精品毕业论文防护罩成型模具的设计

1 目目 录录 第第 1 1 章章塑件工艺分析塑件工艺分析9 第第 1.11.1 节节塑件分析塑件分析9 1.1.11.1.1、塑件三维立体图及二维工作图：、塑件三维立体图及二维工作图：9 1.1.21.1.2 塑件工艺分析塑件工艺分析.10 第第 1.21.2 节节 防护罩原料（丙烯腈防护罩原料（丙烯腈丁二烯丁二烯苯乙烯共聚物）的物料性能、成型性能与苯乙烯共聚物）的物料性能、成型性能与 工艺参数工艺参数11 1.2.1ABS 的性能的性能.11 1.2.2 ABS 塑料的成型加工性能塑料的成型加工性能.13 1.2.3 （ABS）的注射成型工艺参数（）的注射成型工艺参数（P63）15 第第 2 2 章章 注塑设备选择注塑设备选择17 第第 2.12.1 节节估算塑件体积估算塑件体积17 第第 2.22.2 节节选择注射机选择注射机17 第 3 章浇注系统的设计浇注系统的设计20 第第 3.13.1 节节 流道设计流道设计20 3.1.13.1.1 主流道设计主流道设计.20 3.1.23.1.2 分流道设计分流道设计.21 第第 3.23.2 节节 冷料井的设计冷料井的设计22 第第 4 4 章章 成型零件的设计与计算成型零件的设计与计算24 第第 4.14.1 节节型腔的径向尺寸与深度型腔的径向尺寸与深度24 4.1.14.1.1、凹模尺寸计算：、凹模尺寸计算：24 第第 4.24.2 节节型芯的径向尺寸与深度型芯的径向尺寸与深度25 4.2.14.2.1、凸模尺寸的计算：、凸模尺寸的计算：25 4.2.24.2.2、对于塑件、对于塑件 2 . 1 0 4 . 48 尺寸的凸模深度尺寸：尺寸的凸模深度尺寸： .25 第第 4.34.3 节节 模具型腔侧壁和底板厚度的计算模具型腔侧壁和底板厚度的计算25 4.3.14.3.1、成型零件材料选择。、成型零件材料选择。25 4.3.24.3.2、对型腔厚度分别作强度和刚度计算、对型腔厚度分别作强度和刚度计算25 第第 5 5 章章 合模导向机构设计合模导向机构设计28 2 第第 5.1 节节 导向与定位机构设计导向与定位机构设计.28 5.1.15.1.1、导向机构的功用、导向机构的功用28 5.1.25.1.2、导向机构结构及设计、导向机构结构及设计28 5.1.35.1.3、定位机构设计、定位机构设计28 5.1.45.1.4、导柱的设计、导柱的设计28 第第 6 6 章章 脱模机构设计脱模机构设计29 第第 6.16.1 节节脱模机构设计脱模机构设计29 6.1.16.1.1、设计原则、设计原则29 6.1.26.1.2、脱模机构设计：、脱模机构设计：30 第第 7 7 章章 侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构的设计30 第第 7.17.1 节节 侧向分型与抽芯机构的分类（侧向分型与抽芯机构的分类（P164P164）30 第第 7.27.2 节节 抽芯力计算抽芯力计算31 第第 7.37.3 节节 抽芯距计算抽芯距计算31 第第 7.47.4 节节 斜导柱分型抽芯机构斜导柱分型抽芯机构32 第第 7.4.17.4.1 节节 斜导柱的设计斜导柱的设计32 第第 7.4.27.4.2 节节 滑块与导滑槽的设计滑块与导滑槽的设计33 第第 8 8 章章 注塑机参数校核注塑机参数校核34 第第 8.18.1 节节 最大注射压力的校核最大注射压力的校核34 第第 8.28.2 节节 最大注塑量校核最大注塑量校核34 第第 8.38.3 节节 节锁模力校核节锁模力校核35 第第 8.48.4 节节 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核模具与注塑机安装部分相关尺寸校核35 8.4.18.4.1、高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合：、高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合：35 8.4.28.4.2、模具闭合高度校核：、模具闭合高度校核：35 8.4.38.4.3、开模行程校核：、开模行程校核：36 第第 9 章章 温度调节系统的设计温度调节系统的设计37 第第 9.19.1 节节 模具冷却系统的设计模具冷却系统的设计37 第第 9.2 节节模具加热系统的设计模具加热系统的设计39 第第 10 章章 模模 具具 的的 装装 配配39 第第 10.210.2 节节 模具的装配程序模具的装配程序40 第第 10.210.2 节节 模具零件的装配工艺模具零件的装配工艺41 3 第第 1111 章章 注塑机与模具的关系注塑机与模具的关系42 第第 11.111.1 节节 注塑机与模具的关系注塑机与模具的关系42 第第 11.1.111.1.1 节、注塑时，防护罩模具腔压力的计算节、注塑时，防护罩模具腔压力的计算：42 11.1.211.1.2、注塑机模座行程及间距和模具闭和高度的关系、注塑机模座行程及间距和模具闭和高度的关系43 11.1.311.1.3、注塑机顶出装置和注塑模具顶出机构的关系、注塑机顶出装置和注塑模具顶出机构的关系43 11.1.411.1.4 模具在注塑机上的安装与调试模具在注塑机上的安装与调试.44 第第 1212 章章 设设 计计 总总 结结48 参参 考考 资资 料料 49 致 谢50 4 摘摘 要要 本文介绍了生产塑料模具中防护罩塑件分析的模具设计。