基于三维软件的插座上盖模具设计计算说明书

I 基于三维软件的插座上盖模具设计基于三维软件的插座上盖模具设计 摘要摘要：注射成型是材料成型的一部分，是塑料产品的成型中的一种及其重要 的方法。注塑成型模具设计的好坏,决定着注塑成型制件的质量优劣及成品率 高低,也就是说,是否能加工出优质价廉的塑料制件,在很大程度上要靠注塑成 型模具设计的合理性和先进性来保证. 本设计通过塑料成型工艺，塑料模具设计的正确分析。在设计模具决定 之前，应该综合考虑因素有，模板，前模，后模，后模块等。此外还有塑料 成型件直接接触的型腔与型芯，在一定温度下熔化在高温和压力下，所以必 须有一个合理的结构，强度和刚度，耐磨性和正确的几何形状，尺寸精度高， 表面粗糙度低。并设置合理的塑件的工艺参数。 本设计是以上盖设计模型，结合相关的理论知识，设计一套理论上可以 进行生产的上盖的模具。最后设计成果以一套 CAD 电子图档和设计说明书 的形式呈现。 关键词关键词：注塑、模具设计、型腔型芯 II DesignDesign ofof socketsocket upperupper covercover mouldmould basedbased onon threethree dimensionaldimensional softwaresoftware Abstract：Injection molding is a kind of important method of plastic molding, it is mainly suitable for thermoplastic plastic molding, can be a complicated shape of precision plastic forming parts. This topic is to plastic as a design model, the injection mold of the related knowledge as the basis, elaborated the design of plastic injection mould process. Through the analysis of the right of plastic molding process, a pair of plastic mould design. Decided to die in a geometric shape and size of components called molding parts, including former template template, front mould kernel, back, back mould kernel, back mould set piece of design. Molding parts in direct contact with the plastic at work, at a certain temperature melt under high temperature and high pressure, so there must be a reasonable structure, high strength and rigidity, good wear resistance, the correct geometry, high dimensional accuracy and low surface roughness. Important parts of the process parameters selection and calculation, and extrusion outfit, inject system and other structures of the design process. Should be according to the characteristics of the plastic molding parts, the design, the structure of the plastic parts, and use requirements, determine the overall distribution of cavity, choose the parting surface, determine the demoulding way, design pouring system, overflowing system, etc., and then according to the requirement of the machining process and assembly process for the structural design of molding parts, calculating the forming parts work, the key of forming parts strength and rigidity. Keywords: plastic mold、 injection molding、mold design. III 目录目录 第第 1 章章 绪论绪论1 1.1 模具工业在国民经济中的重要地位1 1.2 我国模具技术发展的趋势2 1.3 本次毕业设计研究目的及意义 3 第第 2 章章 塑件分析塑件分析4 2.1 塑件分析4 2.1.1 塑件的三维图.4 2.1.2 塑料名称.4 2.1.3 生产纲领.4 2.1.4 塑件分析.4 2.2 塑件结构分析4 2.2.1 开模方向.4 2.2.2 脱模斜度.5 2.2.3 分型面.5 