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耳机塑料模具设计【带PROE三维图】【4张CAD图纸】【优秀】

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关键词：: 耳机塑料模具设计 proe三维 cad图纸

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耳机塑料模具设计

48页 19000字数+说明书+任务书+开题报告+PROE耳机三维图+16张CAD图纸【详情如下】

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耳机塑料模具设计

摘要

近年来，工程塑料以其优异的性能获得了越来越广泛的应用。而注塑模具是

其中发展较快的种类，在人们生活的各个领域都能够见到塑料制品。因此，研究

注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。

本设计分析了耳机的结构，提出了模具设计的关键点，设计了模具的整体结

构。根据塑件分型面的位置，设计了斜导柱外侧抽芯结构，零件采用了单分型面

的点浇口，提高了零件的外面质量。通过对塑件进行工艺的分析及其结构分析，

从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结

构、顶出系统、注射机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。该模具一模四

腔，采用顶针顶出结构。经过生产验证，该模具结构合理，动作可靠。

关键词：耳机；塑料模具；注射机

The Plastic Mold Design of headphone

Abstract

Inrecent years,more widely plastics for its excellent performance The injection

mold is a fast-growing type of plastic products in all areas of life people are able to

see Therefore, the study of injection mold has a great understanding of the production

process of plastic products and improve product quality

The design and analysis of the structure of the headphones, the critical point of

the mold design, the overall structure of the design of the mold According to the

position of the parting surface of plastic parts, design Bevel Pillar the outside

pumping core structure, the parts are made of a single sub-surface point gate, and

improve the quality of the parts outside Process from the product structure, process

analysis and structural analysis of plastic parts, the specific mold structure departure

check of the selection and the parameters of the casting mold system, the mold

forming part of the structure, ejection system, injection machine has a detailed design

The mold cavity of a mold, ejector structure The mold production-proven, reasonable

structure, reliable action

Keyword：headphone；Plastic mold；Injection machine

1 绪论 1

11 塑料模具概况 1

12 国内外发展状况 1

121 国内发展状况 1

122 国外发展状况 2

123 中国与国外先进技术的差距 2

13 塑料模具发展走势 2

2 塑件成型工艺的可行性分析 4

21 功能设计 4

22 塑件分析 4

23 材料的选择 4

24 成型工艺分析 5

241 成型工艺分析主要包括： 5

25 塑件的生产批量 7

3 拟定模具结构和注塑机的选择 8

31 估算塑件体积 8

32 由锁模力选定注射机 8

33 注塑机的校核 9

331 最大注塑量的校核 9

332 塑化能力的校核 9

333 锁模力校核 9

334 模具厚度校核 10

335 开模行程校核 10

336 喷嘴尺寸校核 10

4 浇注系统设计 12

41 浇注系统 12

42 主流道设计 12

43 冷料穴设计 13

44 分流道设计 13

441 分流道的布置形式 13

45 浇口设计 14

46 剪切速率的校核 15

5 成型零件设计 17

51 分型面的设计 17

511 分型面的分类及选择原则 17

52 型腔数目的确定 17

53 成型零件结构设计 18

531 成型零件具备的性能 18

532 型腔壁厚和底版厚度计算 18

54 模架的选用 20

541 模仁尺寸的确定 200

6 导向机构设计 22

61 导向机构的作用和设计原则 22

611 导向机构的作用 22

612 导向机构的设计原则： 22

62 导柱、导套的设计 23

621 导柱的设计 23

7 脱模机构的设计 24

71 脱模机构的设计原则 244

72 顶出机构的确定 24

72 脱模力的计算 25

73 推杆脱模机构 26

8 抽芯机构设计 28

81 抽芯机构的概述 28

82 抽芯机构的设计 28

83 脱模机构运动分析、强度设计 29

9 温度调节系统设计 32

91 模具冷却系统的结构 32

10 模具装配图及工作过程 34

101 模具装配二维图 344

102 模具装配图三维爆炸图 34

11 模具可行性分析 36

111 本模具的特点 36

112 市场效益及经济效益分析 36

12 结论 37

致谢 38

参考文献 39

毕业设计（论文）知识产权声明 40

毕业设计（论文）独创性声明 41

1.1 塑料模具概况

模具是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体[7]。

用模具制造零件其效率高，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 60％～90％的

产品的零件、组件和部件的生产加工。

塑料模具是大批生产塑料制品的现代化专用成型工艺装备的总称。而且塑料

是继陶瓷和金属之后的第三大材料，广泛应用在现代工业和日常生活中[8]。

塑料注塑成型过程是，塑料原料从注塑机的料斗进入加热筒，经塑化后由柱

塞或螺杆的推动，在一定压力下通过喷嘴进入模具型腔，经冷却固化后而开模获

得制品（塑件）。除少数几种塑件外，几乎所有的塑件都可以注塑成型。注塑成

型制品的应用已十分广泛，并随着塑料原料的不断改进，已逐步代替传统的金属

和非金属材料的制品，发展注塑模具大有可为。2

塑件成型工艺的可行性分析

2.1 功能设计

功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能，并达到一定的技术指标[10]。

该塑件是日用品，承受外力的几率不大，如冲击载荷，振动，摩擦等情况比较少；

塑件的工作温度是室温，这使得在材料选择时对热变形温度，脆化温度，分解温

度的要求降低；作为一种日用品，生产批量应该是大批大量生产，这样，就必须

考虑生产成本和模具寿命，在材料的选择时要综合各种因素；此外，塑料都会老

化，作为一种光学用品，还要考虑到材料的光氧化等问题.