同时 还介绍了在设计注塑模时的技术、理论、方法以及其他相关知识。 模具的设计是利用辅助设计软件 AutoCAD（版本 2004.0）进行设 计的。绘制了模具装配图、型腔、型芯及重要零部件零件图。详细 分析了塑件模具的制作过程，模具结构形式的确定、注塑机类型的 选择、分型面的确定、浇注系统的设计、注塑机的选择、一些主要 零件的设计（导柱、导滑槽、斜紧块、滑块定位装置的设计）脱模 结构的设计等. 在设计中附有大量的模具结构图和模具局部图，还有通过 UG 软件画出它的三维立体图，这就帮助评省老师更易看到设计者所设 计的内容的难易程度。文字大约有 18000 字，已详细地说明设计的 全过程。但本人是初次设计，有很多的错误和不足，敬请谅解。 关键词：关键词：A、塑料注射模、塑料注射模 B、设计、设计 C、防护罩、防护罩 5 前前 言言 一、一、 我国模具工业特点与基本状况我国模具工业特点与基本状况 现代模具行业是技术、资金密集型的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业 服务的同时，也直接为高新技术产业服务。由于模具生产要采用一系列高新技术，如 CAD/CAE/CAM/CAPP 等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成 型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工技术等等，因此，模具工业已成为高新技术 产业的一个重要组成部分，有人说，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技 术水平的高低，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，因此已成为 衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 模具不是批量生产的产品。它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。就模具行业来 说，引进国外先进技术，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主要是引 进已经商品化了的 CAD/ CAM /CAE 软件和精密加工设备等。模具的 CAD/CAE/CAM 涉及面广、 集多种学科与工程技术于一体，是综合型、技术密集型产品。如塑料模具的 CAE 技术要利 用高分子材料学、流变学、传热学、计算力学、计算机图形学等知识，涉及的领域还包括 声波及电磁场、温度场等各类物理场，通过工程分析、来建立塑料成型的数学和物理模型， 构造有效的数值计算方法，实现成型过程的动态仿真分析。现代化的模具要实现数字化设 计、数字化制造、数字化管理、数字化生产流程。这些模具的数字化代表了现代模具的一 个方面，没有模具的数字化，就没有现代模具。模具的 CAD/CAE/CAM 技术日新月异，重要 的工作是后续对人员的培训和对于引进的软件进行二次开发。像我们熟知的 CIMATRON 公 6 司不但在塑料模具的 CAD/ CAM 软件上在中国保持其市场占有率并且在扩大，而且在冲压 模具、多成份橡胶制鞋模具等领域开拓，也将大显身手；开发 FUTABA、LKM、MISUMI 标准 模架数据库的工作也已提上日程。这是为模具行业服务的具体体现。 二、我国模具工业基本状况简介二、我国模具工业基本状况简介 我国模具工业近年来发展很快，据不完全统计，2003 年我国模具生产厂点约有万 多家，从业人员约 50 多万人，2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订 单充足，任务饱满，2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 18.13 亿 美元，出口模具 4.91 亿美元，分别比 2003 年增长 18%、32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为 3.69:1，进出 口相抵后的进净口达 13.2 亿美元，为净进口量较大的国家。 在万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模 具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余都是小型企业，多数只有几十名职工，百十 万产值，自有资金有限，靠自我发展很困难。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步 伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于 一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加，能力提高较快；“三资“ 及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。