带双环形塑料回转件注塑模设计【6张图纸】【优秀】
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带双环形
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带双环形塑料回转件注塑模设计
44页-20000字数+说明书+开题报告+任务书+6张CAD图纸
三维带双环形凹槽塑料回转件注塑模开模图.dwg
三维带双环形凹槽塑料回转件装配图.dwg
下型芯.dwg
中期报告.doc
任务书.doc
全部图.dwg
哈夫块.dwg
哈夫块导轨.dwg
带双环形塑料回转件注塑模设计开题报告.doc
带双环形塑料回转件注塑模设计论文.doc
带双环形塑料回转件零件图.dwg
评语及任务书.doc
目 录
摘要I
AbstractII
第1章 绪 论1
1.1模具在国民经济中的地位1
1.2 各种模具的分类和占有量2
1.3 我国模具工业的现状2
1.4 我国模具技术的现状及发展趋势5
第2章 注塑件的工艺性7
2.1塑件材料工艺性分析7
2.2 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）的成型特点8
2.2.1 塑件结构设计对塑件收缩率的影响8
2.2.2 模具结构设计对塑件收缩的影响8
2.2.3 脱模斜度8
2.2.4 制品厚度分析9
2.2.5 塑件的尺寸精度9
2.3 本章小结9
第3章 注塑成型的准备10
3.1 注塑成型工艺简介10
3.2 注塑成型工艺条件11
3.3注塑机的选择12
3.3.1 注塑机简介12
3.3.2 注塑机基本参数12
3.3.3选择注塑机13
3.4 注射机的校核14
3.4.1 最大注塑量的校核14
3.4.2 锁模力的校核15
3.4.3喷嘴尺寸校核15
3.4.4定位圈尺寸校核15
3.4.5模具外形尺寸校核15
3.4.6 模具厚度校核15
3.4.7 模具安装尺寸校核16
3.4.8 开模行程校核16
3.5 本章小结16
第4章 模具设计17
4.1分型面设计17
4.2 型腔数量确定17
4.3浇口确定18
4.4模具材料的选择18
4.5浇注系统设计19
4.5.1主流道19
4.5.2分流道19
4.5.3浇口20
4.6模架的确定21
4.7 本章小结21
第5章 成型零件设计与计算22
5.1凹模结构设计22
5.2 凸模结构设计22
5.3凹模尺寸的计算22
5.3.1凹模径向尺寸的计算22
5.3.2 凹模深度尺寸的计算22
5.4 凸模工作尺寸的计算23
5.4.1 凸模径向尺寸的计算23
5.4.2 凸模高度尺寸的计算：23
5.5 哈弗体强度的校核24
5.6 本章小结24
第6章 导向机构、定位机构和脱模机构的设计25
6.1导向机构设计25
6.1.1导柱的设计原则：25
6.1.2 导套的设计25
6.2 定位机构的设计26
6.3 脱模机构的设计26
6.3.1 脱模力的计算26
6.3.2 推管尺寸计算27
6.3.3 推杆强度校核28
6.4 本章小结28
第7章 哈夫体的结构设计29
7.1哈夫体的结构设计29
7.1.1 确定抽芯距29
7.1.2 确定抽拔力29
7.2 斜导柱抽芯机构的设计29
7.3 哈夫块与导轨的设计30
7.4 哈夫块定距装置设计30
7.5 本章小结31
第8章 模具温度调节系统设计32
8.1 温度调节对塑件质量的影响32
8.2 对温度调节系统的要求32
8.3 冷却系统设计原则32
8.4 凹模调温系统设计33
8.5 型芯调温系统设计33
8.6本章小结33
结论34
致谢35
参考文献36
附录133
附录238
附录339
摘要
本文介绍了带双环形凹槽塑料回转件的注塑模设计，并对零件结构工艺性和制品材料进行了分析，计算了成型零部件的尺寸。在此基础上确定了分型面、浇注系统和注射机的选择。为使设计出的模具结构合理，工作可靠，本设计利用直导柱导向，推杆顶料,斜导柱抽芯方式。根据所选模具材料及相关计算公式，最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。。
关键词 注塑模；哈弗结构；模架；
- 内容简介：
-
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）中期报告题 目：带双环形凹槽塑料回转件注塑模设计系 （部） 机 电 工 程 系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 李 继 严 学 号 1089522105 班 号 0895221 指导教师 陈 建 东 中期报告日期 2011年11月15日哈工大华德学院说 明一、中期报告应包括下列主要内容：1论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行；2目前已完成的研究工作及结果；3后期拟完成的研究工作及进度安排；4存在的困难与问题；5如期完成全部论文工作的可能性。二、中期报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字： 检查日期： 目录第1章 已完成项目1.1 塑料产品技术要求和塑件工艺分析1.2 塑件体积和质量的计算1.3 注射成型工艺参数1.4 分型面的设计1.5 浇注系统的设计1.6 导向及脱模机构设计1.7 型腔和型芯工作尺寸计算1.8 模型腔侧壁厚度和底板厚度计1.9 完成模具三维造型图第2章 未完成项目1、注射模二位总装图的绘制2、主型芯、凹模固定板、斜滑块零件图的绘制3、毕业论文的撰写第3章 未解决的难点无第4章 日程安排11月14日11月19日 注射模具总装图轴测图（三维）的绘制；11月23日11月30日 注射模总装轴图（二维）的绘制；12月02日12月07日 主型芯、凹模固定板、斜滑块零件图的绘制；12月11日12月25日 撰写毕业设计论文并准备毕业设计答辩；12月28日12月30日 毕业设计答辩；第5章 完成全部毕业设计的可能性根据日程和时间的安排，可以按时完成毕业设计第1章 已完成项目1.1 塑料产品技术要求和塑件工艺分析 1、塑料产品技术要求产品设计图见图1-1、1-2 图1-1 产品三维图 图1-2 产品二维图此塑件为带双环形凹槽塑料回转件，塑件材料为ABS。选择塑件的一般精度为4级精度。2、塑件工艺分析该塑件尺寸中等且要求塑件表面精度等级较高，无凹痕。采用侧浇口流道型腔注射模可以保证其表面精度。采用圆柱型芯成型内部结构，并采用斜滑块成型双环形凹槽和侧孔。模具一次分型即可完成脱模。材料：ABS（1）物理性能：ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。（2）力学性能：ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。（3）ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。其它综合性能见表1-1表1-1 ABS各项性能性能指数性能指数密度/g.cm-31.05热变形温度/C70-107吸水率/%0.2-0.45%抗拉强度/Map50成型收缩率/%0.4-0.7抗弯强度/Map80熔点C130-160冲击强度/Mpa11硬度（R）R65115抗拉弹性模量/Mpa18003、成型工艺性 查模具设计与制造简明手册P.280表2-31 ABS热塑性塑料注射成型工艺参数：预热和干燥温度：80-85，时间：2-3小时；料筒温度：后段150-170，中段：165-180，前段180-200；喷嘴温度：170-180；模具温度：50-80；注射压力：60-100 KN/cm；成型时间：注射时间20-90秒，高压时间0-5秒，冷却时间20-120秒，总周期50-220秒；螺杆转速：30转/分；后处理：红外线类、烘箱，温度：70，时间：2-4小时。1.2 塑件体积和质量的计算制品的体积计算： 用proe软件分析单个塑件体积为 V=24.652 cm3 制品的质量计算： M=V 1-1代入数据可得单个塑件 M=2X24.652=49.304 cm3 本设计采用一模两件2.注射成型工艺参数1、注射机的选择+ 查模具设计与制造简明手册P.103.表2-33热塑性塑料注射机型号和主要技术规格，根据（2）计算所得的总体积和质量可初选XS-ZY-125机。