2.2 塑件分析

塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性。在塑料生产

过程中，一方面成型会对塑件的结构、形状、尺寸精度等诸方面提出要求，以便

降低模具结构的复杂程度和制造难度，保证生产出价廉物美的产品；另一方面模

具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析，,弄清塑件生产的难点,为模具

设计和制造提供依据。

工件如图 2.1 所示，它是日常用品，需求量大，外面要求比较高，也是工厂

里比较简单实用，常见的顶出结构。为了使模具与注射机相匹配以提高生产力和

经济性、保证塑件精度，并考虑模具设计时应合理确定型腔数目，由于产量比较

大，该模具选择一模四腔。

本文主要针对耳机，对其进行塑料模具设计。本文介绍了注射模具国内外的

发现状况及发展趋势，介绍了注射成型原理和工艺过程；根据塑件要求选择合适

的注塑机，进而选择合适的浇注系统与冷却系统；通过计算，对导向机构、脱模

机构和侧向分形与抽芯机构进行设计。

该模具的凹模采用整体式型腔，结构简单、合理，改善了模具加工的工艺性，

降低了模具的生产成本。型芯采用斜导柱滑块外侧抽芯机构，解决了塑件内壁三

向凹口的成型问题，保证了模具运动平稳可靠。采用单分型面设计，分散了脱模

力，使塑件能顺利脱模，并有利于提高塑件的成型质量。该模具总体结构设计合

理，型芯采用组合式，降低了模具的制造成本。成型的壳体塑件质量合格稳定，

使塑件质量符合设计和使用要求。

通过本次毕业设计让我学会了运用所学知识解决实际问题的能力，让我掌握

了塑料模具设计的基本程序和方法，巩固、深化和扩展了我对所学的专业课程和

专业知识，实例了我正确的工程设计思路，培养了我查阅和使用标准、规范、手

册、图册及相关资料的能力以及计算、绘图、数据处理、计算机辅助设计等方面

的能力。

参考文献

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[16]李世国等编著．PEO/ENGINEERWILDFIRE 中文版范例教程[M]．机械工业出版社，2004．

[17]姜俊杰等编著．PRO/ENGINEER WILDFIRE 高级事例教程[M]．中国水利水电出版社，

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[26] Mechanical Drive(Reference Issue). Machine Design[J].52(14)，1980