2004 年模具行业还显现另外两个特 点，一是各地政府对模具工业的发展进一步关注。许多地方政府进一步认识到模具工业对 发展制造业的重要意义，因此加强了模具工业园区的建设。已有的园区进一步扩大，如宁 波余姚、宁海和苏州昆山等模具园区都有所扩大；新的模具工业园区正在加紧建设，如重 庆、大连、深圳市等已建立模具园区；另外沈阳、西安、成都、上海、宁波北仑、浙江黄 岩等地都在积极筹备建立模具园区，以利带动地区模具及相关产业链乃至制造业的发展， 7 有些高科园内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区就有 40 多家模具企业。 二是外资及社会投资模具产业增长显著。许多地方加强了吸引外资及合资投入模具工业的 工作，特别是在高新技术园区和工业园区，外资、合资模具企业进一步增加，如苏州昆山 模具园区，60%以上是外资企业。大连模具园区到日本、韩国招商。而有些地区高科技园 内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区有 40 多家模具企业。由于汽车产业发展的 拉动，社会投资模具产业有所加强，如五粮液集团投资 5 亿元建立汽车模具生产厂，比亚 迪公司投资 2 亿元建立了北京汽车模具公司，等等。 落后和差距主要表现在下列几方面 （1）总量供不应求、产品结构不够合理 其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率严重不足，大量进口。国内模具总量中 属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例不足 30%，国外在 50%以上。 （2）企业组织结构都不够合理。 我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂） ，自产自配比例高达 60% 左右，国外 70%以上是商品模具；专业模具厂也大多数是“大而全 “、“小而全“的组织形 式，国外模具企业是“大而专“、“大而精“。2004 年中国模协在德国访问时，从德国工、 模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约 5000 家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有 90 家，这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 （3） 工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低，技术结构、模具产品水平比国际 水平低许多。而模具生产周期却要比国际水平长许多。 8 产品水平低主要表现在对后续使用模具制造制件的工艺（如冲压工艺）理解上，在模 具设计上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上等。现代模具行业 是技术密集型、资金密集型的产业，由于模具行业是微利行业，因而总体来看模具行业在 科研开发和技术攻关方面投入太少，至使科技进步的步伐跟不上模具市场的需要。虽然国 内许多企业已引进了不少国外先进设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特 别是设备数控率和 CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等方面原因， 引进设备不配套、设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低，开发能力较差，科 研开发及技术攻关方面投入太少。不重视产品开发，在市场经济中常处于被动地位。 （4）技术人才严重不足，经济效益欠佳。随着时代的进步和技术的发展，能掌握和 运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计异常短缺，高级钳工及企业管理人才也 非常紧缺。我国模具企业技术人员比例低，水平也较低，我国每个职工平均每年创造模具 产值约合 1 万美元左右，国外模具工业发达国家大多 1520 万美元，有的达到 2530 万美元。我国模具企业大都微利，缺乏后劲。 （5）与国际水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现， 管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式，真正实现现代化企 业管理的还不多。信息化、数字化管理在模具企业应用现在刚刚开始。 （6）专业化、标准化、商品化的程度低，协作差。 由于长期以来受“大而全“小而全“影响，模具专业化生产水平低，专业化分工不细， 商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 40%左右，其余为自产自用。 模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务。与国际水平相比要落后许多。 9 模具标准化水平低， 模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特别是 对模具制造周期有很大影响。 