塑料注射机参数的规格如下表1-2 表1-2 注射机基本参数螺杆直径（mm）42实际注射量(g)192注射压力(mpa)150螺杆转速(r/min)10-140螺杆行程(mm)160锁模力(KN)900模板行程(mm)300模具最小厚度(mm)200模具最大厚度(mm)300最大注射面积(mm)320模板尺寸(mm)400250定位孔直径(mm)100喷嘴球半径(mm)SR12喷嘴空直径(mm)42、最大注射量的校核塑件的质量必须与所选择的注射机的最大注射量相适应，否则会影响塑件的生产和质量。若注射量过大，注射机利用率降低，浪费材料，而且可能导致塑料分解；最大注射量小于塑件的质量，就会造成塑件的形状不完整或内部组织疏松，以及塑件强度下降等缺陷。为了保证正常的注射成型，注射机的最大注射量应稍大于塑件的质量以及流到凝料质量的总和。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。当塑料注射成型机最大注射量以最大注射容积标定时，按下式校核：1-2 （5-1） 式中 塑料注射成型机最大注射容量,mm3； 塑件的体积（包括塑料制品、浇道凝料和飞边）,mm3； 1个塑件的体积, mm3； 型腔数； 塑料注射成型机最大注射量的利用系数，取=0.8。故由上式得：0.8X125 49.304+13.910063.2043、注射压力的校核注射压力校核的目的是校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要。注射机最大注射机最大注射压力应稍大于塑件成型需要的注射压力即：1-3 式中注射机的最大注射压力（mpa）；塑件成型所需的注射压力（mpa）。故由上式得：123（mpa）75（mpa） 满足要求。4、模具与注塑机装模部位相关尺寸的校核 各种型号的注塑机安装部位的形状尺寸各不相同。设计模具时应校核的主要项目有：喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板的平面尺寸和模具安装用螺钉位置尺寸等。现校核如下： 1) 喷嘴直径：主流道始端口径5mm喷嘴孔直径4mm；合乎要求。 2) 最大模厚与最小模厚的校核：从模具装配图中可以看出:模具厚度为215mm (最小200,最大300),合乎要求。 3)、模板平面尺寸和模具安装用螺钉位置尺寸校核：动模座板和定模座板的尺寸均是300mm220mm，均小于注塑机四根棱柱之间的尺寸值，合乎要求。5、锁模力的校核锁模力是指当高压熔体充满模具型腔时，会在型腔内产生一个很大的力，力图使模具分型面涨开，其值等于塑件和流道系统在分型面上总的投影面积乘以型腔内塑料压力。作用在这个面上的力应小于注塑机的额定锁模力F即： 1-4 式中 注射机的公称锁模力（N）； 模内平均压力（型腔内的溶体平均压力mpa）,一般为45mpa； 塑件、流道、浇口在分型面上的投影面积之和2323.845mm3 ； 注射压力在型腔内所产生的作用力。故由上式得: 900KN=45(108+0.8) 100 900000N=486360N 锁模力满足要求。6、注射机开模行程校核 注塑机开模时的行程是有限的，取出制件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离。开模距离可分为两类情况校核：一是注塑机最大开模行程与模厚无关；另一种是注塑机最小开模行程与模厚有关。我们的校核应该按照第一种情况来校核，其校核依据为： 1-5式中 注塑机最大开模行程(mm)； 塑件脱模（推出距离）距离（mm）； 塑件高度，包括浇注系统在内（mm）； a取出凝料所需要的最短距离 （mm）；故由上式得：70+60+74+10=214300mm214mm 满足要求。到此，注塑机的各项相关工艺参数均已校核通过。 完成了模具设计的基本结构设计与计算校核过程。1.4 分型面的设计如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： （1）保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。 （2）使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响：1)目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。2)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。3)型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大。若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。 （3）使塑件外形美观，容易清理 尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上，如图3的分型面a位置，塑件割除毛边后，在塑件光滑表面留下痕迹；图3的分型面b处于截面变化的位置上，虽然割除毛边后仍有痕迹，但看起来不明显，故应选择后者。（4）尽量避免侧向抽芯 塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用。 （5）使分型面容易加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。 （6）使侧向抽芯尽量短 抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。 （7）有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭。 综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。本设计中采用在塑料罩最大截面出处设置分型面。1.5 浇注系统的设计1、主流道的设计主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压塑料的溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大1-2mm；主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.5-1mm，常取4-8mm，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜过大一般取26，但近年来有倾向于件小锥度的趋势。热塑性塑料的主流道，一般由浇口套构成。计算主流道的直径经验公式为： 1-4 D主流道大端直径（mm）； V流经主流道的溶体容积； K因溶体材料而异的常数（查表得ABS材料K值取4）。 经计算在本设计中小端取直径为5mm大端取直径为8mm。为了有利于熔料的平稳转向，同时还可减小料流阻力，在主浇道出口处设置圆角， 或 取 1 mm为了保证注射机喷嘴头部与浇注系统进料处的良好吻合避免由于积存冷料而影响脱模，一般，要求浇口套凹球面半径R比喷咀球面半径r大12mm，即 喷咀球面半径r=2mm，取R=4mm主浇道的形状一般为圆锥形，并取锥角=25。这个斜度比一般的脱模斜度大，主要是为了减少主浇道凝料的脱模阻力。主浇道入口直径d1应比喷咀孔径d大些 。避免喷嘴与浇口套之间造成死角而积存冷料 ，影响浇注系统凝料脱出。喷咀孔径=4 mm 取=5 mm为了减少浇注系统的凝料消耗，减小熔料的压力损失，同时结构上没有特别需要，主浇道长度应尽可能短些，一般 取H=50mm主流道表面粗糙度应适当，一般取为 这是因为，表面粗糙度大熔料的流动阻力大，脱模阻力也大； 表面粗糙度如果太小 熔料的流动阻力会小些，但凝料与主流道之间容易形成真空，反而会使脱模阻力增大。实物设计图如下： 2、 浇口的设计浇口的形式众多，通常都有矩形侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。本设计采用矩形侧浇口。特点：矩形侧浇口广泛用于中小型制品的多型腔注射模，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。缺点是在制品外表面留有浇口痕迹。1.6 导向及脱模机构设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件的准确对合，起定位和定向作用。本设计采用导柱导向机构注射成型后，使塑件从凹模或凸模上脱出的机构称为脱模机构。本设计采用简单脱模机构中的推管脱模机构1.7 型腔和型芯工作尺寸计算影响塑件尺寸精度的因素较为复杂，主要存在以下几方面 （1）零件的制造公差； （2）设计时所估计的收缩率和实际收缩率之间的差异和生产制品时收缩率波动； （3）模具使用过程中的磨损。