機械設計畢業(yè)論文榨汁機的結構設計和模具設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　榨汁機的結構設計和模具設計 </p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及

2、自動化 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b><

3、/p><p>　　近年來，模具一直朝著高質量、高效率、低成本、短周期的方向發(fā)展。傳統的模具設計中,模具設計者們是利用二維CAD軟件來進行初步設計的?，F在，三維模具設計已經被廣泛使用,它使設計過程接近標準化，使初步設計得以迅速實現。</p><p>　　在本次設計中，將對榨汁機的模具通過Pro/E軟件進行三維設計。首先對塑件結構、材料特性、用途以及參數進行分析，以便合理選擇分型面，確定型腔數。還

4、要根據塑件的使用材料和幾何形式，合理選擇澆注系統，使塑件成型后達到所要求的力學性能和外觀表面，最終確定模具的總體結構形式，使塑件能夠順利地成型和脫模。在模具設計過程中，對側向抽芯機構，分型面的設計，澆注系統、排氣系統、冷卻系統、脫模機構，進行了詳細的介紹。通過本次模具設計，可以看出，三維模具設計可以縮短設計周期，提高設計質量，大大的增加工作效率。</p><p>　　關鍵詞：榨汁機;產品設計;結構設計;模具設計&

5、lt;/p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　In recent years, mould is developing towards high quality, high efficient, low cost and short- period. In traditional mould design , mould designer

6、s was using 2D CAD Software & Tools to proceed the preliminary design . However, 3D mould design already has been used extensively nowadays, which makes mould design approach to standardization and makes preliminary

7、design quickly realize. </p><p>　　In this design, it presents 3D mould design for juice-extractor part by Pro/E, it have analyzed the plastic part structure, material properties, use, and parameters , to a r

8、easonable choice parting surface, to determine the cavity number.Also according to the use of plastic parts material and geometrical form,Reasonable choice gating system,After plastic parts molding the required mechanica

9、l performance and appearance surface,Ultimately determine the overall structure, mould plastic parts to be </p><p>　　Through this mould design, it may find out that 3D mould design can shorten design cycle,

10、raise design quality and largely increase the working efficiency.</p><p>　　Key words: juicer, product design, structural design, mold design</p><p><b>　　目 錄</b></p><p

11、><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1選題背景1</b></p><p>　　1.2國內外注塑模具技術現狀及發(fā)展趨勢1</p>

12、<p>　　1.2.1注塑模具技術的發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.2.2 Pro/E軟件介紹2</p><p><b>　　1.3研究內容3</b></p><p>　　第2章 榨汁機的造型及結構設計4</p><p>　　2.1榨汁機設計概念4</p><p>　　

13、2.2榨汁機結構設計4</p><p>　　2.2.1榨汁機功能結構設計4</p><p>　　2.2.2榨汁機內支架塑件設計5</p><p>　　2.3塑件材料的選擇及材料的工藝特性6</p><p>　　2.4塑件制件的結構工藝性7</p><p>　　第3章 榨汁機模具設計9</p>

14、<p>　　3.1確定型腔數9</p><p>　　3.2注射機的選擇9</p><p>　　3.2.1最大注射量的校核10</p><p>　　3.2.2注射壓力的校核10</p><p>　　3.2.3鎖模力校核10</p><p>　　3.2.4開模行程較核11</p><

15、;p>　　3.2.5模具安裝尺寸的校核11</p><p>　　3.3分型面的設計12</p><p>　　3.4排氣系統的設計12</p><p>　　3.5成型零件的結構形式及設計13</p><p>　　3.5.1 凹模的結構設計13</p><p>　　3.5.2凸模的結構設計13</p

16、><p>　　3.6澆注系統的設計14</p><p>　　3.6.1澆注系統的作用14</p><p>　　3.6.2主流道的設計14</p><p>　　3.6.3定位圈設計15</p><p>　　3.6.4分流道設計15</p><p>　　3.6.5澆口的設計15</p&

17、gt;<p>　　3.6.6冷料穴的設計16</p><p>　　3.6.7拉料桿的設計17</p><p>　　3.7標準模架的選定17</p><p>　　3.7.1注射模的標準模架18</p><p>　　3.7.2支承零部件的設計18</p><p>　　3.7.3固定板、支承板18&

18、lt;/p><p>　　3.7.4支承件19</p><p>　　3.8合模導向機構設計19</p><p>　　3.8.1導向機構的作用19</p><p>　　3.8.2導柱導向機構20</p><p>　　3.9冷卻系統的設計21</p><p>　　3.9.1模具溫度與塑料成型的關

19、系21</p><p>　　3.9.2冷卻時間的確定22</p><p>　　3.9.3冷卻參數計算22</p><p>　　3.10推出機構設計24</p><p>　　3.10.1推出機構的結構組成24</p><p>　　3.10.2推出機構的設計要求24</p><p>　　

20、3.10.3推出機構24</p><p>　　3.11側向分型與抽芯機構設計25</p><p>　　3.11.1抽拔力與抽拔距的計25</p><p>　　3.11.2斜導柱分型抽芯機構的設計26</p><p><b>　　總 結27</b></p><p><b>　　致

21、 謝28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　第1章 緒論 </b></p><p><b>　　1.1選題背景</b></p><p>　　家電產品是人們日常生活必不可少的生活用品，人們對電器產品的要求從實用性

