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塑料外壳注射模设计
50页-18000字数+说明书+开题报告+6张CAD图纸
中期报告.doc
凹模板.dwg
型芯.dwg
塑料外壳.dwg
塑料外壳注射模设计开题报告.doc
塑料外壳注射模设计论文.doc
开模装配图.dwg
浇口套.dwg
闭模装配图.dwg
目录
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 模具工业在国民经济中的地位1
1.2 各种模具的分类2
1.3 我国模具工业的现状3
1.4 我国模具技术的现状及发展趋势6
1.5 毕业设计的要求及主要内容7
1.5.1 设计要求7
1.5.2 设计的主要内容7
第2章 注射件材料的分析8
2.1 塑料制品的设计分析8
2.2 塑件体积和质量9
2.3 材料特性10
2.3.1 ABS的特点10
2.3.2 ABS的成形特性10
2.3.3 ABS的成型工艺参数11
2.4脱模斜度14
2.5塑件的壁厚14
2.6 本章小结15
第3章 模具设计16
3.1 型腔数量的确定与配置16
3.1.1 型腔数量的确定16
3.1.2 分型面的确定17
3.1.3 型腔的配置17
3.2 注射机的选用19
3.2.1 类型选择19
3.2.2 注塑机基本参数20
3.2.3 塑件的的参数计算21
3.3 模架的确定24
3.3.1 标准模架简介24
3.3.2标准模架的选用24
3.4 成型零部件的工作尺寸计算26
3.4.1 工作尺寸分类和规定26
3.4.2 影响制品尺寸误差的因素27
3.4.3 凹模尺寸计算28
3.4.4 凸模尺寸计算29
3.5 弹簧的设计30
3.6 本章小结31
第4章 浇注系统32
4.1 主流道32
4.2 浇口33
4.3 浇口套的设计34
4.4 定位圈设计35
4.5 本章小结35
第5章 导向机构设计与校核36
5.1 导向机构的设计36
5.1.1 导柱的设计36
5.1.2 导套的设计37
5.2 顶出机构的选择37
5.2.1顶出机构37
5.2.2推出零件的尺寸39
5.2.3 推出机构40
5.3 校核40
5.3.1 凹模的强度校核41
5.3.2 型腔底板变形量与厚度41
5.3.3推板强度校核42
5.3.4 推管的应力校核42
5.4 本章小结43
结 论44
致谢45
参考文献46
摘要
本论文基于塑料外壳注塑工艺分析及模具设计，介绍了注射成型的基本原理，特别是双分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了注射模具浇注系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。以塑料外壳模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能达到很好的学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇、综合应用到本次设计当中来。该注射模最显著的特征是避免了传统的脱模方式。该模具结构设计简单可靠，加工装配方便。
本文简要介绍了模具行业现在的情况和未来的发展趋势。提到了限制模具发展的因素。
在查阅参考文献和对塑件进行工艺性分析的基础上，确定了模具设计的整体方案。并对塑料模具的设计参数进行了必要的计算，根据计算结果选用了注射机。
最后利用AutoCAD软件对塑件外壳注射模总装配图及主要零部件进行了设计，完成了模具的整体结构设计。
关键词：注射模；顶出系统；分型面。
- 内容简介：
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哈尔滨工业大学华德应用技术院毕业设计（论文）中期报告题 目：塑料外壳注射模设计系 （部） 机电工程系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 宫 贺 学 号 1069360102 班 号 0693601 指导教师 陈建东 开题报告日期 2009年11月27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成果；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： 一、论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行 1、论文工作按开题报告预定的内容及进度正常进行二、目前已完成的研究工作及成果 1、塑件注射成型工艺性分析 2、模具总体方案设计 3、有关塑件尺寸计算 4、注射机选择 5、分型面选择 6、浇注系统选择 7、成型零部件设计与计算 8、导向及脱模机构设计 9、标准模架的选择 10、注射机有关参数校核 11、总装图的绘制三、后期拟完成的研究工作及进度安排1、11月27日-12月18日 完成部装图及零件图设计 2、12月21日-12月31日 撰写毕业设计论文及准备答辩 3、2010年1月6日-1月8日 毕业答辩四、存在的困难与问题 1、浇口的设计 2、限位机构的设计五、如期完成全部论文工作的可能性 1、根据进度安排可如期完成全部论文工作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：塑料外壳注射模设计系 （部） 机电工程系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 宫贺 学 号 1069360102 班 号 0693601 指导教师 陈建东 开题报告日期 2009年10月23日 哈工大华德学院说 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、设计的内容、技术要求利用proe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、脱模机构部装图及有关的零件图设计；最后完成设计计算说明书的编写。塑料外壳如图1所示 图1 零件图制品材料:ABS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，以及利用斜销和滑块进行外侧抽芯机构的设计方法。了解和熟悉模具主要零件的加工制造工艺。三、论文综述（一）模具工业在现代工业生产中的地位和作用模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。在现代机械制造业中,许多新产品的开发和生产,在很大程度上依赖于模具制造技术, 产品零件广泛采用冲压、锻压成形、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其它成形加工方法，与成形模具相配套，使坯料成形加工成符合产品要求的零件。特别是在汽车、轻工、电子和航天等行业中尤显重要。