近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长 寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大； 专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快 等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部 地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江 苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 据介绍，目前中国汽车模具潜在市场十分巨大。质量好的冲压模具在汽车整车等行 业供不应求；压铸模具在汽车零部件、装备制造业等行业需求激增；注塑模具在家用电器 等行业发展潜力也很大。另外，特种模具也有较大的发展前景。 10 第第 1 1 章章 塑件工艺分析塑件工艺分析 第第 1.11.1 节节 塑件分析塑件分析 1.1.11.1.1、塑件三维立体图及二维工作图：、塑件三维立体图及二维工作图： 防护罩二维图防护罩二维图 11 图（1.1） 1.1.21.1.2 塑件工艺分析塑件工艺分析 防护罩选择的材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS） ，该产品在使用过程中需 要经常接触，为防止防护罩磨损因此塑件的厚度必须均匀，如果可能的话，应没有接触痕， 不充分熔合的熔接痕易于形成薄弱的部位，所以要尽量避免。 12 第第 1.21.2 节节 防护罩原料（丙烯腈防护罩原料（丙烯腈丁二烯丁二烯苯乙烯共聚物）的苯乙烯共聚物）的 物料性能、成型性能与工艺参数物料性能、成型性能与工艺参数 化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS 为丙烯腈 A、丁二烯 B 和苯乙烯 S 三种单体共聚而成的聚合物，简称 ABS。每种 单体都具有不同特性，从形态上看，ABS 是非结晶性材料。这就决定了 ABS 材料的耐低温 性、抗冲击性，外观特性，低蠕变性，优异的尺寸稳定性及易加工性等多种特性。且表面 硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变 ABS 的各种性能，故 ABS 工程塑料具有广泛用途。合成的 ABS 有中冲击型、高冲击型、超高冲击型及耐热型四 类。由于其具有韧、刚、硬的优点，应用范围已远远超过 PS，成为一种独立的塑料品种。 ABS 既可用于普通塑料又可用于工程塑料。 1.2.11.2.1 ABSABS 的性能的性能 1、一般性能 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。 13 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%0.7%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 34 38mN/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。 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。即使 ABS 制品 被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS 的耐磨性能优良，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 的蠕变性比 PSF 及 PC 大，但比 PA 和 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。 3、热学性能 ABS 属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差；热稳定不太好，耐 候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为 70107，制品经退火处理后还可提高 10 左右。对温度，剪切速率都比较敏感；ABS 在40时仍能表现出一定的韧性，可在 - 40到 80的温度范围内长期使用。 14 4、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 1.2.21.2.2 ABSABS 塑料的成型加工性能塑料的成型加工性能 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 具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可 电镀成多种色泽。比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定，表面光 泽。 ABS 的热稳定性好，不易出现热降解现象。ABS 的吸水性较高，加工前应进行干燥处 理。