22、、可靠性己經提高到對舒適性、美觀性、安全性、實用經濟性等方面的考慮。當今家電產品的設計趨勢正朝著個性化方向發(fā)展，時尚、外形美觀的產品在市場上更具競爭優(yōu)勢。對電器產品的這種不斷提出的新要求，促使電器產品的外觀不斷的改進，零件的生產技術也不斷得到新的發(fā)展，使家電產品外殼零件成形技術在成形領域中占有越來越重要的地位。目前，電器產品的外形設計及加工技術日益受到了國內外的高度重視，德國、美國、日本等發(fā)達國家在這方面的研究已經取得相當的進展。他們的

23、電器產品外觀美觀，讓人賞心悅目，而且設計高效快捷，產品更新換代加快。 </p><p>　　目前，國內在電器產品外觀零件設計制造方面的研究還處于發(fā)展階段，與發(fā)達國家的差距很大。由于家電產品美觀性的要求，零件外形多為復雜曲面，傳統的設計方法在對零件成形過程分析以及對產品存在缺陷的處理方面顯得無能為力，產品成形過程數值模擬技術跟不上的現狀己經成為制約產品開發(fā)和生產的一個瓶頸。面對日益激烈的國際競爭，必須緊跟國際先進水

24、平，不斷提高電器產品外觀零件的質量，降低設計和生產成本，加快生產周期。因而，小家電產品成形技術的研究與開發(fā)具有相當重要的理論意義和實用價值。</p><p>　　本課題以一款新穎的榨汁機材料成型作為一個突破口，運用CAD/CAM/CAE 軟件進行產品設計到模具設計的產品開發(fā)過程，從而帶動和促進相關電器產品外觀零件成形技術的發(fā)展和技術創(chuàng)新。 </p><p>　　1.2國內外注塑模

25、具技術現狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　我國塑料模具工業(yè)從起步到現在，歷經了半個多世紀，有了很大的發(fā)展。模具水平有了較大提高。在大型模具方面，已經能生產大屏幕彩電塑殼注塑模具等。精密塑料模具方面，可生產照相機塑料件模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具。用這些模具生產的一些塑料制品制件達到了國外同類產品的水平。塑料模的設計、制造技術、CAD技術、CAPP技術，已有相當規(guī)模的開發(fā)和應用。但與國外塑料模具的先進水平相

26、比,依然存在一定差距。在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)相比差距較大，我國塑料模具目前的設計、分析與制造主要依賴設計人員的經驗和工藝人員的技巧，設計合理與否、制品有無缺陷只有通過試模才知道，使得模具的制造周期長、成本高。而采用計算機輔助設計、分析與制造(CAD ／CAE ／CAM)一體化技術，可以極大的提高塑料模具的設計制造水平及制品質量。在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化、商品化

27、尚待規(guī)模；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。</p><p>　　具體的說，就模具材料和標準件看。國內大多數冶金設備、工藝較落后，大多采用電爐冶煉，鋼的純度差，表而脫碳層深、碳化物級別高、疏松超標。鋼材的冶金質量低、成材率低，一般質</p><p>　　量的模具鋼多，高質量的模具鋼材少。而國外模具鋼生產80%以上采用真空精煉和電渣重熔生產，鋼

28、材純度、等向性高。而國內通過電渣重熔生產的模具鋼所占的份額很少，大約1/ 10。國外發(fā)達國家的模具鋼成材率在85%一90%，而國內成材率僅為70%。與國外相比存在很大差距。</p><p>　　從加工設備、模具制造工藝和測量技術上，（1）德國、日本模具企業(yè)的加工設備先進，基本都是數控、高速切削、單向走絲線切割或4軸一5軸聯動的高速加工機床，能實現模具型而的鏡而加工。而國內模具企業(yè)的4軸一5軸聯動的高速加工機床占的

29、比例有限，高光模具的加工與國外相比差距較大。（2）德國、日本汽車模具的制造工藝已標準化，制品精度高、制造周期短。精密模具零件的加工均采用在線測量，這方而國內至少差15-20年。（3）德國的精密品牌產品，除了加工過程中的在線檢測外，手機類、剃須刀類的產品，全部通過可靠性測試、耐候性測試、壽命測試、剃刀表而和間隙的微觀顯微放大測試、主要零件外形和裝配后外形的激光3D測試等。這些重要數據為產品的更新換代提供了非常重要的依據。對于我國在這方面的

30、檢測還未跟上。因此，努力提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。我國多所研究部門和許多高校也在積極地開展具有自主知識產權的CAG/CAE/CAM軟件的探索研究，在一定已取得了可喜的研究成果。</p><p>　　1.2.1注塑模具技術的發(fā)展趨勢</p><p>　　(1) 出于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度的要求，而適應高生產率而發(fā)展的一模多腔的原因，今后應該重

31、點提高大型、精密、復雜、長壽命 模具的設計水平及比例。</p><p>　　(2) 在模具設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。</p><p>　　(3) 推廣應用熱流道技術，氣體輔助注射成型技術和高壓注射成型技術。</p><p>　　(4) 開發(fā)新的成型工藝和快捷經濟模具，以適應多品種、少批量的生產方式。</p><p>　

32、　(5) 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。</p><p>　　(6) 應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術來提高模具壽命和質量。</p><p>　　1.2.2 Pro/E軟件介紹</p><p>　　Pro/Engineer操作軟件是美國參數技術公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數化著稱，是參數化技術的

33、最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣。是現今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內產品設計領域占據重要位置。</p><p>　　Pro/E第一個提出了參數化設計的概念，并且采用了單一數據庫來解決特征的相關性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。