以上三方面的影响表述如下：1） 制造误差：z=ai=a(0.45 +0.001D) 1-5其中D 被加工零件的尺寸，可被视为被加工模具零件的成型尺寸； z 成型零件的制造公差值； i 公差单位； a 精度系数，对模具制造最常用的精度等级。2）成型收缩率波动影响 其中，Scp 塑件成型收缩率； LM 模具成型尺寸； LS 塑件对应尺寸。3）型腔磨损对尺寸的影响 为简便计算，凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损量，与脱模方向平行的面才考虑磨损。考虑磨损主要从模具的使用寿命来选定，磨损值随产量的增加而增大；此外，还应考虑塑料对钢材的磨损情况；同时还应考虑模具材料的耐模性及热处理情况，型腔表面是否镀铬、氮化等。有资料介绍，中小型模具的最大磨损量可取塑件总误差的1/6（常取0.020.05mm），而对于大的模具则应取1/6以下。但实际上对于聚丙稀（如像PP）、尼龙等塑料来说对模具的磨损是很小的，对小型塑件来说，成型零件磨损量对塑件的总误差有一定的影响，而对于大的塑件来说影响很小。 在以上理论基础上，下面按平均收缩率来计算成型尺寸： ABS制品一般为4级精度，公差数值为0.12mm。查得聚丙烯（PP）的平均收缩率为：Scp=0.4%；考虑到实际的模具制造条件和工件的实际要求，模具制造公差等级取IT10级，直径50-80mm，公差数值为：1.2 mm. 1)凹模径向尺寸 式中：凹模径向名义尺寸（最小尺寸）； 所采用的塑料平均成形收缩率，取0.4%； 制品的名义尺寸（最大尺寸）； 修正系数，x=0.5（精度不高时）； 模具制造公差，（取1.2 mm）； 制品公差，（负偏差）。 4)型芯径向尺寸 5)凹模深度尺寸 6）型芯高度尺寸 1-6 其余局部尺寸按照收缩率相应地缩放。11哈尔滨华德学院毕业设计（论文）任务书学生姓名系部材料工程系专业、班级模具专业 0895221指导教师姓名陈建东职称工程师从事专业模具设计是否外聘是否题目名称带双环形凹槽塑料回转件注塑模设计一、设计（论文）目的、意义通过毕业设计，掌握塑料注射模的设计步骤，以及侧浇口进浇和滑块脱模方法的设计。了解和熟悉模具主要零件的加工制造工艺。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）主要研究内容：利用Pro/E设计软件，完成该塑件的三维实体造型设计，在查阅相关设计资料和分析该塑件注射成型工艺性基础上进行模具的总体方案设计及可行性分析。在完成模具参数计算和结构设计的基础上，利用三维设计软件完成模具实体设计，最后完成工程图纸（二维）、轴侧图（三维）绘制和设计计算说明书编写。技术要求： 制品材料：ABS三、设计（论文）完成后应提交的成果(1)计算说明部分编写设计说明书一份，约10000字。(2)图纸部分 完成塑料圆盖注射模总装图（二维）设计，零号图1张； 完成塑料圆盖注射模总装轴侧图（三维爆炸图）设计，零号图1张； 下型芯、哈夫块导轨、哈夫块零件图设计，2或3号图各1张； 四、设计（论文）进度安排第一阶段：开题 10月9日10月21日（2周），10月21日开题报告；第二阶段：设计阶段 10月24日12月9日（7周）；第三阶段：撰写毕业设计论文与准备答辩 12月12日12月23日（2周）；毕业答辩 12月28日12月30日。 五、主要参考资料黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京：化学工业出版社，2003 中国模具设计大典编委会. 中国模具设计大典第9篇. 南昌： 江西科学技术出版社，2003六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告题 目：带双环形塑料回转件注塑模设计系 （部） 机 电 工 程 系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 李 继 严 学 号 1089522105 班 号 0895221 指导教师 陈 建 东 开题报告日期 2012年10月18日哈尔滨工业大学华德应用技术学院说 明一、开题报告应包括下列主要内容：1通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求2进度计划是否切实可行；3是否具备毕业设计所要求的基础条件。4预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；5主要参考文献。二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字： 检查日期： 一、 毕业设计（论文）任务书1、 设计题目：塑料刷座注射模具设计利用Pro/E设计软件，完成该铸件的三维实体造型设计，在查阅相关设计资料和分析该塑件铸造成型工艺性基础上进行模具的总体的方案设计及可行性分析。在完成模具参数计算和结构设计的基础上，利用CAD设计软件完成模具的总装配图（二维）、轴测图(三维)及有关的零件图绘制；最后完成设计计算说明书的编写。 技术要求： 制品材料：ABS2、 工作量（1） 计算说明部分编写计算说明书一份，约10000字；（2） 图纸部分 完成塑料圆盖注射模总装图（二维）设计，零号图纸1张； 完成塑料圆盖注射模轴测图（三维爆炸图）设计，零号图纸1张； 完成主型芯、凹模固定板、斜滑块零件图设计，3号图纸2张。二、 选题的目的和意义通过毕业设计，掌握塑料注射模的设计步骤，以及利用侧浇口进浇和斜滑块脱模方法。了解和熟悉模具主要零件的加工制造工艺。三、 论文综述1、 模具工业在国民经济中的地位目前，模具是工业生产的基础工艺装备。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。2、 模具的分类和占有量模具分类方法很多，过去常使用的有：按模具结构形式分类，如单工序模，复式冲模等；按使用对象分类，如汽车覆盖件模具、电机模具等；按加工材料性质分类，如金属制品用模具，非金属制用模具等；按模具制造材料分类，如硬质合金模具等；按工艺性质分类，如拉深模、粉末冶金模、锻模等。但主要分为：冲压模、塑料模、热锻模等。塑料具有诸多优良性能，已成为各行各业不可缺少的一种重要材料，其制品在工业生产中得到广泛的应用。在仪器仪表、家用电器、交通、通信等行业中，有70%以上的产品是用塑料模具。3、 我国模具工业的现状及发展趋势 随着中国的汽车、家电、电子通讯、各类建材的飞速发展与国民经济的快速增长，在未来的模具市场中，塑料模具在模具的比例会进一步提高，其发展速度将快于其他模具种类，塑料模具的加工生产将会有更广阔的天空。而我国的模具工业虽然有了较大的发展，但是与工业发达的国家相比，在许多方面任然有较大的差距。例如，精加工设备较少，先进技术的普及率不高，大型、精密、复杂和长寿命模具的制造技术还不完善，这些都需要在今后的生活中逐步予以充实。随着模具制造行业的发展，产品的质量和生产效率已成为每个企业的追求目标，缩短设计周期及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等已成为有待解决的关键问题。而PRO/E技术的兴起实现了这一愿望，近年来，PRO/E技术越来越普遍和深入，不仅大大缩短了模具设计周期，还提高了模具的制造质量和复杂模具的制造能力。4、 国外模具工业的发展情况工业发达国家的模具行业在近四十年来取得了异常迅速的发展,已摆脱了属地位而成为独立的行业,并成为基础工业的重要组成部分1988年.美国日本,西德的模具产值分别达到62亿美元,83亿美元,4亿美元,比1957年增长了约100倍,并超过了这些国家机床工业的产值.据有关资料介绍,工业发达国家的工业产品生产中.对模具的需求量日益增多, 此外,国际市场对塑料模具模架及模具标准件的需求量也很大,目前我国只有塑料模具模架有少量出口。四、 注射成型工艺性分析1、 制品的材质分析此零件主要采用注射成型的方法得到，用这种方法生产的优点是：成型周期短，能一次成型外形复杂的结构，对各种塑料的适应性强，生产效率高。本次设计的材料为ABS。ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分各自的特性是ABS具有良好的综合力学性能，丙烯腈是ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯是ABS坚韧，苯乙烯使他有良好的加工性能和染色性能。