2.2.4 收缩率5 2.2.5 零件壁厚.5 2.2.6 圆角.5 2.3 塑件体积及质量5 2.4ABS 的材料6 第第 3 章章 注射机的选择及校核注射机的选择及校核8 3.1 注射机的选择8 3.2 最大注射量校核10 3.3 锁模力的校核10 3.4 开模行程的校核11 第第 4 章章 模具的结构设计模具的结构设计12 4.1 模具的成型方法12 IV 4.2 模具的结构形式12 4.3 分型面的选择12 4.4 流道的设计13 4.5 浇口设计15 4.5.1 剪切速率的校核.16 4.5.2 主流道剪切速率校核.16 4.5.3 浇口剪切速率的校核.17 4.6 冷料穴的设计17 第第 5 章章 成型零部件设计成型零部件设计18 5.1 型腔和型芯工作尺寸计算18 5.2 型腔侧壁厚度计算20 第第 6 章章 推出机构的设计推出机构的设计22 第第 7 章章 合模导向机构设计合模导向机构设计24 第第 8 章章 温度调节系统设计温度调节系统设计26 8.1 对温度调节系统的要求26 8.2 设计原则26 8.3 冷却回路的尺寸确定27 8.4 冷却回路的总长度的计算27 8.5 冷却水体积流量的计算28 第第 9 章章 抽芯系统设计抽芯系统设计29 9.1 概念 .29 9.2 斜推杆的设计要点29 9.3 斜推杆倾斜角的确定30 第第 10 章章 模具工作原理说明模具工作原理说明32 第第 11 章章 三维设计三维设计34 结论结论40 致谢致谢41 V 参考文献参考文献42 1 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.1 模具工业在国民经济中的重要地位 模具是工业生产的基础工艺装备。在中国模具工业的振兴和发展，越来 越多的人所关注和重视。在电子，汽车，电机，电器，仪器，仪表，家用电 器，通讯产品，如 60 到 80%的零部件，都要依靠模具成型。具有高精度， 模具生产的零件的高复杂性，高一致性，高生产率和低消耗，是不能被其他 的加工和制造方法的匹配。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，一百倍。高和低的模具生产技术 水平，已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志，在很大程度上，决定 了产品的质量，效益和新产品的开发能力。 模具的具体形状的成型产品的使用有一定的形状和大小的工具。广泛应 用于各种材料加工行业提供各种模具。如砂模铸造金属的使用或压铸模具， 金属压力加工用锻模，冷卷，等各种模具。 对模具的要求是：全面生产尺寸精度，外观，物理性能等各方面都符合 产品的公共部门的要求。用于高效率和高自动化模具角度易于操作；从模具 制造，结构合理，易于制造的角度来看，成本低。 模具影响着产品的质量。首先，模具型腔的形状，尺寸，表面粗糙度， 分型面，到门和排气槽位置以及脱模方式等，对尺寸精度和形状的产品和零 件精度的物理性能，机械性能，电性能，和大小的内部应力和各向同性的， 外观质量，表面完成，气泡，凹陷，燃烧，银纹等都有十分重要的影响。第 二，在加工过程中，模具结构对运行影响很大难度。在大规模生产的塑料制 品，应尽量减少开模具的过程中，模具和零件的过程中，手工劳动，因此， 自动脱模机构，结合模型经常被用于自动化生产，确保产品能自动脱落，从 模具。产品附加的模具成本也可能会受到影响。当批量不大，模具上的零部 件成本占成本将会很大，这时应尽可能使用，结构合理、简单的模具，以降 低成本。 在现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备，先进的模具是必不可少 的，三个重要的因素，尤其是模具实现材料加工工艺的要求，使用塑料零件 和造型设计起着重要的作用。有效的自动设备也只能放在自动生产模具可能 2 发挥其作用，生产和更新是模具制造和更新的前提。由于产品品种和生产需 求量非常大，也提出了越来越高的要求，模具。因此促进模具的不断发展。 近年来，模具增长很快，效率高，自动化，大，小，精度高，在大比例 的模具生产模具的寿命。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分 为以下几个方面： 深化理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计，拥有经验丰 富的设计阶段逐步向技术设计理论的发展，使得产品的产量和质量有很大提 高。 效率高、自动化 大量用于各种高效率、自动化的模具结构。高速自动配合先进的模具成 型机械，提高产品质量，提高生产率，降低成本起到了很大的作用。 超小型高精度 然后，由于产品应用的扩大，出现了各种大，精度高，成型模具的寿命， 为了满足这些要求，开发了各种高强度，高硬度，高耐磨性和易加工，热处 理变形小，导热性，良好的成型材料。 创新的模具制造工艺 在模具制造过程，缩短模具制造周期，降低工作台，在模具加工技术的 提高，特别是异型模具加工 1.2 我国模具技术发展的趋势 随着高新技术如电子，信息的不断发展，提出以下我国模具技术的发展 趋势。 1、模具的 CAD / CAE / CAM 集成，立体化，智能化和网络化的方向发 展 2、模具制造的精度，效率高的方向发展，复杂的和多功能的 3、经济的快速模型制作技术的应用 4、特种加工技术的进一步发展 5、的研究和发展模具自动加工系统 6、模具材料及表面处理技术发展迅速 7、模具工业新技术，新思路和新模式逐渐获得批准 3 另一方面，随着先进制造技术的不断发展和提高模具行业作为一个整体， 在模具行业出现了一些新的设计，生产，管理理念和管理模式。