34、Pro/E的基于特征方式，能夠將設計至生產全過程集成到一起，實現并行工程設計。它不但可以應用于工作站，而且也可以應用到單機上。 　　</p><p>　　Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 　　</p><p>　　1.參數化設計 相對于產品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復雜的幾

35、何模型，都可以分解成有限數量的構成特征，而每一種構成特征，都可以用有限的參數完全約束，這就是參數化的基本概念。 　　</p><p>　　2． 基于特征建?！　ro/E是基于特征的實體模型化系統，工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。 　　</p><p>

36、;　　3． 單一數據庫（全相關） 　　Pro/Engineer是建立在統一基層上的數據庫上，不象一些傳統的CAD/CAM系統建立在多個數據庫上。所謂單一數據庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應在

37、整個三維模型上。這種獨特的數據結構與工程設計的完整的結合，使得一件產品的設計結合起來。 </p><p><b>　　1.3研究內容 </b></p><p>　　本論文主要對榨汁機的外形設計、建模方法、模具設計及其主要塑件的成型方法、模具結構進行設計。 首先對塑件結構、材料特性、用途以及參數進行分析，以便合理選擇分型面，確定型腔數，還要根據塑件的使用材料和幾何形式，

38、合理選擇澆注系統，使塑件成型后達到所要求的力學性能和外觀表面，最終確定模具的總體結構形式，使塑件能夠順利地成型和脫模。</p><p>　　第2章 榨汁機的造型及結構設計</p><p>　　2.1榨汁機設計概念 </p><p>　　隨著人們生活水平的提高，小巧、精致、功能實用的小型家電產品受到大眾人群的推崇。榨汁機也經歷了大型到小型的過渡，追隨潮流的人們需要綠色

39、、健康、便攜型的產品，榨汁機不僅要滿足使用要求，而且也希望能成為 具裝飾的一道風景。 </p><p>　　本課題設計的榨汁機在建模上運用了主流軟件Pro/E的強大曲面功能，使產品更流線感，整體形狀小巧簡潔，在主色彩上采用了綠色黃色與透明，充分體現了時尚與健康的完美結合。 如圖2.1所示為本次榨汁機設計的外觀圖。

40、

41、 </p><p>　　圖2.1榨汁機的外觀圖</p><p>　　2.2榨汁機結構設計 </p><p>　　產品不單在外觀上要引人入勝，在結構、功能方面也要有獨到之處。 </p><p>　　2.2.1榨

42、汁機功能結構設計 </p><p>　　每個產品的功能要求都不同，要根據產品的實際情況而定，本課題的榨汁機中，最基本的功能是利用馬達的動力帶動螺旋刀具的高速旋轉實現對蔬果類的榨汁。 </p><p><b>　　1、杯弧嘴的設計 </b></p><p>　　為了實現榨汁后，果汁能順利從弧嘴倒出，要求既要美觀大方，又要曲線流暢，成型模具不用設置

43、抽芯機構。 如圖2.2與2.3所示。</p><p>　　圖2.2榨汁機杯身 圖2.3榨汁機杯蓋</p><p>　　2、底座散熱孔的設計 </p><p>　　為使馬達工作時散發(fā)的熱量能及時排走，增加產品的壽命，在榨汁機底座設置了圓 </p><p>　　形的散熱孔，如圖2.4所示。</p>

44、<p>　　圖2.4榨汁機的底座</p><p>　　2.2.2榨汁機內支架塑件設計</p><p>　　圖2.5為榨汁機內支架的三維立體圖。該產品用于榨汁機上，對榨汁機起支撐作用，該產品形狀比較復雜，精度較高，表面不允許有明顯的熔接痕、飛邊等工藝痕跡，需要一定的配合精度要求。制品整體有充分的脫模斜度，各處脫模力比較合理。從整體結構分析：制品表面積較小、高度不大但是壁薄、零件

45、的曲面復雜，型腔、型芯加工困難。從整體工藝性分析：根據制品外觀要求與結構要求選擇點澆口，制品冷卻必須均勻而充分，脫模力合理分布，要求頂出機構頂出均勻。</p><p>　　圖2.5榨汁機內支架</p><p>　　表2.1榨汁機內支架工藝參數表</p><p>　　2.3塑件材料的選擇及材料的工藝特性</p><p>　　該榨汁機為中小批量，

46、面向普通家庭，要求造價成本低，實用程度高。塑料成型原料的選取應從加工性能、力學性能、熱性能、物理性能等多方面因素考慮來選取合適的塑料進行生產，本次設計材料的選擇是根據材料特性進行選擇的。</p><p>　　根據塑料受熱后表現的性能和加入各種輔助料成分的不同可分為熱固性材料和熱塑性材料，熱固性塑料主要用于壓塑、擠塑成型，而熱塑性塑料還適合注塑成型，本次設計為注塑設計，所以采用熱塑性塑料。</p>&

47、lt;p>　　通過對各種塑料的比較，選用聚氯乙烯（PVC）為塑件材料。下面將對聚氯乙烯（PVC）的特性、成型特點和成型條件進行詳細的介紹。</p><p><b>　　1）基本特性</b></p><p>　　聚氯乙烯是世界上產量最大的塑料品種之一，其價格便宜，應用廣泛。聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末。根據不同的用途可以加入不同的添加劑，聚氯乙烯塑件可呈現出不同