内容简介：: 毕业设计（论文）中期报告题目：耳机外壳塑料模具设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2013年3月25日1. 设计（论文）进展状况1)分析零件的成形工艺性：通过查阅书籍资料及查阅网络数据，发现聚乙烯塑料重量轻，物理性能、化学性能及电气性能等均很优良，且很容易成型，价格便宜。所以，最终确定所制作塑件材料为低压聚乙烯，并根据实体塑件测量出实际尺寸。2）浇注系统的选择：根据所选塑料的工艺性及塑件的形状，决定选取点浇法浇注，所选浇口类型为侧浇口。3）分型面的选择：选择塑件截面最大的部位。4）浇注系统的设计与选择：包括主流道、分流道、浇注口的设计与选择。5）绘制完成了塑件的CAD二维图和Proe三维图，绘制模具装配图草图。6）设计的耳机塑件图见：图1二维零件图图2 三维零件图7）方案确定（1）课题名称：耳机模具设计（2）材料选择：聚乙烯（3）生产批量：大（4）精度要求：中（5）塑料等级：6级（6）方案确定：该产品为大批量生产。故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构。由于该塑件要求批量大，制件较小，为取得较大的经济效益，所以模具采用一模四腔结构。此方案生产效率高，操作简便，动作可靠，方便脱出流道凝料，经济性价比高，故选此次模具设计选用方案。模具设计图见图3：图3装配图2. 存在问题及解决措施在本次设计阶段内，我深刻的体会到自己所储备的知识的不足，以及所查阅资料的缺乏和片面性。尤其针对于注塑机的选型过程，大部分的资料里面都只有注塑机的型号和具体性能数据，但是却缺少如何选择与校核的方法，令人百思不得其解。最后，本着求同存异的想法，综合多处查询资料的结果，选择基础结构，进行设计。我也应该加强自己对塑料模具知识的学习，努力使自己所设计出来的模具更具备可行性和实用性。同时，也应该加强自己与老师、与同学之间的沟通，使自己的设计在互相印证中得到提高和完善，加深自己对本次设计的理解。最后，我相信自己可以保持积极乐观的态度去继续接下来的设计过程。在老师的悉心教导下，能够快速、有效的完成所有设计流程，并最终顺利结束本次毕业设计。3. 后期工作安排1、接下来将用两周左右的时间对成型零件的设计计算彻底完成。2、用两周时间绘制模具各主要零部件的零件图及总体装配图。3、用两周时间用Proe绘图软件对主要零部件进行三维建模，绘制出爆炸图。4、用两周时间整理相关资料，撰写毕业论文，准备毕业答辩。指导教师签字：年月日毕业设计(论文)开题报告题目：耳机塑料模具设计系别机电信息系专业机械设计制造及自动化班级姓名学号导师 2012年12月18日1、毕业设计（论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况1.1、课题名称：耳机塑料模具设计1.2、课题研究意义毕业设计是使学生在学习了相关专业课程及一定的理论基础上综合运用、独立自主的完成模具设计的一种尝试与考验，也是我们自我评判四年来学习成果的一个机会。它能培养和扩展学生独立地分析和解决问题的工作能力。也是对学生专业能力和学习成绩的总检查。总之，毕业设计是学生从学校走向社会、理论联系实际的必经之路。做为一名模具专业的学生，我们即将步入社会，走向工作岗位，扎扎实实的基本功、严谨求实的工作态度正是我们所需要培养的，所以我们更应该好好把握，认真对待，务必做到搞设计要弄懂、弄清，知其然还要知其所以然，决不偷懒打混，稀里糊涂！。模具种类有：冲模，锻模，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其他各种模具都属于型腔模，因为他们一般都是依靠三维的模具型腔使材料成型。本次毕业设计主要是塑料模，故其他模具不谈。而塑料模具是大批生产塑料制品的现代化专用成型工艺装备的总称。而且塑料是继陶瓷和金属之后的第三大材料，广泛应用在现代工业和日常生活中。塑料模主要包括注射模，压塑模，挤塑模，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。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10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。2、本课题研究的主要内容、设计的要求、拟定方案和研究方法、手段2.1、主要内容：塑件测绘图、模具装配图、模具零件图、说明书2.2、本设计的基本要求：2.2.1不少于3000字的文献综述； 2.2.2充分了解塑件结构，绘制3D图，并完成基本参数的计算及注射机的选用； 2.2.3确定模具类型及结构，完成模具的结构草图的绘制； 2.2.4运用Pro/E或solidworks等工具软件辅助设计完成模具整体结构； 2.2.5对模具工作部分尺寸及公差进行设计计算； 2.2.6对模具典型零件需进行选材及热处理工艺路线分析； 2.2.7编制模具中典型零件的制造工艺规程卡片； 2.2.8对设计方案和设计结果进行经济分析和环保分析； 2.2.9绘制模具零件图及装配图； 2.2.10对模具结构进行三维剖析，输出模具开合结构图； 2.2.11编写设计说明书（所有3D图插入说明书中恰当位置）。 2.3、拟定方案2.3.1耳机零件图图1。图1耳机零件图2.3.2耳机模型外形图2。图2外形2.3.3设计要求课题名称：耳机塑料模具设计；材料选择：聚乙烯；生产批量：大批量；精度要求：中；塑料等级：6级。2.3.4方案拟定方案确定：该产品为大批量生产。故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构。由于该塑件要求批量大，制件较小，为取得较大的经济效益，所以模具采用一模四腔结构。此方案生产效率高，操作简便，动作可靠，方便脱出流道凝料，经济性价比高，故选此次模具设计选用方案。2.4、研究方法、手段：本设计题目涉及目标均为工程实际零件，通过对塑件的实体测绘，完成基本参数的采集，然后运用注塑模具设计、塑料模具设计、塑料成型工艺等知识，指导学生利用AutoCAD和Pro/E或soildworks等软件完成模具结构的设计，并进行相关的校核计算，完成包括选材热处理、制造工艺规程、可行性分析等工作。本设计旨在锻炼学生在专业技术应用能力上达到培养目标的基本要求，在塑料成型工艺与塑料模具设计技术方面得到全面提高，并受到模具设计工程师的基本训练。3、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1、重点及难点: 本课题研究的重点是模具总体结构的设计优化选择,应用相关软件进行零件图和装配图绘制,以及对模具结构进行三维剖析输出开合模具结构图.难点在于抽芯机构的设计和总体方案的优化选择,以及模具三维结构剖析和开合模具图输出。3.2、前期工作：3.2.1查阅了相关专业资料为设计做好准备；3.2.2完成模具二维图、3D图的绘制；3.2.3进行了模具结构的简单分析，拟订了两套简单结构方案。4、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第1周：熟悉课题，工厂参观注塑生产过程，绘制塑件3D图；第2周：确定模具类型及结构，绘制模具结构草图，准备开题答辩；第3-8周：对模具工作部分尺寸及公差进行设计计算，并运用Pro/E或solidworks辅助设计完成部分模具零件，准备中期答辩, 翻译外文资料；第9-14周：运用Pro/E或solidworks完成模具整体结构3D图，完成模具零件的选材、工艺规程的编制、装配图及零件图的绘制等工作；第15周：对所有图纸进行校核，编写设计说明书，所有资料提请指导教师检查，准备毕业答辩。参考文献1 徐政坤，塑料成型工艺与模具设计，北京：国防工业出版社，20082 胡仁喜，Pro/ENGINEER wildfire 化学工业出版社，20103 张克惠，注塑模设计，西北工业大学出版社，1955年1月4 模具实用技术丛书编委会，塑料模具设计制造与应用实例，机械工业出版社5 葛正浩，杨芙莲，Pro/E塑料制品设计入门与实践，化学工业出版社6 徐政坤，塑料成型工艺与模具设计，北京：国防工业出版社，20087 李秦蕊，塑料模具设计，西北工业大学出版社，20068 王树勋，苏树珊模具实用技术设计综合手册，华南理工大学出版社,20039 李秦蕊，塑料模具设计，西北工业大学出版社，1988年修订本10 申开智，塑料成型模具，中国轻工业出版社，200211 陈剑鹤，模具设计基础，机械工业出版社，200312 陈万林，实用模具技术，机械工业出版社，200013 陈志刚，塑料模具设计，机械工业出版社，200214 廖念钊，古莹蓭，莫雨松，互换性技术与测量，第五版，北京：中国计量出版社，2007.6 15 Mechanical Drive(Reference Issue). Machine Design.52(14),1980 16 Frank W. Wilson, Philip D. Harvey & Charles B. Gump. 2nd ed. Die design handbookM. McGraw-Hill Book Company.1965 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日6 所在系审查意见：系主管领导：年月日西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计（论文）题目：耳机塑料模具设计系专班学学别：业：级：生：号：机电信息系机械设计制造及自动化指导老师：2013 年 5 月耳机塑料模具设计摘要近年来，工程塑料以其优异的性能获得了越来越广泛的应用。而注塑模具是其中发展较快的种类，在人们生活的各个领域都能够见到塑料制品。因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本设计分析了耳机的结构，提出了模具设计的关键点，设计了模具的整体结构。根据塑件分型面的位置，设计了斜导柱外侧抽芯结构，零件采用了单分型面的点浇口，提高了零件的外面质量。通过对塑件进行工艺的分析及其结构分析，从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、注射机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。