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低,已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一,直接影响着国民经济中许多部门的发展。我国对模具工业的发展十分重视，国务院于1989年就将模具技术的发展列为机械行业的首要任务。充分说明了模具工业的基础性和重要性。模具在现代工业生产中的重要作用主要表现在以下几个方面：1、用模具成形产品的工艺应用极其广泛。例如：模锻件、冲压件、挤压和拉拔件都是使金属材料在模具内发生塑性变形而成形的。压铸件、粉末冶金件也是在模具中充填加压成形的。塑料、陶瓷等非金属材料的制品多数都是由模具加工成形的。2、模具成形可实现少、无切削的加工。少、无切削加工是机械制造的一个发展方向。模具成形是实现少、无切削工艺的有效途径，而模具制造水平的提高是关键。模具制造水平的提高可以使模具成形制品的精度提高，表面粗糙度降低，从而有可能直接加工出成品，不需要再进行精加工，由此避免了切削加工。3、模具成形制品具有高精度、高复杂性，高一致性、高生产率、低消耗和低成本的特点，因此应用范围很广。据有关资料统计，利用模具成形的各种零、部件，在飞机、汽车、电器仪表等领域占60%70%，家电产品占80%以上，手表、自行车等轻工产品占85%以上。（二）模具的分类和占有量按通常的分类方法如下： 塑料模具、橡胶模具、冲压模具、压铸模具、铸造模具、锻造模具、合金模具、拉丝模具、玻璃模具、陶瓷模具和汽车模具。但是从模具的设计角度看，总体结构特征分类更加的方便，注射磨具按结构特征可分为：单分型面注射模具、双分型面注射模具、带有活动镶件的注射模具、带侧向分型抽芯的注射模具、自动卸螺纹的注射模具、推出机构在定模的注射模具和无流道凝料的注射模具等。据有关资料统计，利用模具成形的各种零、部件，在飞机、汽车、电器仪表等领域占60%70%，家电产品占80%以上，手表、自行车等轻工产品占85%以上。（三）我国模具工业的现状近年来，我国的模具工业发展较快，已能够满足国内对中、低档模具的需求。少量模具已开始向日本、美国、新加坡、泰国等地出口。模具工业逐渐发展成为国民经济的基础工业。我国的模具工业虽然在十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如：精密加工设备在模具加工设备中的比例较低;许多先进的模具技术应用不够广泛，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依靠进口。据统计我国目前的模具生产只能满足需要的60%，其余40%需要进口；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高等。我国的模具制造与国外相比，落后之处主要表现为以下5个方面：1、标准化程度较低。国内标准化程度为30%左右，标准件品种较少，缺少精密、高效标准件和商品化标准件。2、模具制造精度低、周期长。国外模具厂都采用粗加工、精加工、测量、装配等成套的精密设备，如CNC坐标磨床、NC电火花机床等。国内模具厂设备陈旧不配套，NC机床、电加工机床在加工机床中占有的比例较小，模具加工新工艺采用较少，使国内模具精度比国外低12级，制造周期长12倍。3、模具品种少、效率低。主要是缺少大型、复杂、长寿命模具。国外模具向精密化、自动化方向发展，很多工序可以集中在一副模具中完成。4、模具寿命短、材料利用率低。国外由于采用了冶炼和热处理方面的新技术，模具寿命大大提高。国内模具钢品种不全，新钢种很少，一般采用常规热处理，因而质量较低，模具材料利用率仅为60%。5、技术力量落后、管理水平较差。我国模具生产技术人员比例只占7%8%，这一比例不但低于国外的30%，而且也低于内内其它行业，生产缺乏科学管理。以上几方面的问题说明我国模具工业的总体水平还处于较落后的状态，还需要大力加快发展。据预测，未来我国将成为世界的制造中心，这更加给模具工业带来前所未有的发展机遇与空间。为了加快我国模具工业的发展，基本任务之一就是加快人才的培养。我院的模具设计与制造(专)专业，就是为了适应国家急需培养现代模具生产综合素质和综合生产技能人才的需要，适应现代模具生产技术和生产方式对人才的要求而设置的。（四）国外模具工业的发展情况据中国工业报报道，高新技术在欧美模具企业得到广泛应用,欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。 1、高新技术应用于模具的设计与制造 （1）CAD/CAE/CAM的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性 在欧美，CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计，同时可获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量。3050人的模具企业，一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配，使装配钳工的人数大大减少。CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。在冲模设计中应用CAE软件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应用CAE技术后，试模时间减少了50%以上。 （2）为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术 高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，其加工效率比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，转数一般在1.5万3万r/min。采用高速铣削技术，可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面，仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为45年。增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。 （3）快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用 由于市场竞争日益激烈，产品更新换代不断加快，快速成型和快速制模技术应运而生，并迅速获得普遍应用。在欧洲模具展上，快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置，有SLA、SLS、FDM和LOM等各种类型的快速成型设备，也有专门提供原型制造服务的机构和公司。