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。2、 厚度分析应分析制品的最小厚度，确定该制品是否满足工艺要求。3、 塑料的成型收缩不同品种的塑料其收缩率不同，同一制件不同部位的收缩率也不同4、 塑件尺寸精度塑件的尺寸精度可按塑料模具及模具设计P4表1-3根据不同塑料选择。五、 模具总体设计方案1、 型腔数量的确定确定型腔的方法有很多，根据锁模力、最大注射量、制品的精度要求、模具成本。根据制品的一般精度和塑件的质量确定本设计为一模两件。2、 型腔的配置型腔的配置决定了模具结构的总体设计，型腔布置完成后，浇注系统的走向及类型便确定。脱模机构也在配置型腔时必须得到统筹考虑。当型腔、浇注系统。脱模机构的初步位置确定后，模板的外形尺寸也基本确定，在此基础上也可以选择适当的标准模架。3、 分型面的选择一般选择分型面的原则是：分型面位于塑件断面尺寸最大处，保证塑件正常取；分型面距离浇口最远，有利于气体排出；不影响塑件的外观。4、浇注系统的设计浇注系统是塑料熔体由注射机喷嘴通向模具型腔的通道，一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成。本设计采用侧浇口5、脱模机构的设计塑件为环形回转件，采用斜滑块脱模机构，并采用推板复位。初定方案总结：1. 型腔数目：初定一模两件2. 制品成型的自动化程度：凝料自动脱模3. 采用流道的形式：冷流道设计4. 浇口形式：侧浇口5. 冷却系统：初定为无冷却系统6. 开模方式：侧面分模以及上下分模 六、对课题要求及预期目标的可行性分析1、研究的方法：（1）利用proe/软件完成该塑件的三维实体造型设计，在查阅相关设计资料和分析该塑件注射成型工艺性基础上进行模具的总体方案设计及可行性分析。（2）通过proe/Engineer软件设计出灯罩注射模，再利用proe/Engineer EMX软件模架构建软件，结合设计、计算的注射模的主要尺寸，调用标准模架完成整套模具的设计。（3）利用Moldflow在电脑上模拟塑料成型，在模具设计初期以及改模阶段对制品在成型过程中的充填过程，体积收缩，熔接痕，冷却效果以及变形等情况进行分析， Autodesk Moldflow 仿真软件具有注塑成型仿真工具，能够帮助验证和优化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。从薄壁零件到厚壁、坚固的零件，Autodesk Moldflow的几何图形支持可以帮助用户在最终设计决策前试验假定方案 。2、 预期目标：明确课题任务及要求，收集课题所需资料，掌握资料的查阅方法，了解本课题研究的现状，存在问题及研究的实际意义，做好开题报告；进行制品的外形曲面分析；拟定制品的工艺路线，确定设计的总体方案；利用pro/E软件进行灯罩的外形设计；利用pro/E软件进行灯罩的三维实体造型；最后利用Moldflow软件进行模流分析。七、毕业设计进度安排1、第一阶段：开题阶段 10月9日-10月21日，10月21日完成开题报告。查找资料，Pro/E完成零件的三维图，用模流分析软件分析注射成型工艺，完成开题报告。2、第二阶段：设计阶段 10月24日-12月9日用Pro/E完成注射模的三维图，在转化成二维工程图。3、第三阶段：撰写毕业论文和准备答辩 12月12日-12月23日在12月23日之前完成毕业论文，并为答辩做好准备。4、第四阶段：毕业答辩 12月28日-12月31日八、参考文献【1】陈维民 塑料成型及模具设计 哈尔滨工业大学华德学院 2005年【2】陈维民 塑料模具课程设计指导书 哈尔滨工业大学华德学院 2008年【3】吴生绪 塑料成型模具设计手册 机械工业出版社 2008年【4】王鹏驹 塑料模具技术手册 机械工业出版社 2004年【5】邓明 实用模具设计简明手册 机械工业出版社 2006年哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要本文介绍了带双环形凹槽塑料回转件的注塑模设计，并对零件结构工艺性和制品材料进行了分析，计算了成型零部件的尺寸。在此基础上确定了分型面、浇注系统和注射机的选择。为使设计出的模具结构合理，工作可靠，本设计利用直导柱导向，推杆顶料,斜导柱抽芯方式。根据所选模具材料及相关计算公式，最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。 关键词 注塑模；哈弗结构；模架；AbstractThis paper introduces the with double ring grooves plastic injection mold design of turning parts,And the parts structure manufaturability and products materials are analyzed, the calculation of the size of the molding parts. Based on this determined the parting surface, gating system and injection machine choice. To make the mould design reasonable structure, reliable working, this design using straight guide pin orientation, push rod roof material, oblique guide column core-pulling way.According to the selected die material and related calculation formula, the die structure and the matching of the injection machine virwpoint.Keywords Injection mold; Hover tempting structure; Formwork目 录摘要IAbstractII第1章 绪 论11.1模具在国民经济中的地位11.2 各种模具的分类和占有量21.3 我国模具工业的现状21.4 我国模具技术的现状及发展趋势5第2章 注塑件的工艺性72.1塑件材料工艺性分析72.2 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）的成型特点82.2.1 塑件结构设计对塑件收缩率的影响82.2.2 模具结构设计对塑件收缩的影响82.2.3 脱模斜度82.2.4 制品厚度分析92.2.5 塑件的尺寸精度92.3 本章小结9第3章 注塑成型的准备103.1 注塑成型工艺简介103.2 注塑成型工艺条件113.3注塑机的选择123.3.1 注塑机简介123.3.2 注塑机基本参数123.3.3选择注塑机133.4 注射机的校核143.4.1 最大注塑量的校核143.4.2 锁模力的校核153.4.3喷嘴尺寸校核153.4.4定位圈尺寸校核153.4.5模具外形尺寸校核153.4.6 模具厚度校核153.4.7 模具安装尺寸校核163.4.8 开模行程校核163.5 本章小结16第4章 模具设计174.1分型面设计174.2 型腔数量确定174.3浇口确定184.4模具材料的选择184.5浇注系统设计194.5.1主流道194.5.2分流道194.5.3浇口204.6模架的确定214.7 本章小结21第5章 成型零件设计与计算225.1凹模结构设计225.2 凸模结构设计225.3凹模尺寸的计算225.3.1凹模径向尺寸的计算225.3.2 凹模深度尺寸的计算225.4 凸模工作尺寸的计算235.4.1 凸模径向尺寸的计算235.4.2 凸模高度尺寸的计算：235.5 哈弗体强度的校核245.6 本章小结24第6章 导向机构、定位机构和脱模机构的设计256.1导向机构设计256.1.1导柱的设计原则：256.1.2 导套的设计256.2 定位机构的设计266.3 脱模机构的设计266.3.1 脱模力的计算266.3.2 推管尺寸计算276.3.3 推杆强度校核286.4 本章小结28第7章 哈夫体的结构设计297.1哈夫体的结构设计297.1.1 确定抽芯距297.1.2 确定抽拔力297.2 斜导柱抽芯机构的设计297.3 哈夫块与导轨的设计307.4 哈夫块定距装置设计307.5 本章小结31第8章 模具温度调节系统设计328.1 温度调节对塑件质量的影响328.2 对温度调节系统的要求328.3 冷却系统设计原则328.4 凹模调温系统设计338.5 型芯调温系统设计338.6本章小结33结论34致谢35参考文献36附录133附录238附录339IV第1章 绪 论1.1模具在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.3 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50（中国台湾：40），塑料模具约占33（中国台湾：48），压铸模具约占6（中国台湾：5），其他各类模具约占11（中国台湾：7）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。