48、的物理性能和力學性能。在聚氯乙烯樹脂中加入適量的增塑劑，可制成多種硬質、軟質和透明制品。純聚氯乙烯的密度為1.4g/cm3,加入增塑劑和填料等的聚氯乙烯塑件的密度范圍一般為1.15～2.00 g/cm3。硬聚氯乙烯的密度為1.38～1.42 g/cm3，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能，可單獨用做結構材料，但軟化點低。軟聚氯乙烯的柔軟性、斷裂伸長率、耐寒性會增加，但脆性、硬度、拉伸強度回降低。聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能，可以用作低

49、頻絕緣材料，其化學穩(wěn)定性也較好。聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性和耐光性較差。它的軟化溫度接近分解溫度，因此在加工時要加穩(wěn)定劑和增塑劑。聚氯乙烯在70～80℃軟化，150～170℃時呈熔融態(tài)，190℃以上分解并放出有毒的氯化氫。</p><p><b>　　2）主要用途</b></p><p>　　硬聚氯乙烯制品有有管及棒、板、焊條、離心泵、通風機、輸油管、容器。軟聚氯乙烯制品有貯

50、槽、薄板、日用品、電線絕緣層、密封蓋等。在日常生活中，聚氯乙烯還用于制造玩具、人造革、日用品、零件等。</p><p><b>　　3）成型特點</b></p><p>　　聚氯乙烯在成型溫度下容易分解放出氯化氫。因此，在成型時必須加入穩(wěn)定劑和增塑劑，并嚴格控制溫度及熔料的滯留時間。不能用一般的注塞式注射成型機成型聚氯乙烯塑料，因為聚氯乙烯耐熱性和導熱性不好，而用注塞

51、式注射機需要將料筒內的物料溫度加熱到166～ 193℃，會引起聚氯乙烯分解。所以，應采用帶預塑化裝置的螺桿式注射機注射成型，模具澆注系統也應粗短，進料口截面宜大，模具應有冷卻裝置。</p><p>　　表2.2聚氯乙烯（PVC）技術指標</p><p>　　表2.3PVC注射工藝參數</p><p>　　2.4塑件制件的結構工藝性</p><p&

52、gt;　　塑料制件成型工藝性對結構的要求主要包括：形狀、壁厚、斜度 、加強筋 、圓角等 。 </p><p>　　1.塑件的的表面粗糙度一般取Ra0.8~0.2um之間，為滿足美觀性要求，塑件的外表面要求比較光滑，取 Ra0.4um；為了降低成本，內表面可以取稍大的表面粗糙度，取Ra0.8um。 </p><p>　　2.塑件的壁厚是重要的結構要素，如果塑件的壁太薄，在脫模，使用，裝配中會

53、發(fā)生變形，影響塑件的使用和裝配的準確性；塑件的壁太薄，還會造成模腔通道狹窄，流動阻力大。</p><p>　　3.塑件加強筋其作用有增加強度、固定底面殼、支撐架、按鍵導向等。由于加強筋與膠件殼體連接處易產生外觀收縮凹陷；所以，要求加強筋厚度應小于等于0.5t(t為塑件壁厚),一般加強筋厚度在0.8～1.2mm范圍。

54、 </p><p>　　4.為了便于塑件脫模，防止脫模時擦傷塑件，建立模型時必須在塑件內外表面脫模方向上留有足夠的斜度α，在模具上稱為脫模斜度。根據榨汁機塑件的形狀、壁厚及PP 的收縮率，取塑件產品的拔模斜度為30′～1°30′。建立模型后，可以利用3D 軟件對塑件進行拔模分析，檢查拔模斜度是否滿足成型的需要。</p><p>　　5.在塑件能設計成

55、圓角的地方都應設計為圓角；這樣，在塑件成型時溶料流動阻力小，有助于改善流動充模特性。其結果可以防止因塑件收縮而導致的塑料變形，或者因鈍角而引起的應力集中，使塑件的強度增大。模具使用壽命延長，塑件的外形也因圓弧過渡而顯得更為美觀。同時，與塑件相對應的模具成型零件在熱處理時不易裂口，強度大為增加。</p><p>　　6.基于各種各樣的功能要求，塑件上需要設置各種各樣的孔眼。設計時應滿足塑件的使用要求，使孔的形狀，位

56、置要有利于塑件成型，還有保證有足夠的使用強度。注射法成型塑件，孔的長度與孔直徑比為：通孔到4為止，盲孔應在4以下為妥。</p><p>　　設計孔時，應注意以下問題：</p><p><b>　　加厚措施。</b></p><p>　　為了確保塑件的使用強度，應使孔間，孔與邊壁間，孔的端部至塑件表面要有足夠的塑料層厚度。 <

57、/p><p>　　第3章 榨汁機模具設計</p><p><b>　　3.1確定型腔數</b></p><p>　　本次榨汁機的模具設計選取榨汁機內支架來說明模具設計的過程。</p><p>　　根據塑件的三維結構形式，考慮了一模一腔和一模具兩腔的兩套方案。</p><p>　　方案一：采用一模一腔，

58、可以通過點澆口上端進料，容易保證零件的質量；同時，模具尺寸小，降低了模具成本，但塑件壁厚較厚，造成塑件充型不均勻，產品質量無法保證；充型時間常，不能適應大批量的生產要求，大大降低了生產效率。 </p><p>　　方案二：采用一模兩腔的布置，雖然模具的尺寸增大，制造成本有所提高，但是保證產品的精度，而且生產效率較高，適應大批量生產的要求。</p><p>　　經過對以上兩套方案進行比較，由