该模具一模四腔，采用顶针顶出结构。经过生产验证，该模具结构合理，动作可靠。关键词：耳机；塑料模具；注射机IThe Plastic Mold Design of headphoneAbstractInrecent years,more widely plastics for its excellent performance. The injectionmold is a fast-growing type of plastic products in all areas of life people are able tosee. Therefore, the study of injection mold has a great understanding of the productionprocess of plastic products and improve product quality.The design and analysis of the structure of the headphones, the critical point ofthe mold design, the overall structure of the design of the mold. According to theposition of the parting surface of plastic parts, design Bevel Pillar the outsidepumping core structure, the parts are made of a single sub-surface point gate, andimprove the quality of the parts outside. Process from the product structure, processanalysis and structural analysis of plastic parts, the specific mold structure departurecheck of the selection and the parameters of the casting mold system, the moldforming part of the structure, ejection system, injection machine has a detailed design.The mold cavity of a mold, ejector structure. The mold production-proven, reasonablestructure, reliable action.Keyword：headphone；Plastic mold；Injection machineII目录1 绪论. 11.1 塑料模具概况. 11.2 国内外发展状况. 11.2.1 国内发展状况. 11.2.2 国外发展状况. 21.2.3 中国与国外先进技术的差距. 21.3 塑料模具发展走势. 22 塑件成型工艺的可行性分析 . 42.1 功能设计. 42.2 塑件分析. 42.3 材料的选择. 42.4 成型工艺分析. 52.4.1 成型工艺分析主要包括：. 52.5 塑件的生产批量. 73 拟定模具结构和注塑机的选择. 83.1 估算塑件体积. 83.2 由锁模力选定注射机. 83.3 注塑机的校核. 93.3.1 最大注塑量的校核. 93.3.2 塑化能力的校核. 93.3.3 锁模力校核. 93.3.4 模具厚度校核. 103.3.5 开模行程校核. 103.3.6 喷嘴尺寸校核. 104 浇注系统设计 . 124.1 浇注系统. 124.2 主流道设计. 124.3 冷料穴设计. 134.4 分流道设计. 134.4.1 分流道的布置形式. 134.5 浇口设计. 14IV4.6 剪切速率的校核. 155 成型零件设计 . 175.1 分型面的设计. 175.1.1 分型面的分类及选择原则. 175.2 型腔数目的确定. 175.3 成型零件结构设计. 185.3.1 成型零件具备的性能. 185.3.2 型腔壁厚和底版厚度计算. 185.4 模架的选用. 205.4.1 模仁尺寸的确定. 2006 导向机构设计 . 226.1 导向机构的作用和设计原则. 226.1.1 导向机构的作用. 226.1.2 导向机构的设计原则：. 226.2 导柱、导套的设计. 236.2.1 导柱的设计. 237 脱模机构的设计. 247.1 脱模机构的设计原则. 2447.2 顶出机构的确定. 247.2 脱模力的计算. 257.3 推杆脱模机构. 268 抽芯机构设计 . 288.1 抽芯机构的概述. 288.2 抽芯机构的设计. 288.3 脱模机构运动分析、强度设计. 299 温度调节系统设计. 329.1 模具冷却系统的结构. 3210 模具装配图及工作过程 . 3410.1 模具装配二维图. 34410.2 模具装配图三维爆炸图. 3411 模具可行性分析 . 3611.1 本模具的特点. 3611.2 市场效益及经济效益分析. 3612 结论 . 37V致谢 . 38参考文献. 39毕业设计（论文）知识产权声明 . 40毕业设计（论文）独创性声明. 41VI1 绪论1 绪论1.1 塑料模具概况模具是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体7。用模具制造零件其效率高，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。塑料模具是大批生产塑料制品的现代化专用成型工艺装备的总称。而且塑料是继陶瓷和金属之后的第三大材料，广泛应用在现代工业和日常生活中8。塑料注塑成型过程是，塑料原料从注塑机的料斗进入加热筒，经塑化后由柱塞或螺杆的推动，在一定压力下通过喷嘴进入模具型腔，经冷却固化后而开模获得制品（塑件）。除少数几种塑件外，几乎所有的塑件都可以注塑成型。注塑成型制品的应用已十分广泛，并随着塑料原料的不断改进，已逐步代替传统的金属和非金属材料的制品，发展注塑模具大有可为。1.2 国内外发展状况1.2.1 国内发展状况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，多型腔小模数齿轮模具及1西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）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。1.2.2 国外发展状况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。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 已成为模具企业普通应用的技术；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；快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用。目前，国外注射成型技术的发展迅速，精密注射成型、注射成型中的计算机技术的广泛应用，以及全电动注射剂、两板式注射机、无拉杆注射机、电磁动态化注射机、低压注射成型、高速注射成型、复合注射成型、超级小精密注射成型等技术的研发及应用，都大大提高了国外模具的生产和制造水平。1.2.3 中国与国外先进技术的差距尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。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。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；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；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；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。1.3 塑料模具发展走势从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精2西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度。经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势。（1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位。（2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。（3）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。如 CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP 等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等。（4）随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。（5）发达工业国家的模具正加速向中国转移，其表现方式为：一是迁厂；二是投资；三是采购。32塑件成型工艺的可行性分析2塑件成型工艺的可行性分析2.1 功能设计功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能，并达到一定的技术指标10。该塑件是日用品，承受外力的几率不大，如冲击载荷，振动，摩擦等情况比较少；塑件的工作温度是室温，这使得在材料选择时对热变形温度，脆化温度，分解温度的要求降低；作为一种日用品，生产批量应该是大批大量生产，这样，就必须考虑生产成本和模具寿命，在材料的选择时要综合各种因素；此外，塑料都会老化，作为一种光学用品，还要考虑到材料的光氧化等问题.2.2 塑件分析塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性。