1.4 世界五大塑料生产国的产能状况 美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期，美国塑料产量就已达2000万吨之多，1986年增至23l0万吨，占全球总产量8100吨的28.5，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨，占世界总产量的比例从1996年起提高到30以上。2001年美国塑料产量为4170万吨，其中以聚乙烯为最多，达1500多万吨。其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量)，美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量2001年为4280万吨。美国人均塑料消费量也是很高的，2000年为159公斤，2001年略减为155公斤 ，居全球第3位。美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家，其中职工人数少于50人的占总数的53，50l00人的占21，100500人的占23，超过500人的占近4，职工总数近90万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达110万，2001年的出货金额为2150亿美元，人均出货金额为195美元。 德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一，上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年，德国塑料产量都为990多万吨，1994年增达超过1000万吨的1110万吨1998年达近1300万吨，1999年为近1400万吨，2000年增至1550万吨，超过日本为世界第2大塑料生产国，2001年上升为1580万吨，2002年已过1600万吨。2001年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为285万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯125万吨)，氯乙烯175万吨，聚丙烯160万吨。德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨氯乙烯152万吨。德国人均塑料消费量2001年为160公斤，在世界上仅少于比利时的172公斤，高于美国的155公斤，排在世界第2位。德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人，2001年的出货金额为360亿美元，人均126美元。德国塑料制品加工企业中职工少于50人的占44，50100人的占28，100500人的占25，500人以上的占4。 中国塑料工业多年持续高速增长，1991年产量仅为250万吨，1995年增为350万吨，1998年超过700万吨，到2002年已增达约1400万吨，超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨，工程塑料制品需求量将达400万吨左右，建材塑料制品需求量将达300万吨以上，农用塑料制品需求量将在500万吨左右，日用塑料制品需求量约为80万吨左右。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。一直到1997年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至1258和1225万吨。从1994年起产量再度增长，1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨，1997年的产量又比上年增长3.7，达到1521万吨，首次超过1500万吨。但这种增势在1998年受到遏制，产量大幅度减少。1998年，日本塑料产量为1390万吨，比上年减少了8.7。1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨，但仍远未恢复到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。2002年日本塑料(原料)产量减为1361万吨。而中国则增为1366万吨，日本又退居第4位。 韩国塑料产量增长十分迅速，1986年超过200万吨，1990年增达300万吨，1992年突破500万吨，1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨，1998年产量增至850万吨，1999年突破900万吨，2001年达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001年产量为340万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯180万吨)，聚丙烯以238万吨排在第2位，其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABSAS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。韩国国内塑料消费量2001年420万吨，只相当于产量的1/3略高。人均塑料消费量2001年为106公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人，出货金额为85亿美元，人均276美元。 塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为2001年产量)。1.4 我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。第2章 注塑件的工艺性2.1塑件材料工艺性分析ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05，ABS同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。ABS是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%0.4%，而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力为3438mN/cm。ABS熔体的流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似。ABS的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。由于ABS具有综合的良好性能以及良好的成型加工性，ABS主要用途1、汽车工业 汽车工业中有众多零件是用ABS或ABS合金制造的，如上海的桑塔纳轿车，每辆车用ABS11kg,占汽车中所用塑料位列第三。在其它车辆中，ABS的使用量也颇惊人。2000年我国就汽车用ABS的量就达到3.5万吨，预测到2010年，此值将达到6万吨，轿车中主要零部件使用ABS的就有仪表板用PC/ABS作骨架，表面再复以PVC/ABS制成的薄膜。此外，车内装饰件大量使用了ABS，如手套箱、杂物箱总成是用耐热ABS制成，门槛上下饰件、水箱面罩用ABS制成，尚有其它零件也是使用ABS制作。2、办公室机器 办公室设备机器需要有漂亮的外观，有良好的手感，如电话机外壳、存储器外壳以及计算机、传真机、复印机中都大量使用了ABS制作的零件。