尺寸的計(jì)算</p><p>　?、虐寄：托托緩较虺叽缬?jì)算</p><p><b>　　凹模的徑向尺寸計(jì)算</b></p><p>　　PP的收縮率為1.0％~3.0％，平均收縮率為S=(1.0％+3.0％)=2.0％=0.02</p&

31、gt;<p>　　在已知的給定條件下的平均收縮率S,塑件徑向尺寸（Ls）0 -△,設(shè)凹模徑向尺寸為 ： （Lm）+＆z 0 ,計(jì)算公式如下：</p><p>　　Lm=(Ls+LsS%-x△) +＆z 0 </p><p>　　式中x—— 修正系數(shù)，一般值在½~~¾.</p><p>　　對(duì)于中.小型塑件x

32、=3/4</p><p>　　△—— 塑件公差值。</p><p>　?。—— 凹模的制造公差，?。=△/3.</p><p>　　Lm1=(Ls+LsS-3/4△) +＆z 0</p><p>　　=(15+15*2.0%-3/4x0.38) +0.38/3 0</p><p>　　=φ15.02

33、+0.13 0 mm</p><p>　　Lm2=(Ls+LsS-3/4△) +＆z 0</p><p>　　=(37.5+37.5*2.0%-3/4x0.56) +0.56/3 0</p><p>　　=37.83 +0.19 0 mm</p><p>　　Lm3=(Ls+LsS-3/4△) +＆z 0</p

34、><p>　　=(30+30*2.0%-3/4x0.50) +0.50/3 0</p><p>　　=30.23 +0.17 0 mm</p><p><b>　　型芯的徑向尺寸計(jì)算</b></p><p>　　已知在給定條件下的平均收縮率S,塑件徑向尺寸（ls）+△ 0,設(shè)型芯徑向尺寸為</p>

35、<p>　　（lm）0 -＆z ,計(jì)算公式如下：</p><p>　　lm=(ls+lsS+x△) 0 -＆z </p><p>　　式中x—— 修正系數(shù)，一般值在½~~¾.</p><p>　　對(duì)于中.小型塑件x=3/4</p><p>　　△—— 塑件公差值。</p><p&g

36、t;　　＆z—— 凹模的制造公差，?。=△/3.</p><p>　　lm1=(ls+lsS+3/4△) 0 -＆z</p><p>　　=(31.5+31.5*2.0%+3/4*0.56) 0 -0.56/3=32.550 -0.19mm</p><p>　　lm2=(24+24*2.0%+3/4*0.50) 0 -0.50/3=24.860 -0.17m

37、m</p><p>　　Lm3=(9+9*2.0%+3/4*0.28) 0 -0.28/3 =9.390 -0.09mm</p><p>　　⑵凹模深度與型芯高度尺寸計(jì)算</p><p><b>　　凹模深度尺寸計(jì)算</b></p><p>　　已知在給定條件下的平均收縮率S,塑件高度尺寸（Hs）0 -△,設(shè)凹模深度尺

38、寸為 ：（Hm1）+＆z 0,則計(jì)算公式如下：</p><p>　　Hm=(Hs+HsS-x`△) +＆z 0</p><p>　　式中x`—— 修正系數(shù)，一般值在1/2~2/3.</p><p>　　對(duì)于中.小型塑件x`=2/3</p><p>　　△—— 塑件公差值。</p><p>　　＆z——

39、凹模的制造公差，?。=△/3.</p><p>　　Hm1= (36+36*2.0%-2/3*0.56) +0.56 0 =35.9+0.19 0 mm</p><p>　　Hm2=(45+45*2.0%-2/3*0.64) +0.64/3 0 =45.47+0.21 0 mm </p><p><b>　　型芯高度尺寸計(jì)算：

40、</b></p><p>　　已知在給定條件下的平均收縮率S,塑件孔的深度尺寸為（hs）+△ 0,設(shè)塑件高度尺寸為（hm）0 -＆z , 則計(jì)算公式如下：</p><p>　　hm=(hs+hsS+ x`△) 0 -＆z</p><p>　　式中x`—— 修正系數(shù)，一般值在1/2~~2/3.</p><p>　　對(duì)于

41、中.小型塑件x`=2/3</p><p>　　△—— 塑件公差值。</p><p>　?。—— 凹模的制造公差，?。=△/3.</p><p>　　hm=(hs+hsS+ 2/3△) 0 -＆z</p><p>　　=(33+33*2.0%+2/3*0.56) 0 -0.56/3 =34.030 -0.19mm</p>