在所考察的模具企业中，有不少是将快速成型技术和快速制模技术结合起来应用于模具制造，即利用快速原型技术制造产品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。许多塑料模厂家利用快速原型浇制硅橡胶模具，用于少量翻制塑料件，非常适合于产品的试制。四、模具设计（一）零件三维图形如图2所示 图2 零件三维造型图（二）总体方案设计及可行性分析1.模具总体方案设计(1)型腔数目:根据制品的精度和体积,初步定为4腔；(2)分型面选择: 为了不影响制品的精度和外观，提高制品的质量，此设计分型面选择在工件的下方；(3)浇注系统：由主流道，分流道，冷料穴，浇口组成,考虑到制品的外观问题采用多点浇口；(4)采用流道的形式（冷流道或热流道）：冷流道设计；(5)塑件成型后的顶出方式：推杆顶出方式。2.塑件成型可行性分析(1)此制品采用ABS材料,ABS材料具有超强的易加工性、外观特性,低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度,此外,ABS材料还具有良好的成型加工性,制品表面光洁度高,有良好的涂装性和染色性。(2)此塑件体积小,质量轻,结构匀称,壁厚均匀, 且为单腔件,高度适宜，没有侧凹，易于注塑成型，模具浇注系统采用分流道测浇口进料，模具结构简单，易于加工。五、进度安排:1、第一阶段：开题 10月19日10月30日（2周）2、第二阶段：设计阶段（实验工作阶段） 11月2日12月18日（7周）3、第三阶段：撰写毕业设计论文与准备答辩 12月21日1月1日（2周） 六、参考文献：1、谭雪松 林晓新 温丽主编.新编塑料模具设计手册.北京：人民邮电出版社，20062、自编 塑料成型与模具设计（讲义） 哈尔滨：自编，20063、黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京：化学工业出版社，20034、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，20035、靖永慧.现代模具制造行业发展J.模真技术.20016、唐志玉主编.塑料挤塑模与注塑模优化设计.北京：机械工业出版社，20087、马晓湘 钟均祥主编.画法几何及机械制图. 南昌：华南理工大学出版社，19988、许鹤峰 陈言秋主编.注塑模具设计要点与图例.兰州：化学工业出版社，20029、冯炳尧 韩泰荣 蒋文森主编.模具设计与制造简明手册（第二版）. 上海：上海科学技术出版社，200510、王都.提高模具工业设计制造水平J.模具工业.2003哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要本论文基于塑料外壳注塑工艺分析及模具设计，介绍了注射成型的基本原理，特别是双分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了注射模具浇注系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。以塑料外壳模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能达到很好的学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇、综合应用到本次设计当中来。该注射模最显著的特征是避免了传统的脱模方式。该模具结构设计简单可靠，加工装配方便。本文简要介绍了模具行业现在的情况和未来的发展趋势。提到了限制模具发展的因素。在查阅参考文献和对塑件进行工艺性分析的基础上，确定了模具设计的整体方案。并对塑料模具的设计参数进行了必要的计算，根据计算结果选用了注射机。最后利用AutoCAD软件对塑件外壳注射模总装配图及主要零部件进行了设计，完成了模具的整体结构设计。关键词：注射模；顶出系统；分型面。Abstract In this paper, based on the mouth of the bottle Cypriot injection molddesignand process analysis, This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design，to the mouth of the bottle Cypriot Diemain line, the Integrated Process analysis, mold design of the structure, the last to die parts machining methods, the die assembly and a series of mold-all process. Can be good learning Zhiyong results. In the design of the mold while summing up the past die design the general methods and procedures, commonly used in the die design formula, data, structure and mold parts. Previously studied the basic courses to integrate, integrated into the design of this, the so-called good use. The first part briefly introduced mould industry and the current situation in the future. Mentioned the factors restricting the development of mold. The second part of a process of the workpiece analysis, mold design package. According to plastic mold design manual and the relevant experience of the formula necessary, according to results of the injection machine used. Further completion of the standard and non-standard choice of the design.Part III completion of the overall structure of the mold design.Key words： Injection Mold;Design Process;technique; Pulling structur目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 模具工业在国民经济中的地位11.2 