主要包括： 适应柔性制造技术模具单件生产的特点；创造最佳的管理和精益生产效率； 提高并行工程的快速应变能力，虚拟制造和全球敏捷制造，网络制造等新的 生产模式；模具标准件的应用越来越广泛（模具和规范模具标准件的应用将 极大地影响模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造费用） 。广 泛使用的标准件，对生产劳动的合作模式划分的部分；适应可持续发展与绿 色设计与制造的环保要求，等 在塑件的注塑模具生产，是一种广泛使用的制造过程 1 。注射模的基 本原理是固体聚合物注入模腔熔融状态下，冷却后，然后是在模具。因此， 注塑模具的过程中涉及到灌浆期，冷阶段和射血期。通过成型周期主要决定 是注塑模具的工艺过程，冷却时间是最重要的一步。形成冷却时间确定塑件 的生产速度。很长一段时间，在现代工业中，具有很强的相关性的时间和成 本，更高的较长的生产成本。减少一部分的冷却时间将大大提高生产效率和 降低成本。所以在一个典型的形成过程，是理解和优化热传递非常重要。注 塑模具和注塑成型经济行为之间的热交换起着决定性的因素。 要达到稳定状态（即，当可释放）模型的热释放。需要时间来达到这种 状态被称为部分冷却或冻结时间。正确的冷却系统的设计必须使聚合塑料件 和模具之间的最佳传热。在传统的模具型腔和型芯，通过在直孔创建，然后 通过冷却剂引导聚合塑料多余的热量，可以减少冷却时间实现。这种加工孔 的方法依赖于通用的加工技术，如钻孔，但不是在复杂轮廓形状的通道或三 维空间的隐蔽部分的生产。 1.3 本次毕业设计研究目的及意义 1、调查研究中外文献检索和阅读能力； 2、综合运用专业理论和知识分析、解决实际问题的能力； 3、算与绘图的能力，包括使用计算机的能力； 4、模具设计方法和步骤，了解模具的加工工艺过程； 5、思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力； 6、计说明书（论文）的能力； 7、严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。 4 第第 2 2 章章 塑件分析塑件分析 2.1 塑件分析 2.1.1 塑件的三维图如图 2-1. 图图 2-1 塑件图三维图塑件图三维图 2.1.2 塑料名称 根据各材料的注塑性能及加工使用性能，综合市场价格，选择材料为 ABS。 2.1.3 生产纲领 因市场需求量大，大批量自动化生产。 2.1.4 塑件分析 是人们用手接触相当频繁的部件，对其有着较高的外观要求，要求表面 色泽均匀，成型收缩率小，制件成型后不能有明显色差、缩痕、熔接痕、污 点、银丝等缺陷，还需要有一定的手感。综合考虑选择 ABS。 2.2 塑件结构分析 该塑件是，对表面美观有一定要求，设计时要注意对外边面的处理。表 面圆角 5 度，壁厚 2mm 左右。 2.2.1 开模方向 由零件的二维图分析，作为外壳类产品，外表面的表面质量是比较重要 5 的，再根据模具的结构分析得到，产品的外表面应该在定模上，在产品的内 表面设置顶出机构，所以开模方向应沿零件的 Z 轴。 2.2.2 脱模斜度 根据产品的外型，结合产品的工作条件、工艺特点，为提高产品的生产 效率和表面质量，因此根据模具设计与制造简明手册查得：所以脱模斜 度设置为 1。 2.2.3 分型面 结合零件的使用要求，应保证其外表面的注塑质量，零件的内表面应留 在动模侧，开模的时候，零件的外表面应与定模分离，所以零件的分型面应 设置在沿零件的外表面上，并根据流道等条件进行设置，具体设定在后文中 表述。 2.2.4 收缩率 在设计本产品时，结合产品的结构工艺特点和材料的特性，在本设计中， ABS 的收缩率一般为 0.5% 2.2.5 零件壁厚 本产品的壁厚设置为 2mm，是根据产品的工作要求和 ABS 的化学和流 动特性确定的。 2.2.6 圆角 塑件底面与面之间一般应采用圆弧过渡，这样不仅可以避免塑件尖角处 的应力集中提高塑件强度，而且可以改善物料的流动状态，降低充模阻力， 便于充模。另外，塑件转角处的圆角对应于模具上的圆角，有时可便于模具 的加工制造及模具强度的提高，避免模具在淬火或使用时应力裂开。 塑件转角处的圆角半径通常不要小于 0.5 到 2mm，在不影响塑件使用的 前提下应尽量取大些，综合考虑以上的各种因素后，确定塑件的圆角半径为 2mm。 2.3 塑件体积及质量 通过使用软件软件实体造型后知体积为 16.3cm3，材料密度取 1.46g/cm3，塑件质量：20g。 6 2.4ABS 的材料 ABS 成型性能主要有： 一般性能 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 7.77 左右，吸水率低。ABS 同其他材料的结合性好， 易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS 的氧指数为 1820，属易燃聚合物， 火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的臭味。 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。 ABS 的耐蠕变性比 PSF 及 PC 大，但比 PA 及 POM 小。ABS 的 弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS 的力学性能受温度的影响较大。 热学性能 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。 