在塑料生产过程中，一方面成型会对塑件的结构、形状、尺寸精度等诸方面提出要求，以便降低模具结构的复杂程度和制造难度，保证生产出价廉物美的产品；另一方面模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析，,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据。工件如图 2.1 所示，它是日常用品，需求量大，外面要求比较高，也是工厂里比较简单实用，常见的顶出结构。为了使模具与注射机相匹配以提高生产力和经济性、保证塑件精度，并考虑模具设计时应合理确定型腔数目，由于产量比较大，该模具选择一模四腔。图 2.1 塑件图2.3 材料的选择通常，选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求，以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说，要考虑的4西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）主要是材料的力学性能，如屈服应力，弹性模量，弯曲强度，表面硬度等。该塑件对材料的要求首先必须是透光性好，其次才是成型难易和经济性问题。材料要求选择PE，主要成份为聚乙烯，色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料来增强其耐热性，韧性，延展性等，故其产品一般不存放食品和药品。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。据统计，仅仅 1995年一年, PE在欧洲的生产量就有五百万吨左右，而其消费量则为五百三十万吨。在德国， PE的生产量和消费量平均为一百四十万吨。 PE正以4%的增长速度在全世界范围内得到生产和应用。近年来 PE 在东南亚的增长速度尤为显著，这要归功于东南亚各国都有进行基础设施建设的迫切需求。在可以生产三维表面膜的材料中，PE是最适合的材料。以上的性能分析对比中看出，在透光度方面三种材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯为好，由于是一般性民用品，所以价格上是需要考虑的，我们主要要求是价格和透光度，其它如拉伸强度，断裂伸长率等则是次要考虑的指标(这由塑件的工作环境决定)，最终选定 PE 为塑件材料。因为除了质脆和抗拉强度不如其它两种材料外，它所拥有的特性符合我们的塑件要求，但这些不是我们主要考虑的。2.4 成型工艺分析2.4.1 成型工艺分析主要包括：（1）成型特性：1）无定形料，吸湿小，流动性.为了提高流动性,防止发生气泡，塑料可预先干燥。模具浇注系统宜粗短，浇口截面宜大，不得有死角，模具须冷却，表面镀铬；2）由于其腐蚀性和流动性特点，最好采用专用设备和模具。所有产品须根据需要加入不同种类和数量的助剂；3）极易分解，在 200 度温度下与钢。铜接触更易分解，分解时逸出腐蚀，刺激性气体，成型温度范围小；4）采用螺杆式注射机喷嘴时，孔径宜大，以防死角滞料，好不带镶件，如有镶件应预热。（2）脱模斜度：由于塑件成型时冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模5西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）方向平行的塑件内，外表面都应具有合理的斜度.以下是 PE 的脱模斜度推荐值：表 2.3 PE 脱模斜度推荐值制件外表面351.35制件内表面301塑件内表面在造型时就有弧度，如果要有脱模斜度就是在凹槽和锁位处，这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧3。选取本制品的脱模斜度为 1。（3）圆角塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R1，较大值取到R3。（4）尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，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，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，但是由于要保证两半壳体的闭合，所以在凹槽和锁位处应该对精度要求高些，对其要有公差配合要求，应选择高精度。根据精度等级选用表，PE 的高精度为 2级，一般精度为 3 级。根据塑件尺寸公差表，在公称尺寸在 100120 范围内，取 MT2B 级的公差数值为 0.52 mm，MT3B 级的公差数值为 0.78 mm。尺寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为：d = d s + d z + d c + d a式中 d 制件总的成型误差；d s 塑料收缩率波动所引起的误差；d z 模具成型零件制造精度所引起的误差；d c 模具磨损后所引起的误差；d a 模具安装，配合间隙引起的误差。6（2.1）西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）（5）塑件的表面质量表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高，查表得 PE 抛光后顺纹路方向的表面粗糙度为 0.02 mm，垂直纹路方向的表面粗糙度为 0.26 mm。2.5 塑件的生产批量塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。该塑件为大批量生产，可以考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具，同时模具造价要适当控制。73拟定模具结构和注塑机的选择3拟定模具结构和注塑机的选择3.1 估算塑件体积-总体积V=5.14cm3；总质量M=5.4g。流道凝料V=0.5V ( 流道凝料的体积 ( 质量 ) 是个未知数，根据手册取0.5V(0.5M)来估算，塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为：V 实 =5.141.5=7.71 cm3；实际注射质量为M 实 =1.5M=5.41.5=8.1g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则，即：0.8V 公 V 实因此V 公 = V 实 /0.8=7.710.8=9.64 cm3；3.2 由锁模力选定注射机F 锁 F 胀 =A 分 P 型（3.1）（3.2）=2p D42P 型3.14 110 2=2430106=569.91 （KN）式中：F 锁注射机的锁模力（N）；A 分塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；P 型型腔压力，取P 型 =30MP a ；D取的是塑件的平均直径。即D=120 + 1012=110.5，D 110mm结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表3.1所示，查国产注射机主要技术参数表取SZ-160/1000-DC，主要技术参数如下。8由注射量选定注射机，由PRO/E建模分析得（材料密度取 r=1.05kgdm3）：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）表3.1国产注射机SZ-160/1000-DC技术参数表特性结构类型3螺杆(柱塞)直径(mm)注射压(MP a )注射速率(g/s)塑化能力(g/s)螺杆转速(r/min)锁模力(KN)内容卧3818213101501000特性拉杆内间距(mm)模版行程(mm)最大模具厚度(mm)最小模具厚度(mm)锁模形式(mm)模具定位孔直径(mm)喷嘴球半径(mm)喷嘴口直径内容365365320350130液压120SR15-3.3 注塑机的校核3.3.1 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 实 =7.71 cm3；V 公 9.64 cm3；7.71/9.64*100%=79% ，满足要求。3.3.2 塑化能力的校核由 3.2.3 初定的成型周期为 30 秒计算，实际要求的塑化能力为：每次实际注射量成型周期即：7.71/3 =2.465（g/s），小于注塑机的塑化能力 10.5（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。3.3.3 锁模力校核当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生一个沿注射机抽向的很大的推力，此推力的大小等于塑件加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和（即注射面积）乘以型腔内的塑料压力。此力可使模具沿分列面涨开。为了保持动、定模闭合紧密，保密塑件的尺寸精度并尽量减小溢边厚度，同时也为了保障操作人员的人身安全，需要机床提供足够大的锁模力。因此，欲使模具从分型面涨开的必须小于注射机规定的锁模力16。即9理论注射容积（cm）西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）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额定锁模力：FK A 分 P 型1.22430106（3.3） 683.892 KN，满足要求。式中：F 注塑机额定锁模力：1000KN；K 安全系数，通常取 1.11.2，取 K=1.2。3.3.4 模具厚度校核模具厚度必须满足下式：HminHHmax（3.4）式中：H模具闭合厚度，mm；H m i n 注塑机所允许的最小模具厚度，230mm；H m a x 注塑机所允许的最大模具厚度，400mm；根据结构草图可知，初选的模具厚度为 291mm，则满足要求。