59、于塑件本身的形狀尺寸較小，而且本身結構特殊，考慮到模具成型零件和抽芯結構以及出模方式的設計，所以采用一模一腔的形式。</p><p><b>　　3.2注射機的選擇</b></p><p>　　注射機的全稱應為塑料成型機。注射機主要由注射裝置、合模裝置、液壓傳動系統、電器控制系統及機架等組成</p><p>　　注射模具是安裝在注射機上使用的工

60、藝設備，因此設計注射模是應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，方能設計出符合要求的模具。</p><p>　　根據設計的要求，查《塑料制品及其成型模具設計》，可以初步選定注塑機型號為：SZ-60/450。</p><p>　　注塑機的參數如下表3-1所示：</p><p>　　表3-1 注塑機的參數</p><p>　　根據塑件的成型特點和要求，以及

61、設計的模具的要求，所以初步選用注塑機型號為：SZ-60/450。</p><p>　　3.2.1最大注射量的校核</p><p>　　塑件的質量或者體積必須與所選擇的注射成型機的最大注射量想適應。不然會影響塑件的產量和質量。若注射量過大，注射機利用率降低，浪費電能，而且可能導致塑件分解。而最大注射量小于塑件的質量，就會造成塑件的形狀不完整或者內部組織疏松，塑件強度下降等缺陷。為了保證正常的

62、注射成型，注射機的最大注射量應稍大于塑件的質量或者體積。通常注射機的實際注射量最好在注射機的最大注射量的80%以內。</p><p>　　因此，當塑料注射成型機最大注射量以最大注射容積標定時，按下式校核：</p><p>　　0.8V機≥V塑件+V澆 （3-1）</p>&l

63、t;p>　　式中：V機—注塑機的最大注塑量</p><p>　　V塑件—塑件的體積， 該產品V塑件=18.06X2=36.12cm3</p><p>　　V澆—澆注系統體積， 該產品V澆=12.97cm3</p><p>　　（V塑件+V澆）/0.8=（36.12+12.97）/0.8=61.4cm3</p><p><b&

64、gt;　　V機=78cm3</b></p><p>　　故 0.8V機≥V塑件+V澆 （3-2）</p><p>　　因此，通過上面的計算和校核，可以知道注射機的最大注射量滿足要求。</p&

65、gt;<p>　　3.2.2注射壓力的校核</p><p>　　注射壓力校核的目的是校核注射機的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需要。注射機最大注射壓力應該稍微大于塑件成型所需要的注射壓力。</p><p>　　即P塑機≥P塑件

66、 （3-3）</p><p>　　式中：P塑機—注塑機最大注塑壓力；</p><p>　　P塑件—塑件成型所需的注射壓力；</p><p>　　由于該產品的材料是聚氯乙烯，查表得出：其成型所需得注射壓力為80～130MPa；注塑機的最大注塑壓力為170MPa；</p>

67、;<p><b>　　P塑機＞P塑件</b></p><p>　　因此，通過上面的計算和校核，可以知道注射機的最大注射壓力滿足要求。</p><p>　　3.2.3鎖模力校核</p><p>　　鎖模力又稱合模力，是指注射機的合模機對模具所能施加的最大夾緊力。當熔體充滿型腔時，注射壓力在型腔內所產生的作用力總是力圖使模具沿分型面張

68、開，為此，注射機的鎖模力必須大于型腔內熔體壓力與塑件及澆注系統在分型面上的投影面積之和的乘積。</p><p>　　F鎖機＞P模A （3-4）</p><p>　　式中：P模—熔融塑料在型腔內的壓力，25Mpa～40Mpa；</p><p>　　

69、A—塑件和澆注系統在分型面上的投影面之和，經過計算得出：投影面之和為1.5cm2</p><p>　　F鎖機—注塑機的額定鎖模力， 由于F鎖機=450 kN；</p><p>　　F鎖機＞40 Mpa×1.5 cm2=60 kN；</p><p>　　因此，通過上面的計算和校核，可以知道注射機的鎖模力滿足要求。</p><p>　　

70、3.2.4開模行程較核</p><p>　　塑料注射成型機的開模行程是有限的，開模行程應該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，注塑機的開模行程應大于取出塑件所需的開模距離。</p><p>　　注塑機的開模行程應滿足下式：</p><p>　　Smax≥H1+H2+（5～10）mm

71、 （3-5）</p><p>　　式中：Smax—注塑機最大開模行程</p><p>　　H1—塑件脫模所需頂出距離</p><p>　　H2—包括澆注系統在內的塑件高度</p><p>　　H1+H2+（5～10）=88+67.5+10=165.5</p><p>　　Smax=220≥165.5</p&g

72、t;<p>　　因此，通過上面的計算和校核，可以知道注射機的鎖模力滿足要求。</p><p>　　3.2.5模具安裝尺寸的校核</p><p>　　1．模具閉合高度長寬尺寸與注塑機模板尺寸的拉桿間距相適合</p><p>　　模具長×寬＜拉桿面積</p><p>　　模具的長×寬為170x100=17000&

73、lt;/p><p>　　拉桿的面積為280×250=70000</p><p>　　由此可知：模具長×寬＜拉桿的面積</p><p><b>　　因此滿足要求。</b></p><p>　　2．模具閉合高度的校核</p><p>　　模具實際厚度,H模=220mm；</p&g