3、家用电器 由于ABS有高的光泽和易成型性，塑后低的收缩率，所以在家电和小家电中更有着广泛着的市场，如电视机，有些厂家大屏幕电视机的前后壳体使用阻燃ABS制成，家用传真机、音响、VCD中也大量使用，电风扇、空调、冷气机、吸尘器中也使用了很多ABS制作的零件，厨房用具也大量使用了ABS制作的零件。4、玩具 许多漂亮的玩具也可使用ABS来制作，此外通讯、广播事业中也有ABS的市场。 2.2 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）的成型特点（1）无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时. （2）宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.（3）如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 （4）如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。 2.2.1 塑件结构设计对塑件收缩率的影响（1）厚壁塑件比薄壁塑件收缩率大； （2）塑件上带嵌件比不带嵌件的收缩率小； （3）塑件形状复杂的比形状简单的收缩率要小； （4）塑件高度方向一般比水平方向的收缩率小； （5）细长塑件在长度方向上的收缩率小； （6）塑件长度方向的尺寸比厚度方向尺寸的收缩率小； （7）内孔收缩率大，外形收缩率小。2.2.2 模具结构设计对塑件收缩的影响（1）浇口尺寸大，收缩率减小； （2）垂直的浇口方向收缩率减小，平行的浇口方向收缩率增大； （3）远离浇口比近浇口的收缩率小； （4）有模具限制的塑件部分的收缩率小，无限制的塑件部分的收缩率大。2.2.3 脱模斜度塑料制品脱模斜度确定要点: （1）制品精度要求越高，脱模斜度应越小。 （2）尺寸大的制品，应采用较小的脱模斜度。 （3）制品形状复杂不易脱模的，应选用较大的斜度。 （4）制品收缩率大，斜度也应加大。 （5）增强塑料宜选大斜度，含有自润滑剂的塑料可用小斜度。 （6）制品壁厚大，斜度也应大。 （7）斜度的方向。内孔以小端为准，满足图样尺寸要求，斜 度向扩大方向外形则以大端为准，满足图样要求，斜度向 偏小方向取得。ABS有良好的力学性能和抗冲击能力，查表可知ABS的脱模斜度范围为35120，因此此次设计脱模斜度取1。2.2.4 制品厚度分析 塑件应有一定的厚度才能满足使用时的要求，而且壁厚在脱模时要承受脱模推力。壁厚应设计合理，太薄熔料充满型腔时阻力大，会出现缺料现象；太厚塑料件内部会产生气泡，外部会产生凹陷等缺陷，同时增加了成本；壁厚不均将造成收缩不一致，导致塑件变形或翘曲，在可能的情况下应使壁厚尽量均匀一致。我所设计的制品最小壁厚为3mm，由文献查得，ABS的推荐壁厚为2.3mm，制件厚度大于推荐值，所以该塑件的壁厚满足要求。2.2.5 塑件的尺寸精度塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般用品，所以精度要求为一般精度即可。根据塑料成型与模具设计表1-3所示丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）建议使用的精度等级为IT7。再由中国模具设计大典第2卷表9.4-3注塑成形零件的标准公差数值表所查得。2.3 本章小结 本章对塑件的材料和性能进行了具体的分析，包括塑料的分类、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）的使用性能、成型条件，还有塑料和模具结构对塑件收缩率的影响。并对塑料的收缩率进行了计算。第3章 注塑成型的准备 3.1 注塑成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。图3-1 注塑成型压力时间曲线（1）物料准备。成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。（2）注塑过程。塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图3-1所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间T1到T2，塑料仍处于螺杆的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从T2到T3），由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。（3）制件后处理。由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要退火处理。3.2 注塑成型工艺条件1）温度。注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。ABS料与温度的经验数据如表3-1所示。表3-1 温度的经验数据 料筒温度 /喷嘴温度/模具温度/ 后段 中段 前段18019050701802002102302002102）压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像ABS流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3.427.5MPA。3）时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35秒，保压时间一般为20120秒，冷却时间一般为30120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。经过上面的经验数据，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，初定制品成型工艺参数如表3-3所示。表3-3 制品成型工艺参数初步确定 特性 内容 特性 内容 注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（r/min） 30 喷嘴形式 直通式 模具温度 5080 喷嘴温度() 180190 后段温度() 180200 中段温度() 210230 前段温度() 200210 注射压力(MPa ) 60100 保压力(MPa ) 80 注射时间(s) 2060 保压时间(s) 05 冷却时间(s) 20120 其他时间(s) 3 成型周期(s) 50220 成型收缩(%) 0.53.3注塑机的选择3.3.1 注塑机简介1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一.注塑机的分类方式很多,目前未形成统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。3.3.2 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据。(1)公称注塑量。指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。(2)注射压力。为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。(3)注射速率。为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表3-4所示。表3-4 注射量与注射时间的关系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 (4)塑化能力。单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。(5)锁模力。注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。(6)合模装置的基本尺寸。包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等。这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。(7)开合模速度。为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停。(8)空循环时间。在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间。