电学性能 ABS 的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大 多数环境下使用。 环境性能 ABS 不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代 烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS 的耐候性差，在紫外 光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。 ABS 塑料的加工性能 ABS 同 PS 一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方 法加工。 ABS 的熔体流动性比 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。 ABS 的热稳定性好，不易出现 降解现象。ABS 的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条 件为温度 8085，时间 24h；对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温 7 度 7080，时间 1818h。ABS 制品在加工中易产生内应力，内应力的大小 可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行 退火处理，具体条件为放于 7080的热风循环干燥箱内 24h，再冷却至室 温即可。23 塑件材料成型条件 确定注射工艺条件时，需要根据塑料品种选择适当的工艺参数，知道了 塑料的工艺参数还能选择合适的注射机，使机型的规格大小及性能参数的范 围尽量与注射工艺参数接近，只有这样才能在保证制品质量的前提下，获得 最高的生产效率和经济效益。 表表 2-1ABS 的注射工艺参数的注射工艺参数 料筒温度注射机类 型 预热温度喷嘴温度 前段后段 模具温度 柱塞式60751601701701901401602060 表表 2-2ABS 的注射工艺参数的注射工艺参数 注射压力 Mpa 成型时 间 S 冷却时间 S 成型周期 S 后处理介质后处理温 度 后处理时 间 S 60100154515304090热水浴或 鼓风烘箱 7024 表表 2-3ABS 的热处理条件的热处理条件 塑料热处理介质处理温度制件厚度 mm处理时间 min 6070 6 3060ABS空气或水 7077 7 120360 8 第第 3 3 章章 注射机的选择及校核注射机的选择及校核 3.1 注射机的选择 设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的 模具，应了解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁 模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模 板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。 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,注塑成型过程所需要的时间称为装置所能达到的最大注射量,反映了 注塑机的加工能力。 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。 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 3-1 所示。 表表 3-1 注射速率注射速率 注射量/CM125250500100020004000600010000 注射速率/CM/S125200333570890133016002000 注射时间/S11.251.51.752.2533.755 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. 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. 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. 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. 9 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. 由给出的工件可称得工件的质量为 20g，一模四腔总重为 80g，可计算 浇注系统的体积为 3 15cm 所以： (3-1) 3 3 74.56 41 . 1 80 cm cm g gm V 塑件 浇塑件总 VVV 3 74.71 1574.56 cm 选择螺杆式注塑机的型号为：XS-ZY-125，其主要技术参数如下表 3-2： 表表 3-2 注射机参数注射机参数 注塑机型号XS-ZY- 额定注射量125cm3 螺杆（柱塞）直径42mm 注射压力120Mpa 注射行程115mm 注射方式螺杆式 锁模力900KN 最大成型面积320cm2 最大开合模行程300mm 模具最大厚度300mm 模具最小厚度200mm 喷嘴圆弧半径R12mm 喷嘴孔直径4mm 顶出形式两侧设有顶杆，机械顶出 动、定模固定板尺寸330X440mm 拉杆空间260X290mm 合模方式液压-机械 压力6.5Mpa 10 续续：表表 3-2 注射机参数注射机参数 电动机功率11KW 加热功率6KW 机器外形尺寸3340X850X1550mm 3.2 最大注射量校核 注射机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及流口凝料和 飞边） ，通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量 80%， 所以，选用的注塑机最大注塑量应 浇塑件机 VVV8 . 