42、<p>　　3.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　型芯的設(shè)計(jì)如下圖所示</p><p>　　對(duì)于凸模的徑向尺寸的公差可以采用配作加工法，與凹模進(jìn)行配合加工保證雙面間隙小于塑料的溢邊值。</p><p><b>　　凹模的設(shè)計(jì)如下圖</b></p><p>　　第四章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用<

43、/p><p><b>　　4.1模架的選定</b></p><p>　　塑件投影寬度B′=88mm，塑件投影長(zhǎng)度L′=108mm</p><p>　　由公式B′≤B-10得B≥98,查標(biāo)準(zhǔn)模（塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表7-1）得可選4號(hào)以上模架均可，5號(hào)模架較為適合，其復(fù)位桿直徑為d=12.5mm.</p><p>　　由L′≤l

44、t-d-30得lt≥150.5.所以lt宜選206。</p><p>　　故選B×L=200×250系列模架，其基本尺寸分別為：</p><p>　　導(dǎo)柱：ø20，間距156X210</p><p>　　復(fù)位桿：ø12.5，間距80mm×206mm</p><p>　　螺釘：8×M1

45、2，間距160mm×146mm</p><p>　　定模座板：L×B×H=250mm×250mm×25mm</p><p>　　定模板：L×B×H=200mm×250mm×20mm</p><p>　　動(dòng)模板：L×B×H=200mm×250mm&#

46、215;40mm</p><p>　　型芯固定板：L×B×H=200mm×250mm×32mm</p><p>　　墊塊：L×B×H=40mm×250mm×80mm</p><p>　　推桿固定板：L×B×H=118mm×250mm×16mm<

47、;/p><p>　　推板：L×B×H=118mm×250mm×20mm</p><p>　　動(dòng)模座板L×B×H=250mm×250mm×25mm</p><p><b>　　模架的草圖如下：</b></p><p><b>　　4.2標(biāo)

48、準(zhǔn)件的選用</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等，模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈，澆口套，推管，推桿，導(dǎo)柱，導(dǎo)套等。</p><p>　　在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分隨時(shí)可在市場(chǎng)上買到，這對(duì)縮短制造周期，減低制造成本是極其有利的。</p><p>　　模架尺寸確定之后，

49、對(duì)模架有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度計(jì)算，以校核所選模架是否適當(dāng)。</p><p><b>　?、僖r套的選用如下圖</b></p><p>　　②直導(dǎo)柱的選用如下圖</p><p><b>　　復(fù)位桿的選用如下圖</b></p><p><b>　　拉料桿的選用如下圖</b>&

50、lt;/p><p>　　第五章 排氣槽的設(shè)計(jì)</p><p>　　該套模具是屬于小型模具，可以利用型芯、推桿的配合間隙和分型面處的間隙進(jìn)行排氣，在型腔的設(shè)計(jì)中采用模具間隙比塑料上的溢邊值的小的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)排氣，因此本次設(shè)計(jì)不單獨(dú)開(kāi)設(shè)排氣槽。</p><p>　　第六章 推出機(jī)構(gòu)的確定</p><p>　　根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)設(shè)計(jì)推桿的大小，并且

51、為了能夠平穩(wěn)的將工件推出，應(yīng)設(shè)計(jì)足夠數(shù)量的推桿。在此模具中應(yīng)設(shè)計(jì)直徑為6mm的推桿，每個(gè)產(chǎn)品4個(gè)推桿，共十六個(gè)。推桿的形狀如下圖所示：</p><p>　　第七章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于該套模具的模溫要求在80度以下，又是小型模具，所以無(wú)需設(shè)置加熱裝置。</p><p>　　對(duì)于聚丙烯(PP）這樣黏度低、流動(dòng)性好的塑料,因?yàn)槌尚凸に囈竽囟?/p>

52、不太高，所以常用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。</p><p>　　第八章 模具零件制造與裝配</p><p>　　8.1型腔板的工藝路線</p><p><b>　　8.2型芯加工路線</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 夏江梅.《塑料

53、成型模具與設(shè)備》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[2]伍先明.《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[3]閻亞林.《塑料模具圖冊(cè)》.北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　[4]陳于萍.《互換性與測(cè)量技術(shù)》.北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　[5]聞百橋.