3.3.3选择注塑机（1）由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.（材料密度取 g/）； 总体积V=2X24.652=49.304 cm3 总质量M=1.0549.30451.8g；流道凝料V=0.5V；实际注射量为:V=49.3041.5=73.956 cm；实际注射质量为M=1.5M=51.81.5=77.7g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V V V= V/0.8 =73.9560.8 92.445 cm；（2）由锁模力选定注射机FF=AP =2P =21.9625 785（KN）式中 F注射机的锁模力（N） A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；P型腔压力，取P=40MPa；D取的是塑件的直径，D=100.5mm=0.1005m；结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表3-5所示，查国产注射机主要技术参数表取G54-S-200/400,主要技术参数如下表3-5 国产注射机G54-S-200/400技术参数表特性内容特性内容结构类型卧式拉杆内间距(mm)290368注射容积（cm）20400移模行程(mm)260螺杆直径(mm)55最大模具厚度(mm)406注射压力(MPa)109最小模具厚度(mm)165注射时间(s)-锁模形式(mm)液压-机械注射方式螺杆式模具定位孔直径(mm)125螺杆转速(r/min)162848喷嘴球半径(mm)18锁模力(KN)2540喷嘴口直径(mm)4 3.4 注射机的校核3.4.1 最大注塑量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%80%。 V =154.425cm； V200cm； =77.21%满足要求。3.4.2 锁模力的校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的锁模力：FK AP1.224010 761.14KN 满足要求。式中F注塑机额定锁模力：2540 KN；K安全系数，通常取1.11.2，取K=1.2； 3.4.3喷嘴尺寸校核在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大12 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.51 mm，如图3-2所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。 图3-2 喷嘴与浇口套尺寸 3.4.4定位圈尺寸校核 注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。3.4.5模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆 间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。3.4.6 模具厚度校核模具厚度必须满足下式： H H H （24） 165301406 满足要求。式中 H所设计的模具厚度 301 mm； H注塑机所允许的最小模具厚度165 mm；H注塑机所允许的最大模具厚度406 mm；3.4.7 模具安装尺寸校核注塑机的动模板定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉直接固定时，模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。该模具外形尺寸为340340属中，小型模具，所以采用压板固定法（一般认为当尺寸在500500内为中，小模具）。3.4.8 开模行程校核所选注塑机为全液压式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此时最大开模行程S应满足以下的条件。 SH+H+（510）mm （25） 26048+48+10 260106 满足要求。 式中 S注塑机移模行程260 mm；H推出距离45 mm；H塑件高度50 mm。3.5 本章小结模架尺寸的选择确定模具的整体框架，为模具具体内部设计奠定基础。第4章 模具设计4.1分型面设计一般分型面设计原则如下：1.为使塑件能从模具内取出，分型面的位置应设在塑件断面较大尺寸的部位。 2.通常只采用一个与开模运动方向相垂直的分型面，确定分形面应以模具制造及脱模方便为原则。 3.尽量防止形成侧孔和侧凹，以避免采用较复杂的模具结构。4.分型面尽量不要选择塑件光滑的外表面，避免影响塑件的外观质量;将塑件要求同轴度的部分放在分型面的同一侧。以确保塑件的同轴度;5.由于模具的脱模机构通常设置在动模一侧，故尽可能使开模后塑件留在动模一侧有以利于塑件脱模。 6.注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。 7.侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小较小的方向作为侧向分型面。 8.当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设计在塑料的流动末端，以利于排气。 9.模具零件易于加工。 本设计的塑件属于薄壁壳体塑件且带有内抽芯机构，成型收缩紧紧包住型芯，故将型芯设在动模边，凹模设在定模边，开模后塑件留于动模，以利脱模且避免定模抽芯。分型面不能选择在塑件光滑的外表面，以避免损伤表面质量。所以我将分型面设计在塑件熔体流动方向末端，即塑件的最大端面，以利排气。4.2 型腔数量确定为了使模具与注射机相匹配以提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应合理确定型腔数目。经计算单个制品的体积为V=22.597cm,据统计，每个制品所需浇注系统体积是制品体积的0.21倍，即C=0.3V （3-1）把相关数据代入上式得C =6.125cm生产中每次实际注射量应为公称注射量的0.750.45倍，公称注射量即为G=(V+C)/0.75 （3-2）把相关数据代入上式得G 64.625cm所以选取公称注射量为大于65cm的注射机。由文献2经验公式可知，模具最大的型腔数目为N=(G-C)/V （3-3）把相关数据代入上式得N =1.85所以，所设计的模具取一模二腔。 4.3浇口确定对于回转体产品结构采用注射成型工艺时, 其分型面必须选择产品口部台阶的最大投影面位置。其浇口位置有 2 种选择: 其一是从产品中心处进料; 其二是从产品上部开设侧浇口进料。对于前者, 在注射成型的过程中, 由于浇口处固化慢，故容易造成成型周期延长，容易长生较大的残余应力；超压填充，浇口处易产生裂纹，浇口凝料切除后塑件上疤痕较大。侧浇口位置选择比较灵活，以便改善冲模状况，不必从注射机上卸模就能进行修正，去除浇口方便，痕迹小。侧浇口特别使用于两板式多型腔模具。综合以上因素，本设计故采用第二种侧浇口浇注方式。4.4模具材料的选择现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,从ABS特性看,这三项指标是必须要满足的,此外抗压屈服强度、抗弯强度和热疲劳能力的指标。从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。查手册选择型芯的材料是9CrWMn.具有高淬透性。由于钨形成碳化物，这种钢在淬火和低温回火后具有比铬钢和9SiCr钢更多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。此外，钨还有助于保存细小晶粒，从而使钢获得较好的韧性。 4.5浇注系统设计注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质、传热、传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。4.5.1主流道主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关，如图4-1所示： 图4-1 浇口套主要参数： 锥角=3；内表面粗糙度Ra=0.63；小端直径D=d+(0.51)mm；半径R=R+(12)mm；材料T8A；由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。