74、t;<p>　　注塑機的最小閉模厚度,H最小=100mm；</p><p><b>　　即H模>H最小</b></p><p>　　因此滿足開合模條件。</p><p><b>　　3.3分型面的設計</b></p><p>　　為了塑件及澆注系統凝料的脫模和安放嵌件的需要，將模

75、具型腔適當地分為兩個或者多個部分，這些可以分離部分的接觸表面,即為分型面。</p><p>　　分型面形式由塑件的具體情況而定，常見的有水平分型面、斜分型面、階梯形分型面、曲面分型面及垂直分型面。</p><p>　　分型面對制品的表面質量，尺寸精度，脫模，型腔型芯結構和排氣以及進料澆口和模具制造都有直接影響。因此，在選擇和確定分型面的時候，應該全面分析、比較和考慮，選擇較為有利的方案。&

76、lt;/p><p>　　分型面確定的要點如下：</p><p>　　1．應選在制品的最大外形尺寸之處，否則，制品無法脫模。同時還應選在使制品留在動模之處，有利于脫模。</p><p>　　2．不能影響制品外觀，尤其是對表面質量有要求的制品。</p><p>　　3．便于澆口進料，利于成型，易于排氣。</p><p>　　4

77、．利于型腔加工，從而使制品的精度易于得到保證。</p><p>　　5．利于嵌件的安裝以及活動鑲件和彈性活動螺紋型芯的安裝。</p><p>　　在本模具設計當中，分析塑件的結構特點，并根據澆口形式，采用雙分型面，三板式注射模具。第一分型面分型取出澆注系統凝料，為輔助分型面；第二分型面為主分型面，分型后取出塑件。在一模兩腔的模具布局形式下，首先以塑件的最大面，即中心面為第二分型面，這樣分開

78、上下型腔；在定模部分增加一塊中間板為第一分型面，取出凝料；塑件外表有凸臺和側孔，增加兩個側抽機構，因為塑件有羅紋和凹槽，制作兩個鑲件。</p><p>　　3.4排氣系統的設計</p><p>　　當塑料熔體充填模具型腔時，必須將澆注系統和型腔內的空氣以及塑料在成型過程中產生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模具外邊。如果型腔內的氣體不能被排出干凈，塑件上就會形成氣孔、產生熔接不牢、表面輪廓不清及

79、充填不滿等成型缺陷，另外，氣體的存在還會產生反壓力而降低充模速度，影響產品質量,因此設計模具時必須考慮行腔的排氣問題。</p><p>　　注射模通常有三種排氣方法，即在分型面上開設排氣槽、利用配合間隙排氣以及利用排氣塞排氣。</p><p>　　排氣系統的設計要點：</p><p>　　1．保證迅速、有序、通暢，排氣速度應與注射速度相適應。</p>

80、<p>　　2． 排氣槽設在塑料流末端。</p><p>　　3．應設在主分型面凹模一側：①便于加工和修整；②若產生氣體起邊，容易脫模和去除。</p><p>　　4． 盡量設在塑件較厚的部位。</p><p>　　5．設在便于清理的位置以免積存冷料</p><p>　　6．排氣方向應避開操作區(qū)，以防高溫熔料濺出傷人。</p&

81、gt;<p>　　7． 其深度與塑料流動性及注射壓力、溫度有關。</p><p>　　在本模具設計中，并不需要另開設排氣槽，而是利用分型面和側向滑塊的間隙、頂桿配合間隙進行排氣。由于這些間隙是客觀存在的，并不需要刻意加工，故叫自然排氣。由于這種方式需另設排氣裝置，因此結構比較簡單，也是注塑模中經常采用的一種排氣形式。</p><p>　　3.5成型零件的結構形式及設計<

82、/p><p>　　成型零件是直接成型塑件的零件，在本設計中主要包括凹模、凸模、型芯、鑲塊等。成型零件形狀復雜、精度高，表面粗糙度低。</p><p>　　3.5.1 凹模的結構設計</p><p>　　凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件。它一般裝在定模固定板上，根據塑件成型的需要和加工與裝配的工藝要求，凹模有整體式和組合式兩類。而且組合式凹模的組合方式也是多種多樣

83、的，常見的有組合方式有以下幾種：</p><p>　　1.整體嵌入式組合凹模</p><p><b>　　2.局部鑲嵌式凹模</b></p><p><b>　　3.鑲拼組合式凹模</b></p><p><b>　　4.瓣合式凹模</b></p><p&g

84、t;　　在本模具設計中因為是一模一腔，而且有鑲件，所以使用的是組合式中的整體嵌入式凹模。</p><p><b>　　圖3.1凹模</b></p><p>　　3.5.2凸模的結構設計</p><p>　　凸模亦稱型芯，是成型塑件外表面的成型零件。凸模同樣分為整體式和組合式。跟凹模的設計一樣，在本設計中使用的同樣是組合式中的整體嵌入式凹模。 &

85、lt;/p><p><b>　　3.2凸模</b></p><p>　　3.6澆注系統的設計</p><p>　　3.6.1澆注系統的作用</p><p>　　澆注系統是指模具中從注塑機噴嘴到型腔之間的的進料通道。</p><p>　　澆注系統的作用：澆注系統的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔的各個部位

86、，并在充填保壓過程中，將注塑壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰、內在質量優(yōu)良的塑料制品。</p><p>　　對澆注系統設計的具體要求是：</p><p>　　1．腔的填充迅速有序:</p><p>　　2．時充滿各個型腔;</p><p>　　3．量和壓力損失較小;</p><p>　　4．能消耗較少的塑料;&