3.3.5 开模行程校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于双分形面的注塑模具，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 开等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。S 开 H 1 +H 2 +（510）mm（3.5）280 15+67+1028092所以上式成立（350135），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该 SZ160/1000DC 型注塑机符合要求。3.3.6 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，103.14 110 2西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）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 3.1 喷嘴与浇口套尺寸关系114浇注系统设计4浇注系统设计4.1 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。4.2 主流道设计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，如图所示：主要参数：锥角 a=3；内表面粗糙度 Ra=0.63 mm ；小端直径 D=d+(0.51)mm；半径 R 2 =R 1 +(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。故主流道的结构形式如图 4.1 所示。（a）浇口套二维图（b）浇口套三维图图 4.1 浇口套12西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）4.3 冷料穴设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。4.4 分流道设计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ABS，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异质同晶体分流道断面直径 mm4.89.51.69.51.69.53.510810812.5510510810塑料名称聚苯乙烯软聚乙烯硬聚乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚分流道断面直径 mm3.5103.5106.5166.58.03.58.06.5106.5102.4106.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U 形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，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。4.4.1 分流道的布置形式为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道15。如图 4.2 所示。13西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）图 4.2 分流道布置形式4.5 浇口设计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，其有以下特性：去除浇口方便，开模时料头可以自动脱落，便于后处理加工；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。(1) 侧浇口深度尺寸 H 的确定H=nt =0.61.6 = 0.96mm其中：n 塑料系数 PP 料取 0.6；t 塑件在浇口位置处的壁厚，该设计取壳体中间壁厚 t=1.6 mm。(经验数据表明，H 的取值范围在 0.52.0mm 之间，若按浇口处壁厚计算则14西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）H=0.65=3mm，超出了经验值，而且由于浇口是易磨损部位，所以开始时取小值是有好处的，这有利于以后的修模)。(2) 侧浇口宽度尺寸 W 的确定W=n30A（4.1）其中：A 型腔一侧的表面积： A=V/t ；V 浇注体积：V=53.9103mm3；t 取平均壁厚1 .6 + 52=3.3mm 取 3mm。W=n V / t30=0.6 53.9103 330=2.68 ，取 3mm4.6 剪切速率的校核生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R=510 2 510 3S - 1 、浇口的剪切速率 R=10 4 10 5 S - 1 时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示：R=3 . 3 q v3（4.2）3R 3n浇注系统断面当量半径（cm）。（1）主流道剪切速率校核Q 主v3其中：注射时间 T=1.5s；R n =d 1 + d 24=0.27（cm）其中：R n 主流道的平均当量截面半径；d 1 主流道小端直径，d 1 =0.4 （cm）；15式中 q v 体积流量（cm /s）；=0.8Q 公 /T =73.951.5=49.3（cm /s）西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）d 2 主流道大端直径，d 2 =0.68（cm）R 主 =3 . 3 q v3n=3.349.33=2.6310 3 S - 1（2）分流道剪切速率的校核第一级分流道：Q 分 1 =Q2主=53 . 923R n 1 =0.3（cm）R 分 1 =3 . 3 q v3n=3.3 273.14 0.33=1.0510 3 S - 1第二级分流道：Q 分 2 =Q分 123因为当量半径和第一级，相同所以，R 分 2 = R 分 1 /2 510 2 S - 1（3）浇口剪切速率的校核R 浇 =3 . 3 q v3n=3.313.53.14 0.13=1.4210 4 S - 13浇口面积 S=13=3mm 3 ，当量面积 S= pR n 当 2 取 R n 当 =1mm。从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。163.140.27=27（cm /s）13.5（cm /s）Q 浇 = Q 分 2 =13.5（cm /s）；5 成型零件设计5成型零件设计注射模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔，成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件，各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸、和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高雅容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素2。5.1 分型面的设计5.1.1 分型面的分类及选择原则分型面的选择原则：（1）便于塑件脱模；（2）在开模时尽量使塑件留在动模；（3）外观不遭到损坏；（4）有利于排气和模具的加工方便。结合该产品的结构，分型面确定在塑件的最大投影面积上，如图 5.1 所示。图 5.1 分型面位置5.2 型腔数目的确定注塑模的型腔数目,为提高生产效率可设计为一模四腔,在型腔数目的确定时17西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度。考虑到该塑件是一般日用品,查手册得塑件的经济精度推荐 4 级,这个产品是两个壳件的组合,所以初定为一模两腔较为合理，但是为满足民用品市场需提高生产效率，故采用一模四腔进行生产。其型腔排列形式如下。图 5.2 二维模具图5.3 成型零件结构设计5.3.1 成型零件具备的性能由于成型零件的质量直接影响到塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以必须具备一下性能13：具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温和高压；具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损；具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能；零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小；成型部位须有足够的位置精度和尺寸精度。5.3.2 型腔壁厚和底版厚度计算在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力 s时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，18西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其对重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能仅凭经验确定。根据大型模具按刚度条件设计，按强度校核；小型模具按强度条件设计，按刚度校核原则：模具结构形式如图 5.3 所示：图 5.3 模具结构侧壁厚度计算公式：S(cph 4E d 1) 3（5.3）=(1) 3=20.91mm式中：C与型腔深度对型腔侧壁长边边长之比 h/L 1 有关的系数，查表 C=1；p型腔压力， p取 30MP a；h型腔深度， h=40；E模具材料的弹性模量（MP a），E 取 2.110 5 ； d 刚度条件，即允许变形量(mm)，取 d =0.04。