4.5.2分流道 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。表4-1流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径 mmABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯4.89.51.69.51.69.53.510810812.5510510810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚3.5103.5106.5166.58.03.58.06.5106.5102.4106.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为7mm。4.5.3浇口浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，该模具采用侧浇口。其相应的尺寸如图42。 (a) (b) 图42 浇口4.6模架的确定 （1）型芯尺寸的确定因为采用的是哈夫块凹模和组合式凸模，所以凹模的大小可以任意制定，型芯所承受的力最终是传递到凸、凹模上，从节约材料和见效模具尺寸出发，取的越小越好，但实际中因为要考虑冷却因素，又因为经过型芯的冷却系统比经过凹模外部的冷却系统效率高，该设计取模仁的大小为210260mm。（2）凸、凹模尺寸的确定凸、凹模受力的作用，其尺寸需要进行强度或刚度校核来确定。根据计算结果，只要凹模长边的宽度满足12 mm就可以达到刚度要求，理论上只要取大于12 mm的值就满足设计要求，但考虑到导柱和导套、螺钉等对模架强度、刚度的削弱作用，实际生产中都取比理论值大得多的值，在本设计中，在长度方向，取凹模到模具边的单边宽度为25mm。4.7 本章小结本章对浇注系统进行设计，了解了其的原则。主浇道尺寸按经验公式进行计算，浇口采用侧浇口，这样的浇口有良好的熔体流动状态,有利于排气。第5章 成型零件设计与计算注射模的成型零部件是指构成模具型腔的零件，通常包括凹模、型芯以及各种成型杆和成型镶件，按功能划分，成型零部件可分为安装部分和工作部分。5.1凹模结构设计凹模按结构形式的不同可分为整体式，整体嵌入式，镶拼组合式和瓣合式四种类型镶拼组合式凹模有底部镶拼式，局部镶拼式，侧壁镶拼式等形式。本设计所成型的制品属于形状简单的中小型制件，所以选用拼块式凹模即可。实际上，凹模的结构尺寸的确定，是在保证型腔的强度和刚度的前提下，尽量提高模具材料的利用率。在确定凹模的结构尺寸时，要给定一个合理的安全系数。也就是说，凹模的结构尺寸不必精确地定量，可以在一个合理范围内取值。因此，同样可以在分析和归纳典型生产实例的基础上，按凹模的结构型式和尺寸大小、型腔压力确定一个系列，对每一等级确定出凹模的结构尺寸。5.2 凸模结构设计凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸摸的磨损会使被包容尺寸变小。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。5.3凹模尺寸的计算5.3.1凹模径向尺寸的计算 （5-1）式中 凹模各部分的径向尺寸(mm)； 塑件各部分的径向尺寸(mm)； 塑件的公差值，由文献1按塑件各部分相应塑件基本尺寸，精度等级按六级查得公差数值； 制造公差，=； S塑件的平均收缩率，由前术可知PP的计算收缩率为，S=0.006；修正系数,一般精度小型塑件取为3/4。把凹模相应径向尺寸代入上式得； ；5.3.2 凹模深度尺寸的计算 （5-2）式中 凹模的高度方向尺寸； 塑件的高度尺寸，H=76mm; 修正系数,一般精度小型塑件取为2/3.把凹模相应深度尺寸代入上式得 5.4 凸模工作尺寸的计算5.4.1 凸模径向尺寸的计算 （5-3）式中 凸模各部分的径向尺寸(mm)； 塑件各部分的径向尺寸(mm)； 塑件的公差值，由文献1按塑件各部分相应塑件基本尺寸，精度等级按六级查得公差数值； 制造公差，=； S塑件的平均收缩率，由前术可知PP的计算收缩率为， S=0.006；修正系数,一般精度小型塑件取为3/4。 把凸模相应径向尺寸代入上式得 ； ； ；5.4.2 凸模高度尺寸的计算： （5-4）式中 凸模各部分的高度方向尺寸(mm)； 塑件各部分的高度尺寸(mm)； 修正系数,一般精度小型塑件取为2/3。把凸模相应高度尺寸代入上式得=58+0.19mm=133+0.19mm凸模尺寸如图5-2所示：图 5-2 凸模5.5 哈弗体强度的校核 （5-5）式中 凹模侧壁厚度；凹模内半径；模具强度计算的许用应力，一般中碳钢；模具型腔内最大的熔体压力。把相关数据代入上式得：本设计凹模的最小壁厚为50mm，所以符合强度要求。5.6 本章小结本章对模具成型部件的径向和高度尺寸进行了计算，对其材料进行了选择，并对凹模的底面和壁厚的强度进行了校核。本设计凹模的最小侧壁厚和凹模的底板厚度小于按强度计算厚度，所以该模具符合强度要求。第6章 导向机构、定位机构和脱模机构的设计6.1导向机构设计导向部件是为了保证动模与定模闭合时能准确对准而设置的导向部件。通常导向部件由导柱和导套组成。有的模具还在推板上设置导向部件, 保证脱模机构的运动灵活平稳。柱导向机构是利用导柱与导柱孔之间的间隙配合来保证模具的对合精度。柱一般设在有型芯的一边，可以保护型芯不受损坏，导柱设在定模一边，便于塑件脱模，对于脱模机构为推板推出的模具，有推板的一边一定要设有导柱。 6.1.1导柱的设计原则：1.要求导柱比凸模高出68cm。 2.导柱端问好成锥形或半球形。 3.导柱表面具有较好的耐磨性，芯部坚韧而不易折断。 4.与模板装配过渡配合。 由文献2选取带头有肩导柱I型，其材料为T8A,结构如图6-1所示。 图 6-1 导柱6.1.2 导套的设计导套的设计原则： 1.导套前端侧角尺；2.导套硬度比导柱低；3.导套与模板过渡配合；导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导套轴向固定容易。由文献2选取标准带头导套，其材料为20钢,结构如图6-2所示。 图6-2 导套6.2 定位机构的设计 为了便于模具在注射机上安装以及模具浇口套与注射机的喷嘴孔精确定位，应在模具上安装定位环，用于与注射机定位孔匹配，还可以防止浇口套从模内滑出。我国尚无定位圈的国家标准，所以在日本工业标准（JIS）的标准型中选取，按文献2选取标准定位环，其材料为20钢。6.3 脱模机构的设计在注塑成型的每一个循环中，塑件必须由模具型腔中取出，完成取出塑件这个动作的机构就是脱模机构，也称为顶出机构。推杆脱模机构是最简单、最常用的推杆一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推管直接与塑件接触，开模后将塑件推出。推管的截面形状；可分为圆形，方形或椭圆形等其它形状，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；推管又分为普通推管和成型推管两种，前者只是起到将塑件推出的作用，后者不仅如此还能参与局部成型，所以，推杆的使用是非常灵活的。本设计使用简单的推管脱模机构。6.3.1 脱模力的计算脱模力是指将塑件从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力，它主要包括由塑件的收缩引起的塑件与型芯的磨擦阻力与大气压力。对于薄壁圆筒制品，制品对型芯的包紧力计算如下： （6-1）式中 塑料的拉伸弹性模量，由文献2查得PP，取； 塑料的平均成型收缩率，由前述可知PP的； 泊松比，由文献2查得PP的； 型芯的脱模方向高度(mm)，即； 制品厚度(mm)； 脱模斜度修正系数，其计算公式为： （6-2） 把相应数据代入式(6-1)得 6.3.2 推管尺寸计算本设计的推出机构即采用2个圆形普通推管均匀分布的推出方式，以使顶出力均匀、运动平稳，圆头推杆已有GB/T4169.1-1984,系列直径从6mm至32mm,长度为100mm至630mm，取126mm。圆形推杆的直径计算公式如下： （6-2）相关数据代入上式得 取标准值。推杆材料T8A,淬火硬度HRC 50以上，与顶杆孔采用间隙配合。如下图6-5。 图 6-5 推管6.3.3 推杆强度校核 （6-3）式中 推杆的直径；推杆长度系数；推杆长度；脱
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