0 式中注塑机的最大注塑量：单位 机 V 3 cm 注塑机的体积，单位 塑料 V 3 cm 该产品：V 塑件=71.74 3 cm 浇注系统体积，单位 浇 V 3 cm 该产品：=15 浇 V 3 cm 故 (3-2) 3 118 8.0 1574.71 8.0 cm VV V 浇塑件 机 确定的注塑机注塑量为：118。所以，满足要求。 3 cm 3.3 锁模力的校核 注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素， 其数值越大，需要的锁模力也就越大。注射成型时，模具所需的锁模力与塑 件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现 溢料现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的 投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模离 锁机 FAP模 熔融型料在型腔内的压力（70100 Mpa）80 模 P 塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和：计算为 9782 A 2 mm 注塑机的额定锁模力 锁机 F 故 锁机 FAP模 = (3-3) )(665978268KN 所以选定的注塑机为：900（KN）满足条件 11 3.4 开模行程的校核 注射机开模行程是有限的，开模行程应该满足分开模具取出塑件的需要。 因此，塑料注射成型机的最大开模距离必须大于取出塑件所需的开幕距离。 为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的凝料，对于双分型面注射模 具，需要满足下式： (3-4) 最小模机 HHSmmHH105 21 因为）（ 最小模机 200245300HHS mm255 (3-5) mmHH1611012535105 21 H1推出距离 单位 mm H2包括注射系统在内的塑件高度 单位 mm S机注射机最大开模行程 小于注射机最大开合模行程，故满足要求。 12 第第 4 4 章章 模具的结构设计模具的结构设计 4.1 模具的成形方法 塑件采用注射成形法生产.为保证塑件表面质量,使用点侧口成形,因此模 具应为单分形面注射模. 4.2 模具的结构形式 我国目前标准化注射模零件的国家标准有 12 个，分中小型模架 （GB/T12556.190）和大型模架 （GB/T12555.190）两种。 中小型模 架标准中规定，模架的周界尺寸范围为：560mmx900mm，并规定模架 的形式为品种型号.塑料注射中小型模架标准 GB/T12556.1-12556.2-90.其组合 形式有 A1,A2,A3,A4 四种,根据条件选用 A3.其结构形式如下图 4-1。 图图 4-1 模架模架 4.3 分型面的选择 分型面是模具结构中的基准面，选择模具分型面时通常考虑如下有关问 题： 1、根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置； 2、塑件的生产批量； 3、结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置； 4、型腔的溢流和排气条件； 5、模具加工的工艺性。 分析零件特点后，发现零件的外表面有比较高的精度要求，且经过分析， 13 模具浇注是使用侧浇口，所以决定分型面沿零件的外表面。如图 4-2 所示： 图图 4-2 零件分型面零件分型面 4.4 流道的设计 1、主流道 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的 塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。在卧式注射机上主流道 垂直于分型面，为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，主流道通常设计在主 流道衬套（口套）中，为了方便注射，主流道始端的球面必须比注射机的喷 嘴圆弧半径大 12mm，防止主流道口部积存凝料而影响脱模，通常将主流道 小端直径设计的比喷嘴孔直径大 0.52mm。其中，浇口套主流道大端直径 D 应尽量选得小些。如果 D 过大模腔内部压力对浇口套的反作用也将按比例 增大，到达一定程度浇口套容易从模体中弹出。 = 9.74(mm) (4-1) 5 . 2 9544 K V D 式中 D主流道大头直径（mm） V流经主流道的熔体体积 K因熔体材料而异的常数 如图 4-3 所示为主流道各部尺寸： 14 图图 4-3 主流道主流道 主流道的大头直径确定为 9.74mm，因为小端直径比注射机喷嘴直径大 （0.5-1）mm，由上知注射机喷嘴直径 5mm，所以可得主流道小端直径为 6mm，主流道锥度一般取，根据设计计算可知锥度为 2o,所以符合主 42 流道的选取范围。 2、分流道的设计 分流道的截面形状有：圆形、梯形、u 形、半圆形、矩形；由于分流道 中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，所 以分流道的表面粗糙度不能太小，取为1.6mm;分流道可以开设在动、定 a R 模分型面的两侧或任意一侧，考虑到加工简单，热量损失与压力损失都不大， 所以分流道采用半圆截面流道,其半径为 3-10 mm. 