底板厚度计算公式：h s （c 1 pL 2E d 41） 3（5.4）191304042.1105 0.04西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）=（42.1105 0.041） 3 =46.02mm其中： c 1 由底板短边与长边边长之比 L2 / L1 决定的系数，查表 c 1 =0.026；p型腔压力， p取 30MP a；L 2 底版短边长度(mm)， L 2 =180；E模具材料的弹性模量（MP a），E 取 2.110 5 ； d 刚度条件，即允许变形量(mm)，取 d =0.04;5.4 模架的选用注塑模架国家标准有两个，即 GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架。前者适用于模板尺寸为 BL560mm900mm；后者的模板尺寸 BL 为（630mm630mm）（1250mm2000mm）。由于塑料模具的蓬勃发展，现在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架。5.4.1 模仁尺寸的确定因为采用的是整体式凹模和整体式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁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，模仁的值取的越小越好，但实际中因为要考虑冷却因素，又因为经过模仁的冷却系统比经过模仁外部的冷却系统效率高，所以为了给冷却系统留有足够的空间，该设计取模仁的大小为 270340 mm。（1）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 3.3.3的计算结果，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、冷却水孔等对模架强度、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，取模仁到模具边的单边宽度为 45 mm，在宽度方向，取模仁到模具边的单边宽度为 50mm（实际生产中宽度方向的边值一般比长度方向的边值大）。所以凸、凹模尺寸为 250500 mm。（2）模具高度尺寸的确定各块板的厚度已经标准化，所需要的只是选择，如何选择合理的厚度，这里200.02630180西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）有两个尺寸需要注意：1）凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型时型腔中有很大的成型压力，当塑件和凝料在分型面上的投影面积很大时，若凸模底板厚度不够，则极有可能使模架发生变形或者破坏，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能确定，根据 4.7.1知道，厚度满足 46mm 可满足要求，为了安全，取底板厚度为 50 mm，。凹模的底板因为是与注塑机的工作台接触的，所受的力传递到工作台上，所以凹模底板的厚度同样只要H留有走冷却系统的空间就可以，该设计取凹模底板厚度为 30 mm。2）推板推出距离；在分模时塑件一般是黏结在型芯上的，需要推杆或推板推出一定的距离才能脱离型芯，该塑件的高度为 18 mm 左右，黏结在型芯上的尺寸约 15 mm 左右，所以当推出距离为 15 mm 时就能使塑件和型芯分离。如h1h2h3h果 C 板（即模脚）的高度太小，则推出的距离不够而使塑件不能脱离型芯。图 5.4 推板机构需要满足关系：Hh1h2h3h0(5.5)其中：HC 板高度；h1挡销高度；h2推板厚度；h3推杆固定板厚度；h推出距离。完成了以上的工作，确定模具尺寸为 250500 mm，A 板厚度 50 mm，B 板厚度 40 mm，C 板厚度 50，为了保证凸、凹模不碰伤，A 板和 B 板之间取 1 mm间隙。为了起吊模具，模具上都设有吊环。216导向机构设计6 导向机构设计6.1 导向机构的作用和设计原则6.1.1 导向机构的作用注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：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，带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有：（1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的 1/3 处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。（2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出 68 mm，以确保其导向与引导作用。（3）导柱工作部分的配合精度采用 H7/f6，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用 H7/m6；导套外径的配合精度采取 H7/m6。配合长度通常取配合直径的 1.52 倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。（4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。6.1.2 导向机构的设计原则：导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求；导柱和导套应有足够的耐磨性；为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但有时也要装在定模板上，这就要根据具体情况而定。22西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）6.2 导柱、导套的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用 H7/f6 级配合。6.2.1 导柱的设计导柱的基本结构形式有两种。一种是除安装部分的凸肩外，长度的其余部分直径相同，成为带头导柱 GB4169.4-84。另一种是除安装部分的凸肩外，使安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大，成为有肩导套 GB4169.5-84。带头导柱用于生产批量不大的模具，可以不用导套。有肩导套用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。为了减小导柱导套的摩擦，有的导柱开设油槽。小型模具常采用带头导柱，大型模具常采用有肩导柱。本模具采用加有槽的带头导柱。其示意图 6.1 如下：（a）二维图图 6.1 导柱23（b）三维图7脱模机构设计7脱模机构的设计在注射成型的每一循环中，塑件必须从模具的型腔及型芯中被脱出，这一完成塑件脱出的机构成为脱模机构18。7.1 脱模机构的设计原则注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。脱模机构的设计一般遵循以下原则：塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。结构合理可靠，便于制造和维护。本设计使用简单的推杆脱模机构，因为该塑件的分型面简单，结构也不复杂，采用推简单的脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。在对脱模机构做说明之前，需要对脱模力做个简单的计算。7.2 顶出机构的确定顶出机构的功能是在任何正常的情况，顶出机构都能确实可靠的将成型塑件从模板一侧顶出，并在合模时其相关的顶出零件确保不与其它模具零件相干扰的恢复到原来的位置。顶出机构的设计原则：开模时应留在动模的一侧；塑件在成型顶出后，一般都有痕迹，但应尽量使顶出残留痕迹不影响塑件的外观，一般顶出机构应设在塑件内表面以及不显眼的位置；顶出装置力求均匀分布，顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大的部位，即不易变形或损伤的部位，尽量避免顶出力作用于最薄的位置，防止塑件在顶出过程中的变形和损伤；顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠。顶出机构有多种类型，本设计采用顶杆中心顶出。采用段面形状为圆柱形的顶杆，圆柱型顶杆是最常用的一种，由于这个形状的顶杆和顶杆孔最容易加工，且容易保证其配合精度，易于保证其互换性，并易于更换，而且它还具有滑动阻力小，不易卡滞等优点，因此，我们采用圆柱形顶杆顶出。24西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）7.2 脱模力的计算首先需要对塑件进行理想模型建模。其中 A 段是塑件凹槽锁位的长度，长度为 5mm，B 段是圆弧形壳体的理想建模，长度为 10MM，原塑件的两端斜率不一致，如图 7.1 示，所以取平均值为脱模斜度。=36.5 +15.32=25.9，取 26对建模进行受力分析，如图 7.1 所示：其中：F 1 制件对型芯的包紧力（N）；F 2 、F 3 F 1 的垂直和水平分量（N）；F 3 F 3 的反作用力（N）；F 4 沿凸模表面的脱模力（N）；F 脱沿制件出模方向所需的脱模力（N）；脱模斜度。F 2 = F 1 cos ；F 3 = F 3 = F 1 sin；F 4 = m F 2 = m F 1 cos ;F 脱 =( F 4 F 3 ) cos =( m F 1 cos F 1 sin ) cos = F 1 cos ( m cos sin )脱图 7.1 受力分析图所以，脱模力的计算公式为：F 脱 = F 1 cos ( m cos sin )又 F 1 =L c h p 包（7.1）（7.2）式中：L c 凸模成型型部分的截面周长；h模被制件包紧部分的高度；p 包制件对凸模的单位包紧力，其数值与制件的几何特点及塑料的性质有25西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）关，一般可取 812MPa。