一般制品的干燥条件为 80-85，2-4 小时；对特殊要求的制品（如电镀），则需 70-80，10-18 小时。 ABS 制品在加工中易产生内应力，如应力太大或制品对应力开裂绝对禁止，应进行 退火处理，具体方法是制品置于 70-80的热风循环干燥箱内 2-4 小时，再冷却到室温 即可。 ABS 可用注塑、挤出、压延、吸塑及吹塑等方法成型，并以注塑法最广，挤出法次之。 15 ABS 工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐 磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS 树脂耐水、无机盐、碱和 酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS 工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。ABS 的“阻燃添加剂” 对 ABS 塑料具有较好阻燃作用的主要有磷系、卤系有机物及某些无机化合物，其中无机 阻燃剂在 ABS 中添加量需要达到 40%以上才有较明显的效果，同时由于其添加量大，因此 会严重损害 ABS 的物理力学性能。而磷系阻燃剂品种、数量较少，且多数又为液体和低熔 点化合物，不适用于 ABS 的造粒加工工艺。因此，当前对于 ABS 的阻燃体系主要采用卤系 阻燃剂，其中阻燃效果最好的为含溴有机化合物，如十溴联苯醚 (DBDPO)、四溴双酚 A 等。 ABS 塑料的应用范围. 主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。 在 ABS 消费结构中主要是 家用电器 、机械配件、办公用品和用具等。同时 ABS 在通讯器材、商品器材、 文教娱乐用品及建材的需求前景也十分看好。 壳体材料 :广泛用于制造电话机、移动电话、电视机、收录机、复印机、传真 机、洗衣机、电动工具、打字机键盘、厨房用品及儿童玩具的壳体。 机械配件 :可用于制造齿轮、叶轮、轴承、把手、管材、管件、蓄电池槽等。 汽车配件 :具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥板、仪表板，工具舱 门，车轮盖，反光镜盒、手柄及扶手等。 16 其他制品 :各类化工耐腐蚀管道、镀金制品、文具、仿木制品、头发烘干机， 搅拌器，食品加工机，割草机，高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 1.2.31.2.3 （ABSABS）的注射成型工艺参数（）的注射成型工艺参数（P63P63） (1) 注射机类型 螺杆式 (2) 料筒温度 料筒一区 150170 料筒二区 180190 筒三区 200210 (3) 加热和干燥 温度 170190 时间 h 3 5 (4) 喷嘴温度 180190 (5) 模具温度 5060 (6)压力 MPa 注射压力 60100 保压压力 4060 17 (7) 成型时间 S 注射时间 25 保压时间 515 冷却时间 515 总周期 1530 (8) 螺杆转速 r/min 3060 (9) 后处理 方法 红外线烘箱 温度（） 70 时间（h） 0.3-1 18 第第 2 2 章章 注塑设备选择注塑设备选择 第第 2.12.1 节节 估算塑件体积估算塑件体积 该产品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。由于生产大量，所以模具采用一模两腔结构，浇口形式采用点浇 口。 该产品材料为 ABS，查书设计与制造实训得知其密度为,收缩 3 05 . 1 02 . 1 cmg 率为 0.4%0.7%，计算出其平均密度为,平均收缩率为 0.55%。 3 /035 . 1 cmg 通过计算得塑件体积为 3 847 . 9 cmV= 塑 塑件的质量 15 克 即 gM15= 塑 浇注系统体积 3 9CMV= 浇 浇注系统质量 (2.1) * 浇浇 VM= gVM1 . 8905 . 0 *9*= 浇浇 故 2 2 .33 cmV= 总 故 gM30= 总 19 第第 2.22.2 节节 选择注射机选择注射机 根据塑料制品的体积或质量选择注塑机，公式如下； Kmnmi+mj 式中 mi注塑成型塑件单件的质量或体积 mj浇注系统及飞边的质量或体积 m注射机的理论注射量 k注射机注射量的理论利用系数，一般取 0.8 n型腔数 由于在选择注射机时模具的尺寸还没有确定此时模具的浇注系统的质量还无法确 定，一般根据经验估算，每个塑件所需浇注体积是塑件体积的 0.2-1 倍，因此公式可 用以下公式初步选取注射机。 kmnk1mi k1塑件成型的的质量系数，一般取 1.22.0. 按塑件体积的 0.6 倍计，所以浇注系统的凝料体积为： V=V0.6=9.8470.62=12cm3 则：该模具一次注射所需塑料 ABS 体积 V=9.8472+12=30cm3 质量 M=V=1.0530=30.15g 查模具设计与制造实训教程书的表 7-7 或查有关手册选定注塑机型号为 SZ- ZY-125 注塑机的参数如下： 螺杆直径/mm 42mm 螺杆转速（r/min） 3060 理论注塑容量/ 3 cm 125 注塑压力/MP 119 20 注塑速率（g/s） 70 塑化能力(kg/h) 35 锁模力/kN 900 最大注射面积/cm3 320 模板行程/mm 600 模具最小厚度/mm 200 模具最大厚度/mm 300 定位圈直径/mm 100 喷嘴孔直径/mm 4 喷嘴移动量/mm 210 顶出行程/mm 230 喷嘴球半径/mm SR12 机器外形尺寸 3340750150 21 第 3 章 浇注系统的设计浇注系统的设计 普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。 