各种模具的分类21.3 我国模具工业的现状31.4 我国模具技术的现状及发展趋势61.5 毕业设计的要求及主要内容71.5.1 设计要求71.5.2 设计的主要内容7第2章 注射件材料的分析82.1 塑料制品的设计分析82.2 塑件体积和质量92.3 材料特性102.3.1 ABS的特点102.3.2 ABS的成形特性102.3.3 ABS的成型工艺参数112.4脱模斜度142.5塑件的壁厚142.6 本章小结15第3章 模具设计163.1 型腔数量的确定与配置163.1.1 型腔数量的确定163.1.2 分型面的确定173.1.3 型腔的配置173.2 注射机的选用193.2.1 类型选择193.2.2 注塑机基本参数203.2.3 塑件的的参数计算213.3 模架的确定243.3.1 标准模架简介243.3.2标准模架的选用243.4 成型零部件的工作尺寸计算263.4.1 工作尺寸分类和规定263.4.2 影响制品尺寸误差的因素273.4.3 凹模尺寸计算283.4.4 凸模尺寸计算293.5 弹簧的设计303.6 本章小结31第4章 浇注系统324.1 主流道324.2 浇口334.3 浇口套的设计344.4 定位圈设计354.5 本章小结35第5章 导向机构设计与校核365.1 导向机构的设计365.1.1 导柱的设计365.1.2 导套的设计375.2 顶出机构的选择375.2.1顶出机构375.2.2推出零件的尺寸395.2.3 推出机构405.3 校核405.3.1 凹模的强度校核415.3.2 型腔底板变形量与厚度415.3.3推板强度校核425.3.4 推管的应力校核425.4 本章小结43结 论44致谢45参考文献46- IV -第1章 绪论1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。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，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。鉴于振兴我国模具工业的重要性，在1989年3月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。1997年以来，国家又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经国务院批准，从1997年到2002年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。1999年7月国家计委和科学技术部发布的当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南(目录)，把电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、快速原型制造工艺及成套设备、激光加工技术及成套设备、汽车关键零部件等等，都列进去了。1999年8月20日党中央和国务院发布的关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定指出：要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通讯、计算机及软件、数字化电子产品等方面，在生物技术及新医药、新技术、新能源、航天航空、海洋等有一定基础的高新技术产业领域，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。要加强传统产业的技术升级。注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。1.2 各种模具的分类模具有冲压模具和塑料加工模具。冲压模具可以按照加工方式分类，可以分为冲孔落料模具、弯曲模具、拉伸模具、剪切模具、翻边模具、整形模具等。一般用做钢材等金属材料的加工。 塑料加工模具按塑料的类型可分为热固性塑料模和热塑性塑料模两大类。热塑性塑料均使用注射模具。下面是热固性模具的分类：（1）按模具在压机上的固定方式可分为：移动式模具：不固定在机床上，装料合模、开模及塑料制品由模具内取出，均在机外进行。这种模具结构、制造简单，但效率低、劳动强度高，只适用于中小批量件的加工。固定式模具：固定在机床上，整个过程中，装料、合模、成型、开模及推出塑料制品等均在机床上进行。使用方便、劳动强度低、效率高，模具结构较为复杂，主要用于批量生产中。（2）按照塑料制品成型方法分类：压塑模：塑料装在受热的型腔或加料室内，然后加压。在压制时直接对型腔内的塑料施加压力。这类模具的加料室一般于型腔是一体的。传递模：塑料在加料室内受热成为粘流状态，在柱塞压力作用下使熔料经过注射系统进入充满闭合的型腔。注射模：塑料在注射机上装有螺杆搅拌的料筒内受热进行塑化，达到半熔融状态时，在压力作用下熔料通过模具的注射系统进入到有一定温度的型腔内固化成塑料制品。工艺成型周期短，生产效率高，这种模具在热固性塑料注射机上使用。（3）按加料室的形式分类：敞开式模具：没有单独的加料室，合并在型腔中，压塑时塑料自由向外溢出。这种模具只能用来加工形状简单并且质量要求高的塑料制品。半封闭式模具：在型腔上方设有加料室，压塑时余料形成飞边。这中模具可制造形状比较复杂的塑料制品，制品致密度较高。封闭式模具：加料室是型腔的延续部分。压塑时压机的压力全部作用在塑料制品上。制品组织致密，形成垂直飞边，容易清除，适用于形状较复杂的塑料制品。（4）按模具的分型面分类：垂直分型面模具：模具的分型面平行于压机的工作压力方向。水平分型面模具：模具的分型面垂直于压机的工作压力方向。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。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，仍有差距。表1-1:国内外塑料模具技术比较表项目国外国内注塑模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度Ra0.010.05mRa0.20m非淬火钢模具寿命1060万次1030万次淬火钢模具寿命160300万次50100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%小于30%中型塑料模生产周期一个月左右24个月1.4 我国模具技术的现状及发展趋势（1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。（2）在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。（3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。（4）开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。