87、lt;/p><p>　　5．使型腔順利排氣:</p><p>　　6．系統凝料容易與塑料分離或切除;</p><p>　　7．使冷料進入型腔;</p><p>　　8．痕跡對塑件外觀影響很小;</p><p>　　澆注系統的基本組成是四部分：主流道，分流道，澆口，冷料穴。</p><p>　　3.6

88、.2主流道的設計</p><p>　　主流道是指澆注系統中從注射機噴嘴與模具接觸開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。</p><p>　　在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。主流道通常設計在模具的澆口套中。為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流

89、道設計成圓錐形，錐角a為1°～6°。由于小端的前面是球面，其深度為3～5mm，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm。在本模具設計中，澆口套和定位圈設計成兩個零件的形式，并以臺階的形式固定在定模板上。設計效果如下圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3澆口套形狀及主流道形狀</p><p>　　3.6.3定位圈設

90、計</p><p>　　定位環(huán)主要是用來固定澆口套，并且是連接模架和注塑機的零部件。澆口套與定位圈采用H7/f9的配合。定位圈在模具安裝調試時應插入注射機定模板的定位孔內，用于模具與注射機的安裝定位。定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔徑小0.2mm以下。</p><p>　　3.6.4分流道設計</p><p>　　在設計多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統時，應設置

91、分流道。分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道開設在動定模分型面的兩側或任意一側，其截面形狀應盡量使其比表面積（流道表面積與其體積之比）小，在溫度較高的塑料熔體和溫度相對較低的模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量損失。分流道的作用是改變熔體流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。常見分流道的截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式。其尺寸大小要根據澆口套和注塑機的尺寸進行確定。分流道的布置取決于型

92、腔的布局，兩者互相影響。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式兩種。</p><p><b>　　1．平衡式布置 </b></p><p>　　平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料流動平衡。因此各個型腔的澆口尺寸可以相同，達到各個型腔同時均衡進料。</p><p><b

93、>　　2．非平衡式布置</b></p><p>　　非平衡式布置的主要特點是主流道至各個型腔的分流道長度各不相同。為了使各個型腔同時均衡進料，各個型腔的澆口尺寸必定不相同。</p><p>　　在本模具設計當中，分流道采用U形平衡式布置，而且本模具的一次分流道長85mm,二次分流道長為28.7mm，一次和二次分流道的直徑為7mm。</p><p>

94、　　3.6.5澆口的設計</p><p>　　澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設計與位置的選擇的恰當與否，直接關系到塑件能否被完好地高質量的注射成型。也是注射模具澆注系統的最后部分，熔融的塑料經過澆口進入型腔。</p><p>　　澆口可分為限制性澆口和非限制性澆口兩大類。限制性澆口是整個澆注系統中截面尺寸最小的部位，通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體產生突變

95、的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。另外，限制性澆口還起著較早固化防止型腔中熔體倒流的作用。非限制性澆口是整個澆口系統中截面尺寸最大的部位，它主要是對大中型筒類、殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用。</p><p><b>　　澆口的位置選擇：</b></p><p>　　如前所述，澆口開設的位置對塑件的成型性能和成型

96、質量影響都很大，因此，合理選擇澆口位置是提高塑件質量的一個重要設計環(huán)節(jié)。選擇時，需要根據塑件的結構與工藝特性和成型的質量要求，并分析塑料原材料的工藝特性與塑料熔體在模內的流動狀態(tài)、成型的工藝條件，綜合進行考慮。</p><p>　　1．盡量縮短流動距離；</p><p>　　2．避免熔體破裂現象引起塑件的缺陷；</p><p>　　3．澆口應開設在塑件壁厚處；<

97、;/p><p>　　4．減少熔接痕提高熔接強度；</p><p>　　5．初始值應取較小，為試模時必要的修正留有余地。時必要的修正留有余地。</p><p>　　澆口的結構形式較多。按照澆口形狀、大小、位置的不同，澆口的形式是多種多樣的，但通常的澆口，其種類大致分為以下幾種：</p><p><b>　?。?）直接澆口 </b&g

98、t;</p><p><b>　?。?）盤形澆口</b></p><p><b>　?。?）分流式澆口</b></p><p><b>　?。?）輪輻式澆口 </b></p><p><b>　?。?）爪形澆口</b></p><p&g

99、t;<b>　?。?）點澆口</b></p><p><b>　　（7）側澆口 </b></p><p><b>　?。?）環(huán)形澆口 </b></p><p><b>　　（9）潛狀式澆口 </b></p><p>　　在本模具設計當中，根據塑件的使用材料

100、和形狀尺寸以及厚度要求，采用點澆口。因為這種澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產生較大的剪切熱，從而導致熔體的表觀粘度下降，流動性增強，有利于型腔的充填。而且在制品成型后，在頂出時會與塑件自動拉斷，易于實現生產的自動化。</p><p>　　3.6.6冷料穴的設計</p><p>　　當注射機未注射塑料之前，噴嘴最前端的熔融塑料的溫度較低，為了防止這些冷

101、料進入型腔而影響塑件的質量，在進料口的末端的動模板上開設一洞穴或者在流道的末端開設洞穴，這個洞穴就叫冷料穴。</p><p>　　冷料穴是澆注系統的結構組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，又影響成型塑件的質量。主流道末端</p><p>　　的冷料穴除了上述作用外，還有便于在該處設置主流道拉料桿的功能。注射結束模具分