在设计浇注系统前首先必须确定塑料的成形位置，该防护罩模具采用一模两腔二板式 结构，点浇口，顶出装置采用推板式结构 第第 3.13.1 节节 流道设计流道设计 3.1.13.1.1 主流道设计主流道设计 根据 XS-ZY-125 型注塑机喷嘴的有关尺寸 喷嘴前端孔径： d0=4mm 喷嘴前端球面半径： R0=12mm 根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R0+（12）mm D=d0+(0.51)mm 22 取主流道的球面半径： R=13mm 取主流道的小端直径 d=4.5mm 为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取 13 度经换算 得主流道大端直径 D=8mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半 径 r=1.5mm 的圆弧过渡。 3.1.23.1.2 分流道设计分流道设计 分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度 的。由于塑件的形状比较简单，ABS 的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取平衡分流 道，便于加工。 截面形半圆形，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积大。要减少传热损 失，又希望流道的面积小。 分流道的尺寸： 分流道直径/mm 3.8-7.5 选取 R=6mm 分流道表面粗糙度： 分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取 0.631.6Ram，这可增加对外层塑料 熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。有利于保温。但表面不得凸凹不 平，以免对分型不利。 23 主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机制喷嘴在同一轴线上 断面为圆形，且有一定的锥度。 主流道的设计要点如下： 便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形， 因丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）的流动性好，故其锥度取 36 度，内壁粗糙度 为 R0.63um。主流道大端呈圆角，其半径取 r=13mm,以减少流速转向过渡的阻力， r=1.5mm。 在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多， 且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。 为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流 道对接处设计成半球形凹坑，其半径为 r2=r1+(12),其小端直径 D=d+(0.51),凹坑深 度常取 34mm。在此模具中取 r2=16mm。 由于主流道要与高温高压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 24 成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环，圆盘 凸出定模端面的长度 H=510mm。同时因该防护罩采用聚氯炳烯（ABS） ，需加热，所以在 主流道处采用电加热以提高料温。 第第 3.23.2 节节 冷料井的设计冷料井的设计 冷料井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，开模时又将主流道的凝料拉出。冷料 井的直径宜大端直径，长度约为主流道大端直径。 冷料井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，开模时又将主流道的凝料拉出。冷料 井的直径宜大端直径，长度约为主流道大端直径。 此模具设计带有推杆的冷料井。 这类冷料井的底部由一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上，因此它常与推杆或推管 脱模机构连用。并设计成倒锥孔冷料井，脱模时由冷料井倒锥将主流道凝料拉出。当其被 推出时，塑件和流道能自动坠落，易实现自动化操作。 冷料井如下图： 25 12 图（3.2） 具体结构见模具装配图。 