（5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。（6）应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。（7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。目前中国与国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受到制约。面对国外先进技术与高质量制品的挑战，中国塑模企业不仅要加快产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建设和产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。1.5 毕业设计的要求及主要内容1.5.1 设计要求（1）塑料外壳注射模总装图及脱模机构部装图设计，零号图各1张；（2）凹模板、凸模、浇口套零件图设计，2或3号图各1张；（3）撰写毕业设计论文：10000字。1.5.2 设计的主要内容本论文主要是对塑料锥齿轮的结构和模具进行了研究和探讨，所做的工作主要有以下几个方面：（1）掌握塑料注射模的设计步骤，采用点浇口自动切断脱落机构；（2）利用摆块式二级推出机构，完成制件脱模的设计方法。（3）了解和熟悉模具主要零件的加工制造工艺。第2章 注射件材料的分析2.1 塑料制品的设计分析制品如图2-1、图2-2所示。图2-1 塑料外壳二维零件图图2-2 塑料外壳三维实体图22 所示本次毕业设计的塑料外壳，材料为ABS，注射成型。从图22 可以看出， 塑件结构主要有以下特点：（1）外壳上部有个很小的凹槽；（2）下部有个突出圆形板块，板块上有个很小的圆形通孔；（3）制品为薄壁件，内腔相对较深且有一定的精度要求。根据以上分析，模具在设计中应重点解决以下几方面的问题：（1）模具的结构形式、浇口形式与进浇位置的选择；（2）分型面如何选取及分型面位置的选择；（3）塑件板块上的小孔如何成型；（4）确保不发生推出变形，应采用什么样的脱模方式。2.2 塑件体积和质量由PRO/E模型分析得出塑件的体积和质量：（1）体积为7.2258348102mm；（2）曲面面积为1.390843104mm2；（3）密度为1.05g/mm；（4）质量为7.5871265103g。2.3 材料特性2.3.1 ABS的特点ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物所组成。综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好。与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理。有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。适用于制作一般机械零件、减摩耐磨零件，传动零件，以及化工、电器、仪表等零件。2.3.2 ABS的成形特性（1）ABS为无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。（2）吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。（3）流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。（4）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为100140MPa，螺杆式注射机则取160220，70100MPa为宜。（5）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。脱模斜度宜取2以上。2.3.3 ABS的成型工艺参数表2-1 ABS的各项参数塑料性能单位ABS物理性能密 度g/cm31.02-1.16质量体积cm3/g0.86-0.98吸水率24h长时期0.2-0.4热性能熔 点（或黏流温度）130-160熔融指数（MFI）g/10min200、载荷50N、喷嘴直径2.090.41-0.82维卡针入度71-122马丁耐热63热变形温度0.45Mpa 90-1081.8Mpa83-103热膨胀系数105/7.0计算收缩率0.4-0.7比热容J/(kgk)1470热导率W/(mk)0.263燃烧性cm/min慢塑料性能单位ABS力学性能屈服强度MPa350抗拉强度MPa38断裂伸长率35拉伸弹性模量GPa1.8抗弯强度MPa80弯曲弹性模量GPa1.4抗压强度MPa53抗剪强度MPa24冲击韧度无缺口kJ/m2261缺口11布氏硬度HBS9.7R121电气性能表面电阻率1.21013体积电阻率m6.91014介电常数106Hz3.04介电损耗角正切106Hz0.007耐电弧性S50-85塑料性能ABS化学性能日光及气候影响耐候性要比聚苯乙烯强，加黑色颜料的苯乙烯共聚物经户外大气侵蚀二年，其外观和性能基本不变耐酸性及对盐溶液的稳定性酸、水、无机盐几乎完全没有影响，在冰醋酸中会引起应力开裂塑料性能ABS化学性能耐碱性耐碱性能优良耐油性对某些植物油会引起应力开裂耐有机溶剂性在酮、醛、酯以及有氯化中要溶解，长期接触类会软化和溶胀表2-2 ABS的成型条件塑料名称苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物塑料名称苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物缩写ABS缩写ABS注射成形机类型螺杆式成形时间/s注射时间高压时间冷却时间总周期20-900-520-12050-220密度/（g/cm3）1.03-1.07计算收缩率/0.3-0.8预热温度/时间/h80-852-3料筒温度 /后段中段前段150-170165180180-200螺杆转速/(r/min)30适用注射机类型螺杆式、柱塞式均可后处理方法红外线灯、烘箱温度/时间/h702-4喷嘴温度/170-180说明该成型条件为加工通用级ABS料时所用，苯乙烯-丙烯腈共聚物（即AS）成形条件与上相似模具温度/50-80注射压力/MPa601002.4脱模斜度塑件模塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固体状态，将会产生一定的尺寸收缩，从而使塑件紧紧地包在模具型芯或型腔中凸起部分。为了便于使塑件从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯，阻止塑料制品表面在脱模时划伤等，在设计塑件时必须考虑塑件内外壁具有足够的脱模斜度。常见热塑性塑件的脱模斜度的推荐值，见表23所示。