A 段：F 1 L c h p 包 pDh p 包 =3.1411010 - 3 510 - 3 910 6 15543(N)式中：D 取的是塑件的平均直径，D= =110.5，取 D=110mm。2B 段：F 1/ L c h p 包 pD / h p 包 3.145510 - 3 1010 - 3 910 6 =15543(N)B 段两端截面周长不等，取等效截面周长在中间 D / =D/2。所以脱模力为：F 脱 F 1 + F 1/F 1 + F 1/ cos ( m cos sin )15543+155430.90（0.40.9-0.44）=16662（N）注：A 段脱模斜度为 0，所以 A 段 F 脱 = F 1 ；B 段脱模斜度为 26，需要按前面的分析求解。因为制件对型芯的力总是阻碍脱模，所以，在( m cos sin )为负时我们取其绝对值。由于以上所计算得的只是一腔的脱模力，所以总的脱模力为：F 总 =2 F 脱 =216662=33324（N）；7.3 推杆脱模机构推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。推杆的截面形状；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；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，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。（1）推杆尺寸计算：本设计采用的是推管和推杆推出，在求出脱模力的前提下可以对推杆或推管做出初步的直径预算并进行强度校核。本设计采用的是圆形推杆，圆形推杆的直径由欧拉公式简化为：d=k(L 2 F 脱nE1) 4（7.3）=1.5() =4.91 mm式中：d推杆直径；n推杆的数量，n 取 31（把推管当作推杆）；26120 + 1011502 33324 1431 2.1105西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）L推杆长度（参考模架尺寸，估取 L=150）；E推杆材料的弹性模量，取 E=2.110 5 MP a；k安全系数，取 k=1.5；F 脱总的脱模力，F 脱 =33324（N）；实际推杆尺寸直径为 5 mm，推管直径为 7 mm，可见是符合要求的。但为了安全起见，再对其进行强度校核，强度校核公式为：d4 F 脱n p s 压（7.4）3mm 满足强度要求。323.14150其中： s 压推杆材料的许用压应力， s 压附 2 =150Mpa。（2）推杆的固定形式：推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。（3）推出机构的导向：当推杆较细或推杆数量较多时，为了防止因塑件反阻力不均匀而导致推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象，需要在推出机构中设置导向零件，一般称为推板导柱。推杆与模体的配合：推杆和模体的配合性质一般为 H8/f7 或 H7/f7，配合间隙值以熔料不溢料为标准。配合长度一般为直径的 1.52 倍，至少大于 15mm，推杆与推杆固定板的孔之间留有足够的间隙，推杆相对于固定板是浮动的，如图所示。e 图 7.2 推杆的安装图274333248 抽芯机构设计8抽芯机构设计8.1 抽芯机构的概述该塑件外形有一环形凹槽，且右端有一通孔，在成型凹槽时需要设置侧向分型抽芯机构。本节主要讨论塑件左端面凹槽的成型情况，在确定向分型抽芯机构时选择斜导柱侧向分型与抽芯机构和弯销侧向分型与抽芯机构两种方案进行比较。斜导柱和弯销侧向分型与抽芯机构的工作原理相似，都有侧向滑块的导滑、注射时侧向型芯的锁紧和侧抽芯结束时侧滑块的定位三大设计要素。但是弯销侧向抽芯机构的弯销是矩形截面，其抗弯截面系数比圆形截面的斜导柱要大，因此可采用比斜导柱教大的倾斜角 a，所以在开模距相同的情况下可获得较大的抽芯距，且具有较大的起始抽芯力。本设计中两种结构都能满足成型工艺要求，模具复杂程度相似。本设计选用斜导柱抽芯机构进行设计。8.2 抽芯机构的设计（1）斜销一般采用 T8A 钢，淬硬到 HRC5055。基本尺寸如图 8.1。图 8.1 斜销基本尺寸（2）斜销的尺寸选择按表 8.1。表 8.1 斜销的尺寸28西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）选择直径 d=12mm，D=17mm，H=10mm。（3）导轨的形式如图 8.2。图 8.2 滑块导滑槽材料为 T8A，HRC5256。滑块与导板的配合。（4）滑块与导板的配合长度 L 取滑块宽度 A 的 1.5 倍左右。抽出位置时，华滑块与导轨的配合长度 l 应不小于 2/3L。当模板大小不能适应最小配合长度时可采用延长导轨的方法。滑块孔与斜销的配合，滑块孔大于斜销直径 0.51mm，装配合模后使滑块孔与斜销之间保持每边具有 0.250.5mm 的间隙。以保证在开始开模的瞬间滑块有一很小的空程，使在侧型芯未抽出之前塑件被强制脱出型腔或型芯，并可使楔紧块与滑块先行脱开，免于干扰。合模时，最后瞬间，滑块由楔紧块复位并锁紧滑块。图 8.3 滑块的定位形式推板导向的组合形式：根据需要将推板导柱放于推板的三个角处，采用三根导柱导向，以提高导向精度和导向的平稳性，以免在推出塑件时对塑件质量造成影响。8.3 脱模机构运动分析、强度设计（1）斜导柱的组合形式斜导柱与导柱孔应保持 0.51mm 的间隙。（2）抽芯距的计算一般抽芯距 S 等于侧孔或侧凹深度 S O 加上 23mm 的余量。29西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）即：S= S O +（23）mm=2+(23)mm=45mm（3）斜导柱的角度斜导柱的角度 a与开模所需的力，斜导柱所受的弯曲力，实际能得到的抽拔力及开模行程有关。a大时，所需的抽拔力应增大，因而斜导柱所受的弯曲力也应增大，故希望 a角度小些为好。但 a角度小则使斜导柱工作部分及开模行程加大，所以角度 a的确定需要适当兼顾脱模距及斜导柱所受的弯曲力。根据实际经O O OO另外，为满足滑块锁紧楔先开模，斜导柱侧抽芯的要求，斜滑块锁紧角的角O O O图 8.4 斜导柱尺寸（4）抽拔力的计算抽拔力的计算与脱模力相同，由于影响抽拔力的因素很多，如塑件的壁厚，塑件包容截面形状的大小，塑件的性能，成型工艺参数等。如要全面考虑这些因素较困难。在实际生产中只考虑主要因素，因此，可按简化公式计算：q q式中： P 1 斜导柱的抽拔力 N；C 侧型芯被包紧的截面周长 mm（43）；L 型芯被包紧部分的长度 mm（1.25）；m摩擦系数，一般为 0.10.2；(8.1)q 侧抽芯的脱模斜度（取为 0O）。q单位面积的积压力，一般为 812（MPa）。q q（5）斜导柱长度30验证明，斜度 a值一般不得大于 25 ，通常采用 15 20 ，由于此零件抽芯距较小，所以取 a=15 。度也应比斜导柱的角度大 2 3 。取为 18 。关系如图 8.4。P 1 =CLq（ mcos-sin）所以 P 1 =CLq（ mcos-sin）=431.25120.2 =161.25 N西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）图 8.5 斜导柱尺寸L=L 1 +L 2 +L 3 +L 42 2 1O=57+11.6+1.6+（510）式中：L斜导柱的总长度；D斜导柱固定部分大端直径；S抽拔距；h斜导柱固定板厚度；d斜导柱倾斜角。L 取为 81mm。31(8.2)0yO 5 0+ +1+)1 nO= 2t 5 ( 1cs5 s1 2o i 50 09 温度调节系统设计9 温度调节系统设计塑料注射模温度调节能力的好坏，直接影响到塑件的质量，而且也决定着生产效率的高低，塑件在型腔内的冷却力求做到均匀、快速，以减少塑件的内应力，使塑件的生产做到优质高效率。温度调节系统在模具中的作用是至关重要的，尤其对厚壁塑件和平整度有要求的大型薄壁塑件来讲更为重要。质量优良的塑件应满足一下六方面的要求，即收缩率小，变形小，尺寸稳定，冲击强度高，耐应力开裂性好和表面粗糙度低。(1)冷却水孔数量尽可能多，尺寸尽可能的大，开设较多的小孔，通入恒定温度的水，其温度分布均匀，其型腔表面温度变化不大；同样的型腔由于水道数量减少，尺寸减少，是型腔表面的冷却温度出现梯度，使冷却不均匀。(2)冷却水孔至型腔表面为等距离，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面各处最好有相等的距离，当塑件壁厚不均匀时，厚壁处冷却水道要靠近型腔，间距要小。一般水孔边离型腔的距离大于 10mm，常用 1215mm。(3)浇口处加强冷却，普通熔融的塑料充填型腔的时候，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此浇口附近要加强冷却，通入冷水，而在温度低的外侧使经过热交换了的温水通过即可。(4)降低入水与出水的温度差，如果入水温度和出水温度差别太大时，使模具的温度分布不均，如果制品冷却速度不一样，就容易造成制品变形，特别是对流动距离很长的大型制品，塑温越流越低。(5)深型腔塑件的冷却，对于深型腔塑件，其型腔的冷却可采用在型腔板上开设水道的方法。(6)水道的开设应便于加工和清理，冷却水道要易于机械加工，便于清理。一般孔径设计为 812mm12。9.1 模具冷却系统的结构(1)冷却水道形式大体分为，沟道式冷却、管道式冷却和导热杆式冷却。本模具采用的是沟道式冷却。(2)冷却水道的连通方式有串联和并联两种。(3)型腔的冷却本模具采用的是沿型腔边缘设置若干并联或串联的循环水路。由于该塑件体积比较小，所以水道采用直水道直径为 8mm，其分布如下图：32西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）图 9.1 冷却管道分布3310 模具工作过程10 模具装配图

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