第第 4 4 章章 成型零件的设计与计算成型零件的设计与计算 所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。 （包括矩形和异形型芯的长和宽） ，型腔深度和型芯高度和尺寸。中心距尺寸等。 因丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）的成型收缩率为 0.4%-0.7%所以平均收缩 率取 K=0.55 塑件的尺寸公差 IT=8 第第 4.14.1 节节 型腔的径向尺寸与深度型腔的径向尺寸与深度 26 4.1.14.1.1、凹模尺寸计算：、凹模尺寸计算： 对于塑件、尺寸的凹模外形尺寸： 0 26 . 0 40 0 2 . 1 50 0 96. 0 25 0 0 . 1 40 因为 塑模 LL （1+k）-(3/4) 0 （4.1） 式中 塑 L 塑件外形最大尺寸； k塑件平均收缩率； 前面取 0.55% 塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件尺寸公差的 1/31/6，此处取 1/3。 故 09 . 0 0 26 . 0 )3/1( 0 03.4026 . 0 )4/3()0055 . 0 1 (40 + =+= 模 L 32 . 0 0 96. 03/1 0 42.2496 . 0 4/30055 . 0 125 + =+= ）（ 模 ）（）（L 4.1.2、对于塑件、尺寸的凹模深度尺寸： 0 2 . 1 50 0 0 . 1 40 因为 模 H = 模 H （1+k）-(2/3) 0 （4.2） 式中 塑 H 塑件高度方向的最大尺寸。 故 .48.492 . 13/20055 . 0 150 4 . 0 0 2 . 13/1 0 + =+= ）（ 模 ）（）（L 33 . 0 0 0 . 13/1 0 55.390 . 13/20055. 0140 + =+= ）（ 模 ）（）（L 第第 4.24.2 节节 型芯的径向尺寸与深度型芯的径向尺寸与深度 4.2.14.2.1、凸模尺寸的计算：、凸模尺寸的计算： 对于塑件、尺寸的凸模外形尺寸： 26 . 0 0 8 . 36 64 . 0 0 10 96. 0 0 4 . 23 R 因为 模 l =塑 l （1+k）+(3/4) 0 （4.3） 式中 塑 l 塑件内形径向的最小尺寸。 故 0 09 . 0 0 26 . 0 3/1 20.3726 . 0 4/30055 . 0 1 8 . 36=+= ）（模 ）（）（l 0 21 . 0 0 64 . 0 3/1 54.1064 . 0 4/30055 . 0 110=+= ）（模 ）（）（l 0 32 . 0 0 96 . 0 3/1 25.2496 . 0 4/30055 . 0 1 4 . 23=+= ）（模 ）（）（l 27 4.2.24.2.2、对于塑件、对于塑件尺寸的凸模深度尺寸：尺寸的凸模深度尺寸： 2 . 1 0 4 . 48 因为 （4.4） 0 )3/2()1+=khh（ 塑模 式中 塑 H 塑件高度方向的最大尺寸。 故 0 4 . 0 0 2 . 1)3/1( 47.492 . 13/20055 . 0 1 4 . 48=+= ）（）（ 模 h 第第 4.34.3 节节 模具型腔侧壁和底板厚度的计算模具型腔侧壁和底板厚度的计算 4.3.14.3.1、成型零件材料选择。、成型零件材料选择。 为实现高性能的目的；选用模具材料应具有高耐磨性，高耐蚀睡，良好的稳定性 和良好的导热性。还根据防护罩成型的特点和采用原材料为 ABS。所以该成型零件采 用 Cr12。即经济以合理。采用的热处理方式是淬火加中温回火，HRC55。 4.3.24.3.2、对型腔厚度分别作强度和刚度计算、对型腔厚度分别作强度和刚度计算 型腔应具有足够的壁厚以承受塑料熔体的高压，对型腔厚度分别作强度和刚度计算取 型腔壁厚计算最大压力为准，因此防护罩的型腔不太大，故应采 强度计算： 型腔侧壁的厚度计算 当 a/L0.41 时 h= 2 2 4 )1 ( +pL 当 a/L0.41 时 28 h= 2 2 )1 (3+p 式中：h 型腔侧壁厚度，mm; 模具材料的许用应力，MPa; P-型腔所受压力，Mpa; L-型腔侧壁长边尺寸，mm； a-型腔侧壁受熔体压力的部分高度，mm； w-系数，查表 1-33 P111； -边长比，=b/L; 型腔底板厚度的计算 即： 22 42 )1 (4 + = bP H （4.6） 式中 P-型腔压力,MPa; L-模具长度,mm; 根据型腔尺寸计算得型腔的侧壁及底板厚度： h=20mm H=65mm 29 第第 5 5 章章 合模导向机构设计合模导向机构设计 第第 5.15.1 节节 导向与定位机构设计导向与定位机构设计 注塑模具的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构主要用于动、 定模之间的开合模导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。 5.1.15.1.1、导向机构的功用、导向机构的功用 (1) 定位作用 30 合模时保证动、定模正确的位置，以便合模后保持模具型腔的正确形状。 (2) 导向作用 合模时引导动模按序正确闭和，防止损坏凹、凸模。 (3) 承载作用 导柱在工作中承受一定的侧向压力。 