表2-3几种热塑性塑件的脱模斜度塑料名称脱模斜度塑件外表面塑件内表面尼龙（通用）20402540尼龙（增强）20502040聚乙烯20452545氯化聚醚25453045有机玻璃3050351聚碳酸酯3513050聚苯乙烯35130301ABS401203012.5塑件的壁厚塑件的壁厚首先取决于塑件的使用要求，如强度结构、重量、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求。此外，还应尽量使其各处壁厚均匀，壁厚太小，熔融塑料在模具型腔中的流动阻力较大，难填充，强度刚度差；壁厚太大，内部易生气泡，外部易生收缩凹陷，且冷却时间长，料多亦增加成本。塑件壁厚与流程有关。所谓流程是指熔融物料由进料口流向型腔各处的距离。各种塑料壁厚在其常规工艺参数下，流程大小与塑件壁厚成正比，壁厚则其流程长。表24为壁厚与流程的关系，用它能计算与其相对应的塑件壁厚。S（L/1000.8）0.6 (2-1)式中 S壁厚（mm）； L流程（mm）。将相关参数代入式(2-1)，经计算得出：S（60/1000.8）0.60.84mm塑件最小壁厚为1mm，符合Smin0.84mm的要求；塑件的结构是合理的。表2-4壁厚与流程的关系塑料流动性计算式说明流动性好（聚乙烯、尼龙等）S（L/1000.5）0.6S壁厚（mm）L流程（mm）流动性中等（有机玻璃、ABS等）S（L/1000.8）0.7流动性差（聚碳酸酯、聚砜等）S（L/1001.2）0.92.6 本章小结本章主要介绍了本设计使用的材料ABS的性能与其成型条件；计算了塑件的最小壁厚和脱模斜度，又使用Pro/E三维绘图和AutoCAD软件绘制出塑料外壳的三维图形和二维零件图，知道了此塑件的体积、质量与尺寸等参数，为以后的设计奠定了基础。第3章 模具设计3.1 型腔数量的确定与配置3.1.1 型腔数量的确定确定型腔数量的方法有很多，如根据锁模力、最大注射量、制品的精度要求、模具成本等确定行腔数量。（1）根据制品的精度要求确定型腔数量n对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，型腔数取4-6个。塑料制件为一般精度（4-5级），塑料制件重量 12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个，当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。7-9级精度塑料制件，最多型腔数比4-5级精度的塑料增多至50%（2）根据注射机最大注射量确定型腔数量n一般注射机不应超过注射机最大注射量的80%，即: (3-1)或 式中 ()注射机的最大注射量； 成型塑件及浇注系统所需塑料重量，g； ()浇注系统凝料量，或g；()单个塑件的容积或质量，或g；塑件及浇注系统所需塑料容积，。根据方法1确定型腔数量，制件的制造精度为4级，所以应该选择多腔模具，故本设计选择一模四腔进行加工制件。3.1.2 分型面的确定模具上用于取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面统称为分型面。分型面选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很多影响，它决定了模具的结构类型，是模具设计工作中的重要环节。模具设计时应根据制品的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出形式、排气形式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。 分型面的选择原则:（1）分型面位于塑件断面尺寸最大处,保证塑件可正常取出； （2）开模时尽量使塑件留在动模； （3）分型面距离浇口最远，有利于排气；（4）不会在光滑的外表面留下痕迹。本设计采用点浇口，应该采取二次分型。3.1.3 型腔的配置型腔的配置决定了模具结构总体方案的设计。一但型腔布置完成，浇注系统走向和类型便确定。冷却系统和脱模机构在配置型腔时也必须统筹考虑。若冷却通道布置与推杆孔、螺孔发生冲突时要在型腔配置中进行协调。当型腔、浇注系统、冷却系统、脱模机构的初步位置确定后，模板的外行尺寸也基本确定。多型腔在模具上通常采用圆形排列、H形排列、直线形排列以及复合排列等，在设计时应注意如下几点：（1）尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一稳定。（2）型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象，如图3-1（b）的布局就比3-1（a）的布局合理。（3）尽量使型腔排列得紧凑一些，以便减小模具的外形尺寸。如图3-2所示，图（b）的布局优于图（a）布局，因为图（b）的模板总面积小，可节省钢材，减轻模具质量。 （a） （b） 图3-1 型腔的配置力求对称 （a） （b） 图3-2 型腔的配置力求对称3.2 注射机的选用3.2.1 类型选择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。根据塑料注射成型过程,一般可将注射机分为以下几个部分：（1）注射装置；（2）合模装置；（3）液压传动和电器控制。随着现代电子技术的飞速发展,注射机控制系统升级换代很快。微型计算机控制的注射机已较常见。其控制系统由CPU、存储器、显示器等组成，并有初始化和调试、注射和模具动作、压力和速度控制、数字PID调节、油路和诊断等功能软件。注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法。常用的说法有:按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。其中卧式注射机是注射机中最普通、最主要的形式。卧式注射机的注射装置和定模板在设备的一侧，而锁模装置、动模板、推出机构均设置在另一侧。卧式注射机的主要优点是机体较矮，容易操作加料，制件推出后能自动落下，便于实线自动化操作，缺点是设备占地面积大，模具安装比较麻烦。其结构如图3-3所示。图3-1 卧式注射机外形1-锁模液压缸；2-锁模机构；3-动模板；4-推杆；5-定模板6-控制台；7-料筒及加热器；8-料斗；9-定量供料装置；10-注射缸3.2.2 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 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5（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。3.2.3 塑件的的参数计算由以上可知塑件的参数如下：体积为V=7.2258348cm；ABS的密度为1.05g/cm；塑件质量为m=7.5871265g；塑件总质量为V总=47.587126530.348506g。