由文献分流道直径的计算： (5-2)(2 . 3 73 240180 73 44 mm LW D 式中 D各级分浇道的直径（mm） W流经该分流道的熔体重量（g） L流过 W 熔体的分流道长度（mm） 分流道如图 4-4。 15 图图 4-4 分分流道流道 4.5 浇口设计 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，浇口是连 接分流道与型腔的通道，它是浇注系统最关键的部分，它的形状、尺寸、位 置对塑件的质量有着很大的影响。它的作用主要有以下两个：一是作为塑料 熔体的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。 常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、点浇口等。由于不同的浇口形式 对塑料熔体的充型特性、成型质量及塑件的性能会产生不同的影响。而各种 塑料因其性能的差异对于不同的浇口形式也会有不同的适应性。 在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它一般根据下述几项原 则来参考： 尽量缩短流动距离； 浇口应开设在塑件壁最厚处； 必须尽量减少或避免熔接痕； 应有利于型腔中气体的排除； 考虑分子定向的影响； 避免产生喷射和蠕动； 不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口； 浇口位置的选择应注意塑件外观质量。 本设计选择侧交口。如图 4-5。 图图 4-5 浇口浇口 16 定位环及浇口套如图 4-6、图 4-7。 图图 4-6 定位环定位环 图图 4-7 浇口套浇口套 4.5.1 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=5.810 510 S、浇口的剪切速率 R=10 10 S时，所成型的塑件 231451 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： 3 3 . 3 n v R q R 式中 q 体积流量（CM /S） ；R 浇注系统断面当量半径 v 3 3 n （CM） 。 4.5.2 主流道剪切速率校核 Q=0.8Q/T =338.21.5=225.5（CM /S） 主v公 3 T 注射时间：T=2.5（S） ； 17 R 主流道的平均当量截面半径：R =0.538（CM） nn 4 21 dd d 主流道小端直径， d =0.63（mm） ； d主流道大端直径， 112 d=9.74（mm） 2 R= 3.1158.9/(3.140.2783)=1.4710 S 主 3 3 . 3 n v R q 31 510 1.4710 510 (满足条件) 233 4.5.3 浇口剪切速率的校核 R= =3.67152/(3.140.423)=1.45103 S 浇 3 3 . 3 n v R q 1 其中：浇口面积 S=/4(D22-D12),当量面积 S=R所以 R=7mm。 2 当n当n 单从计算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比较特殊，为一模 4 腔， 无分流道，压力损失少，进料速度快，成型比较容易， ，传递压力好，所以 浇口的剪切速率是合适的。 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。 4.6 冷料穴设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕 集料流前锋的“冷料” ，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又 能将主流道的凝料拉出。冷料穴的直径宜大于主流道大端直径，长度约为主 流道大端直径。 图图 4-8 冷料穴冷料穴 18 第第 5 5 章章 成型零部件设计成型零部件设计 本成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公 差和平均磨损量来进行计算。查表得 ABS 收缩率为 Q=0.5%，故平均收缩率 为 Qcp=0.5%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取 z=/3。 5.1 型腔和型芯工作尺寸计算 在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸 及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部 件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影 响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。 由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有 一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大 多凭经验决定） ，这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺 寸。 塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引 起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定 ABS 材料的平均收缩率为 0.5%，计算模具成型零部件工作尺寸的公式为： BBA005.0 式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 塑件在常温下实际尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的 1/31/4，或取 IT78 级 作为模具制造公差。在此取 IT8 级，型芯工作尺寸公差取 IT7 级。模具型腔 的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差 为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见 图纸。 型腔径向尺寸已知在规定条件下的平均收缩率 S，塑件的基本尺寸 Ls 是最大的尺寸，其公差为负偏差，因此塑件平均尺寸为 Ls-，模具型腔 的基本尺寸 Lm 是最小尺寸，公差为正偏差，型腔的平均尺寸为 Lm+z/2。 型腔的平均磨损量为 c/2，如以 Lm +Z 表示型腔尺寸, ABS 平均收缩率 19 S=0.5%. 1、型腔尺寸 型腔尺寸是成型塑件外形的模具尺寸，塑件外形径向、高度尺寸公 差. 型腔在使用过程中因磨损会使其尺寸逐渐增大，为使模具留有修模的余地， 在设计模具时，型腔尺寸尽量去下限尺寸。 型腔径向尺寸的计算公式 （5- z z 0 s0m 4 3 s1 LL 1） 式中： Lm模具型腔的径向公称尺寸（mm） ； S塑料的平均收缩率（%） ； 塑件外形的径向公称尺寸（mm） ； s L 型腔深度方向尺寸的计算公式 （5- z z sm HsH 0 0 3 2 1 2） 式中： Hm凹模深度公称尺寸（mm） ； Hs塑件凸起部分的高度公称尺寸（mm） 。 2、型芯尺寸 型芯是成型塑件内形的模具零件，凸模在使用过程中因磨损会使其尺寸 逐渐减少，为使模具留有修模余地，在设计模具时，凸模尺寸尽量去上限尺 寸，制造公差取下偏差。 型芯径向尺寸计算公式 （5- 0 s 0 m 4 3 ls1l z z 3） 式中： l m凸模径向公称尺寸（mm） ； ls 塑件内表面径向公称尺寸（mm） ； 3、中心距尺 塑件上凸台之间、凹槽之间或凸台与凹槽之间中心线的距离称为中心距。 20 由于中心距的公差都是双向等值公差，同时磨损结果不会使中心距尺寸发生 变化，因此在计算时不必考虑磨损量。 中心距尺寸计算公式 （5- 2 s1 2 z s z m CC 4） 式中： Cm 模具中心距基本尺寸（mm） ； Cs 件中心距基本尺寸（mm） 计算所需公差查表 5-1 表表 5-1 塑件尺寸公差塑件尺寸公差 表表 5-4 型芯型腔尺寸型芯型腔尺寸 位置塑件尺寸公式结果 21 50.84 18 . 0 0 98.51 型腔径向 尺寸46.08 z z 0 s0m 4 3 s1 LL 16. 0 . 0 14.47 47.08 0 16 . 0 81.48 型芯径向 尺寸42.32 0 s 0 m 4 3 ls1l z z 0 16 . 0 91.43 19.66 11 . 0 0 37.19 型腔高度 7.14 z z sm HsH 0 0 3 2 1 07 . 0 0 07 . 7 续表续表 5-4 型芯型腔尺寸型芯型腔尺寸 17.48 0 01 . 0 81.17 型芯高度 5.26 0 s 0 m 3 2 hs1h z z 0 07 . 0 31 . 5 26.3026.430.22 10.2610.310.12 中心距 4.08 2 s1 2 z s z m CC 4.100.09 5.2 型腔侧壁厚度计算 1、凹模型腔侧壁厚度计算 凹模型腔为组合式型腔，按强度条件计算公式 SR-r=r(/-2p)1/2-1 进行计算。 式中各参数分别为： p=50Mpa(选定值)；=0.05mm；=160MPa；r=28mm SR-r=-1）（ p2 r 2 1 =1 100160 160 14 16.8mm 一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚 度为 17。 2、凹模底板厚度计算 按强度条件计算，型腔地板厚为： p=50Mpa；r=28mm；=160MPa h 2 1 2 pr22 . 1 ）（ 22 2 1 2 160 285022 . 1 ）（ 17.3mm 一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚 度为 18mm。 23 第第 6 6 章章 推出机构的设计推出机构的设计 推出结构由推出、复位、导向三大部分组成。本设计塑件脱模依靠注射 机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件自动脱模。 推出机构设计原则： 1、设计的推出机构应尽量使塑件留于动模一侧 2、塑件在推出时不发生变形和损坏 3、不损坏塑件的外观质量 4、合模时推出机构正确复位 5、在推出和复位的过程中，结构应尽量简单，动作可靠、灵活，制造 容易。 推件力是将制品因收缩对型芯的摩擦力和大气压力。 FtAp(cos-sin)+qA1 （6- 1） 式中，A塑件包络型芯的面积 p塑件对型芯单位面积上的包紧力，P 取 0.81071.2107 帕； 脱模斜度；ABS5 q大气压力 0.09 兆帕 塑件对钢的摩擦系数，约为 0.10.3； A1制件垂直于脱模方向的投影面积（2） 。 