102、型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統凝料一起推出模外。需要指出，點澆口形式澆注系統的三板式模具，在主流道末端是不允許設置拉料桿的，否則模具無法分型。三板式模具的拉料桿一般回設置在中間板上。</p><p>　　冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上，也就是塑料流動的轉向處，其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1－1.5倍，最終要保證冷料的

103、體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z字形和拉料桿的形式相同，具體形式要根據塑料性能合理選用。</p><p>　　3.6.7拉料桿的設計</p><p>　　為了使主流道凝料能夠順利地從主流道襯套中脫出，往往使冷料穴兼有開模時將主流道凝料從主流道拉出而附在動模一邊的作用，根據拉料的方式的不同，常見的冷料穴和拉料桿結構形式有下列幾種：</p><p&g

104、t;　　1．帶鉤形拉料桿的冷料穴</p><p>　　2．帶球形拉料桿的冷料穴</p><p>　　3．無拉料桿的冷料穴</p><p>　　由于本模具在設計中，采用的是點澆口形式澆注系統的三板式模具，因此在主流道末端是不能夠設置拉料桿的，而將拉料桿設計在中間板上。拉料桿的形式如下圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 拉料桿的設計示意

105、圖 </p><p>　　3.7標準模架的選定</p><p>　　注射模具由成型零部件和結構零部件組成。結構零部件主要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。支承零部件主要由固定板（動、定模板）、支承板、墊板和動、定座板組成。模架基本尺寸為400×330mm，定模固定板尺寸為400×400mm。模架鋼材統一參照國標。其具體結構如下圖3.5所示：<

106、/p><p>　　圖3.5 模架的結構示意圖</p><p>　　3.7.1注射模的標準模架</p><p>　　模架是注射模的骨架和基體，其他部件的設計與制造均依賴于它，通過它將模具的各個部分有機地聯系成為一個整體。標準模架一般由定模座板、定模板、動模座板、動模板、動模支承板、墊塊、推桿固定板、推板、導柱、導套以及復位桿等組成。選擇模架要根據制品的尺寸及大小，同時考慮

107、注射機的參數。</p><p>　　3.7.2支承零部件的設計</p><p>　　模具的支承零部件主要指用來安裝固定或支承成型零件及其他結構零件的零部件。支承零部件主要包括固定板、墊板、支承件及模座。</p><p>　　3.7.3固定板、支承板</p><p>　　固定板（動模板、定模板）在模具中起安裝和固定成型零件、合模導向機構以及推出

108、脫模機構等零部件的作用。為了保證被固定零件的穩(wěn)定性，固定板應具有一定的厚度和足夠的剛度和強度，一般采用碳素結構剛制成，當對工作條件要求較嚴格或對模具壽命要求較長時，可采用合金結構剛制造。固定板的結構形式如下圖3.6與3.7所示：</p><p>　　圖3.6動模固定板 圖3.7定模固定板</p><p>　　支承板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板

109、，它的作用是防止固定板固定的零件脫出固定板，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。一般用45剛制成，經熱處理調質至28～32HRC（230 ~ 270HBS）。在固定方式不同或只需固定板的情況下，支承板可以省去。</p><p><b>　　3.7.4支承件</b></p><p>　　常見的支承件有墊塊和支承柱。</p>&l

110、t;p><b>　　1.墊塊（支承塊）</b></p><p>　　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所需的動作空間。另外，也起到調節(jié)模具總厚度，以適應注射機模具安裝厚度要求的作用。常見的墊塊結構形式如圖所示。該結構為平行墊塊，使用比較普遍，適用于大中型模具，在本模具設計中也是采用該形式。墊塊一般用中碳鋼制造，也可以用Q235鋼制造，或用HT200等。</p&

111、gt;<p>　　在模具組裝時，應注意所有墊塊高度須一致，否則由于負荷不均勻會造成相關模板的損壞，墊塊與動模支承板和動模板之間一般用螺栓連接，要求高時可用銷釘定位。</p><p>　　對于大型模具或墊塊間跨距較大的情況，要保證動模支承板的剛度和強度，動模板厚度必將大大增加。這時，通常在動模支承板下面加設圓柱形的支柱（空心或實心），以減小墊板的厚度，有時，支承柱還能起到對推出機構導向的作用。<

112、/p><p><b>　　圖3.8墊塊示意圖</b></p><p>　　3.8合模導向機構設計</p><p>　　再模具進行裝配或成型時，合模導向機構主要用來保證動模和定模兩大部分或模內其它零件準確對合，以確保塑料制件的形狀和尺寸精度，并避免模內各零件發(fā)生碰撞和干涉。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。</p><

113、p>　　3.8.1導向機構的作用</p><p>　　1．定位作用 模具裝配或閉合過程中，避免模具動、定模的錯位，模具閉合后保證型腔形狀和尺寸的精度。</p><p>　　2．導向作用 動、定模合模時，首先導向零件相互接觸，引導動定模正確閉合，避免成型零件先接觸而可能造成成型零件的損壞。</p><p>　　3．承受一定的側向壓力 塑料熔體在注入型腔過程中

114、可能產生單向側向壓力，或由于注射機精度的限制，會使導柱在工作中不可避免受到一定的側向壓力。當側向壓力很大時，不能僅靠導柱來承擔，還需加設錐面定位裝置。</p><p>　　3.8.2導柱導向機構</p><p>　　導柱導向機構是比較常見的一種形式，其主要零件是導柱和導套。</p><p><b>　　1．導柱</b></p>&