（1）容量计算在一个注射成形周期内，注塑模内所需的塑料总容积应为模具型腔总容 积与模具浇注系统的容积之和，计算公式如下：VnVi+Vj (32)式中 n模腔的数量； Vi单个模腔的容积（或单个制品的体积）；Vj浇注系统和飞边所需的塑料体积；V一次注射所需塑料总体积。选择注射机时，必须保证V小于注塑机理论注射容积（Vmax）。通常情况下，按下式校核：V0.8 Vmax （33）将相关参数代入式（3-3），经计算得出：V47.22583485 33.9033392cm3Vmax=V0.842.38 cm3（2）锁模力计算P锁0.1n Pcp A （34）式中 P锁注射机最大锁模力（kN）；n型腔个数；Pcp模具成型时模腔的平均压力（Mpa）。对于易成型制品（PE、PP、PS），Pcp2025Mpa；对于薄壁容器，框架类制品，Pcp30Mpa；对于ABS、PMMA、PC等高粘度、高精度制品，Pcp35Mpa；对于高精度机器零件，Pcp4045Mpa；A塑件在开模方向的最大投影面积（cm2）。将相关参数代入式（3-4），经计算得出：P锁 0.1n Pcp A 0.143515.08 211.12kN（3）模板尺寸及拉杆间距如图32所示，模板尺寸(AB)或拉杆间距(A0B0)均表示模具安装面积的主要参数。模板面积大约是机器最大成形面积的410倍。由图412可知：AD2b2d2122 （35）A0D2b21 （36）式中 D 由机器最大成型面积计算出的直径； b 由模具强度与结构决定的余量； d 拉杆导向部分直径； 1 拉杆内侧余量，中小型注射机一般应大于5mm，大型机应大于10mm； 2 拉杆外侧余量。图 32 模具与模板尺寸关系结合上面的计算，初步确定注塑机为SZ100/630，主要技术参数如下：注射机SZ100/630技术参数：型号：SZ100/630结构型式：卧理论注射容量/(cm)：75螺杆(柱塞)直径/mm：30注射压力/MPa：224注射速率/(g/s)：60塑化能力/（g/s）：7.3螺杆转速/（r/min）：14200锁模力/kN：630拉杆内间距/mm：370320移模行程/mm：270最大模具厚度/mm：300最小模具厚度/mm：150模具型式：双曲肘模具定位孔直径/mm： 125喷嘴球半径/mm：SR153.3 模架的确定3.3.1 标准模架简介如今标准模架已被模具行业普遍采用。我国于1990年颁布并实施GB/T12556.2-1990塑料注射模中小型模架技术条件和GB/T12556.2-1990 塑料注射模大型模架技术条件两项国家标准。3.3.2标准模架的选用图 3-4 模架中小型标准模加的模板尺寸BL500mm900mm,而大型模架的模板尺寸BL为630630mm1250mm2000mm。按结构特征可分为基本型和派生型。（1）基本型可分为A1A4四个品种。A1型模架定模采用两块模板，动模采用一块模板，设置推杆推出机构，适用于单分型面注射成形模具。A2型模具定模和动模均采用两块模板，设置推杆推出机构。适用于直接浇口，采用斜导柱侧抽芯的注射成形模具。A3型模架定模采用两块模板，动模采用一块模板，设置推件板推出机构。适用于薄壁壳体类塑料制品的成形以及脱模力大、制品表面不允许留有推出痕迹的注射成形模具。A4型模架均采用两块模板，设置推件板推出机构，适用范围与A3型基本相同。（2）派生型分为P1P9九个品种。P1P4型模架由基本型模架A1A4型对应派生而成。结构型式的差别在于去掉了A1A4型定模座板上的固定螺钉，使定模一侧增加了一个分型面，成为双分型面成形模具，多用于点浇口。其他特点和用途同A1A4。P5型模架的动、定模各由一块模板组合而成。主要适用于直接浇口简单整体型腔结构的注射成形模具。在P6P9型模架中，P6与P7、P8与P9是相互对应的结构。P7和P9相对于P6和P8只是去掉了定模座板上的固定螺钉。P6P9型模架均适用于复杂结构的注射成形模，如定距分型自动脱落浇口的注射模等。按导柱和导套的安装形式可分为正装(代号取Z)和反装(代号取F)两种。本设计选用的为A4型315mm315mm正装的小型模架如图3-4所示。模架总高度L:L=30+33+8+15+15+33+33+20+25+352020+30+15=332mm。故模架总高度为332mm。3.4 成型零部件的工作尺寸计算3.4.1 工作尺寸分类和规定对制品和成形零件尺寸所做的规定为：（1）制品的外形尺寸采用单向正偏差，名义尺寸为最大值；与制品外形尺寸相对应的凹模尺寸采用单向正偏差，名义尺寸为最大值。（2）制品的内形尺寸采用单向正偏差，名义尺寸为最小值；与制品内形尺寸相对应的型芯尺寸采用单向负偏差，名义尺寸为最大值。（3）制品和模具上的中心距尺寸均采用双向等值正、负偏差，它们的基本尺寸均为平均值。塑料制品尺寸公差的国家标准为GB/T144861993。但目前大多数企业仍在应用原电子工业部的标准SJ1372。模具成形零件精度等级及公差应与制品的尺寸公差相对应，见表3-1。表3-1注塑成形零件的标准公差数值（摘自GB/T1800.31998） （m）基本尺寸/mm大于 至公差等级IT6IT7IT8IT9IT10IT11 3610142540603 6812183048756 109152236589010 18111827437011018 30132133528413030 501625396210016050 8019304674120190 80 120223554871402203.4.2 影响制品尺寸误差的因素（1）成型零部件的制造误差成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面，设计时一般应将成型零件的制造公差控制在塑件相应公差的1/3左右，通常取IT6IT9级。（2）成型零部件的磨损造成成型零部件磨损的主要原因是塑料熔体在型腔中的流动以及脱模时塑件与型腔的摩擦，而以后者造成的磨损为主。因此，为简化计算，一般只考虑与塑件脱模方向表面的磨损，而对于垂直于脱模方向的表面的磨损则予以忽略。磨损量值的大小与成型塑件的材料、成型零部件的磨损性及生产纲领有关。对含有玻璃纤维和石英粉等填料的塑件、型腔表面耐磨性差的零部件应取大值。因此，设计时应根据塑料材料、成型部件材料、热处理及型腔表面状态和模具要求的使用期限确定最大磨损量，对中、小型塑件该值一般取1/6塑件公差，大型塑件则取小于1/6塑件公差。（3）塑料的成型收缩前已述及，成型收缩不是塑料的固有特性，它是材料与条件的综合特性，随着制品结构、工艺条件等的影响而变化，如原料的预热与干燥程度、成型温度和压力波动生产中由于设计时选取的句酸收缩率与实际收缩率的差异以及由于塑件成型时工艺条件的波动、材料批号的变化而造成的塑件收缩率的波动,由此导致塑件尺寸的变化值为 （3-7）式中 塑料的最大收缩率； 塑料的最小收缩率； 塑料的名义尺寸。由式（3-7）可见，塑件尺寸的变化值与塑件尺寸成正比，因此对大尺寸塑件，收缩率波动对塑件尺寸精度影响较大，应认真对待。此时，只靠提高成型零件制造精度来减小塑件尺寸误差是困难和不经济的，而应从工艺条件的稳定和选用收缩率波动值小的塑料方式来提高塑件精度。