则，A2982 A160.76cm2 带入数据得 Ft814.34N 顶杆直径 根据压杆稳定公式计算出顶杆直径： d=L2F/nE1/4 m （6- 2） 式中：安全系数，常取 =1.5； L顶杆的长度 m； n顶杆数目。 代入数据得：d=5 24 顶杆直径的强度校核公式： =4F/nd2 （6- 3） 式中, 顶杆材料的许用应力 Mpa； 顶杆反受的应力 Mpa。 代入数据得: =814.34/(83.1442)=8.10Mpa 所以，顶杆强度符合要求。 推杆顶出机构如图所示，圆柱形状的推杆和推杆孔最容易加工，而且很 容易保证其配合精度，容易保证其互换性，并且容易更换，而且它还具有滑 动阻力小，不容易卡滞等优点。 图图 6-1 推杆顶出机构推杆顶出机构 25 图图 6-2 顶杆顶杆 26 第第 7 7 章章 合模导向机构设计合模导向机构设计 导向机构是保证动模和定模上下模合模时，正确定位和导向的零件。合 模导向机构主要有导柱导向和锥面定位，本设计采用导柱导向定位。导向机 构除了有定位和导向作用外，还要承受一定的侧向压力。塑料熔体在充型过 程中可能产生单面侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了 一定的侧向压力，从保证模具的正常工作。导柱的结构形式可采用带头导柱 和有肩导柱，导柱导面部分长度比凸模端面高出 812，以避免出现导柱 未导正方向而型芯先进入型腔。导柱材料采用 T10，HRC5055，导柱固定 部分表面粗糙度 Ra 为 0.8m，导向部分 Ra 为 0.80.4m，本设计采用 2 根导柱，固定端与模板间采用 H7/m6 导套常采用 T10A，型导套，采用 H7/m6 配合镶入模板。具体结构如 下图所示： 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、导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，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/k6；导套外径的配合精度采取 H7/k6。 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。 27 图图 7-1 导柱导柱 28 第第 8 8 章章 温度调节系统设计温度调节系统设计 模具成型过程中，模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型 周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形大，并且还 容易造成溢料和粘膜；模具温度过低，则熔体流动性差，塑料轮廓不清晰， 表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时，型芯和型腔温 差过大，塑料收缩不均匀，导致塑料翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精 度。综上所述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。ABS 推荐的成型温度为 160-220，模具温度为 4080。 8.1 对温度调节系统的要求 1、根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式； 2、希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量； 3、采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好； 4、温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉； 5、从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。 8.2 设计原则 1、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡； 2、冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好； 3、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等， 经验表明，冷却水管中心距 B 大约为 2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制 件壁的距离为 0.81.5B。最小不要小于 10。 4、浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳； 5、应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过 5 6、冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度 方向开设水孔。 7、合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的 其他机构发生干涉。 29 本设计采用采用环绕式冷却水分布 8.3 冷却回路的尺寸确定 冷却回路所需的总面积计算 冷却回路所需总表面积可按下式计算 (8-1) 2 3 023 . 0 30200 7 . 363600 102 . 4125 3600 m Mq A WM 式中 冷却回路总表面积，A 2 m M 单位时间内注入模具中树脂的质量 kg/h 单位质量树脂在模具内释放的热量 J/kg，q 冷却水的表面传热