反之，对于小尺寸塑件，收缩率波动值的影响小，而模具成型零件的制造公差及其磨损量则成为影响塑件精度的主要因素。（4）配合间隙引起的误差 例如，采用活动型芯时，由于型芯的配合间隙，将引起塑件孔的位置误差或中心距误差。又如，当凹模与凸模分别安装于动模和定模时，由于合模导向机构中导柱和导套的配合间隙，将引起塑件的壁厚误差。为保证塑件精度必须使上述个因素所造成的误差的总和小于塑件的公差值，即： （3-8） 式中 成型零部件制造误差； 成型零部件的磨损量；塑料的搜索率波动引起的塑件尺寸变化值；由于配合间隙引起塑件尺寸误差； 塑件的公差。3.4.3 凹模尺寸计算（1）径向尺寸 （3-9）式中 型腔基本尺寸； 塑件外形基本尺寸；塑料平均收缩率；修正系数； （本设计修正系数取0.75） 公差值。将相关参数代入式（3-9），经计算得出： （2）深度尺寸 （3-10） 式中 型腔的深度尺寸；高度尺寸；对于大型塑件可取较小值；将相关参数代入式（3-10），经计算得出： 3.4.4 凸模尺寸计算（1）径向尺寸 （3-11） 式中 型芯基本尺寸； 塑件外形基本尺寸； 塑料平均收缩率；修正系数； 公差值。将相关参数代入式（3-11），经计算得出： （2）深度尺寸 （3-12）式中 型芯的深度尺寸； 高度尺寸；对大塑件取较小值，故公式可在1/2-2/3范围选取。将相关参数代入式（3-12），经计算得出： 3.5 弹簧的设计本设计所用的弹簧材料为热扎弹簧钢65Mn GB/T1222-86，直径规格580。性能：较高的抗疲劳强度，弹性好，广泛用于各种机械交通工具等用弹簧。 切变应量G/GPa 78弹性模量E/GPa 197推荐硬度范围HRC 4555推荐温度范围/ -40200弹簧1：弹簧材料直径d=3mm 弹簧中径D=17mm弹簧内径=14mm弹簧外径=20mm 弹簧2：弹簧材料直径d=2mm 弹簧中径D=12mm弹簧内径=10mm 弹簧外径=14mm3.6 本章小结本章主要对模具成型零件进行设计，型腔确定为一模四腔、注射机选择的型号为SZ100/630、模架确定为315315的A4型标准模架以及分型面的确定、模具材料的选择、凸凹模尺寸的计算等。第4章 浇注系统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一段熔体的流动通道，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。4.1 主流道主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段锥形流道，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，在卧式或立式注射机用的模具中，主流道垂直与分型面，其几何形状如图4-1所示。 图4-1主流道其设计要点如下:（1）主流道通常设计成圆锥型,其锥角=13；内表面粗糙度Ra=0.3。（2）为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接触紧密对接，主流道对接处应制成半球凹坑，其半径小端直径R=R+(12)mm；其小端直径d= d+(0.51)mm 凹坑深度h=35mm。（3）为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径r=13mm。（4）在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，一般取L60mm。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。根据手册查得SZ-100/630型注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴球半径：R0=14mm 喷嘴口直径：d0=4.5mm 根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R0+(12)mm，d=d0+1.5mm 取主流道球面半径：R=15mm 取主流道小端直径：d=6mm 为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥度为1030。经换算得主流道大端直径D=20mm。4.2 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，该模具采用点浇口，其有以下特性：（1）优点是浇口位置能灵活确定，浇口附近变形小，多型腔时采用点浇口容易平衡浇注系统对于投影面积大的塑件或容易变形的塑件，采用多个点浇口能够取得理想的效果。（2）缺点是由于浇口的面积小，流动阻力大，需提高注射压力，宜于用成型流动性好的热塑性塑料。采用点浇口时，为了能取出浇注系统凝料，须使用三板式双分型面模具或两板式热流道模具，费用较高。本设计点浇口如图42所示。图42 点浇口4.3 浇口套的设计图4-3 浇口套的设计材料采用T8A，经淬火洛氏硬度为5055HRC。其余应符合GB/T41702006的规定，设计尺寸如图43，示注表面粗糙度Ra1.6m。4.4 定位圈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圈，用于与注射机定位孔匹配。定位圈除完成浇口套与喷嘴孔的精确定位外，还可以防止浇口套从模内滑出。根据 SZ100/630查得定孔直径为125mm尺寸,即D为125mm。本设计定位圈如图44所示，采用50中碳钢，经正火处理，硬度为183235HBS。与定模装模板固定用的螺钉采用JISB1101中公称直径8mm或JISB1176中公称直径8mm的螺钉。图44 定位圈4.5 本章小结本章主要对模具的浇注系统进行了设计，包括对主流道、浇口以及浇口套的设计，其中浇口采用的是点浇口的形式。浇注系统的设计是否合理，将直接影响成型品的外观、内部质量、尺寸精度和成型周期，故其是模具设计的重要环节，因此不容忽视。第5章 导向机构设计与校核5.1 导向机构的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之间的准确对合，起定位和定向作用。例如，使凸模的运动与加压方向平行，保证凸凹模的配合间隙；在推出机构中保证推出机构运动定向，并承受推出时的部分侧压力；在垂直分型时，使垂直分型拼块在闭合时准确定位等。绝大多数导向机构由导柱和导套组成，称之导柱导向机构，此外也有锥面、销等作定位导向结构。因此，导向机构主要有导柱导向和锥面导向定位两种形式，其设计的基本要求是导向精确，定位准确，并具有足够的强度、刚度和耐磨性。5.1.1 导柱的设计导柱导向机构式利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。导柱导向机构设计内容包括：导柱和
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