5.1.25.1.2、导向机构结构及设计、导向机构结构及设计 模具设计通常购买标准模架，其中包括了导向机构。如模架图。 5.1.35.1.3、定位机构设计、定位机构设计 通常有导向机构就足够动、定模之间的正确定位了。但由于导套和导柱之间存在间隙，所 以对于薄壁、精密塑件的注塑模具，仅有导柱导向机构是不够的，还必须在动、定模之间 增设锥面定位机构，以满足精密定位和同轴度的要求。 5.1.45.1.4、导柱的设计、导柱的设计 导柱应均匀分布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，常取 导柱中心到模具边缘距离为导柱直径的 11.5 倍，以保证模具强度。本模具采用倒装的形 式。 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 812mm，以免出现导柱未导正方向而型腔进入 凹模时与凹模相碰撞而损坏。 导柱应具有足够的耐用磨度和强度，常采用 20 钢经渗碳淬火处理或 T8、T10 钢经淬 火处理，硬度为 5055HRC，导柱和导套配合部分表面粗糙度为 Ra0.8Ra0.4m，固定部 分的表面粗糙度为 Ra0.8m。 为了使导柱能顺利进入导套，导柱端部应作成锥台形或半球形。导柱的基本结构形式 有两种，一种是除了安装部分的凸肩外其余部分直径相同，称为带头导柱。另一种是除安 31 装部分的凸肩外安装用的配合部分直径比外伸工作部分直径大，称为带肩导柱。对于该模 具，由于其精度要求比较高，所以采用带肩导柱。 本模具所用采用 第第 6 6 章章 脱模机构设计脱模机构设计 第第 6.16.1 节节 脱模机构设计脱模机构设计 注塑成型每一循环中，塑件必须从模具中凹、凸模上脱出，完成脱出塑件的装置 称为脱模机构，也称顶出机构。 6.1.16.1.1、设计原则、设计原则 脱模机构设计时须遵循以下原则： （1） 因为塑料收缩时抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模； （2） 顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强条、凸缘、厚壁等处，作 用面积也尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏； （3） 为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对 塑件外观影响不大的部位； （4） 若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑 件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件 0.050.1mm；否则塑件会出现凸起， 影响基面的平整。 6.1.26.1.2、脱模机构设计：、脱模机构设计： 按模具结构脱模机构分为以下几类： 32 简单脱模机构 在动模一边拖加一次顶出力，就可实现塑件脱模的机构称为简单脱模机构。通常包括 顶杆（或推杆）脱模机构等。 顶杆多用 T8A 或 T10A 材料，头部淬火硬度达 50HRC 以上，表面粗糙度取 Ra 值小于 0.8m，和顶杆孔呈 H8/f8 配合。顶杆是模具表准件。 顶杆顶出塑件后，必须回到顶出前的初始位置，才能进行下一次循环的工作。因此， 还必须设计复位杆来实现这一动作。复位杆又称回程杆。 复位（回程）杆回程。复位杆端面与分型面平齐，合模时，定模板推动复位杆，通过 顶杆固定板，顶板使顶杆恢复到顶出前的位置。复位杆必须装在固定杆的同一固定板上。 第第 7 7 章章 侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构的设计 由于本塑件结构的特殊性，塑件的成型机构大部分也就是抽芯机构。也可以说成型零 件的设计基本上就是抽芯机构的设计。 第第7.17.1节节 侧向分型与抽芯机构的分类（侧向分型与抽芯机构的分类（P164P164） 根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及手动等 三大类型。根据塑件结构进行合理选用。本套模具选用机动。 第第7.27.2节节 抽芯力计算抽芯力计算 侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离称为 抽芯距。抽芯力的计算同脱模力计算相同。对于侧向凸起较少的塑件的抽芯力往往是比较 小的，仅仅是克服塑件与侧型腔的粘附力和侧型滑块移动时的摩擦阻力。 对于侧型芯的抽芯力，往往采用如下公式进行估算： 33 F =pA（） 71 c sincona 式中 F 抽芯力（N） ； c p塑件对型芯在单位面积的抱紧力（MPa） ，一般取820MPa； 钢与塑件的摩擦系数，一般取0.150.25； A塑件包容型芯的侧面积（mm ） ； 2 脱模斜度（） ； 在此模具中p取10MPa，=0.2，=0，A计算的50.24 10-6mm ，则 2 F =10 10-7 50.24 10-6 0.2=100.48N c 共有两个型腔，所以总脱模力2 F =200.96N。 c 第第7.37.3节节 抽芯距计算抽芯距计算 在设计抽芯机构时，除了计算侧向抽芯力之外，还需考虑抽芯距地问题，侧向 抽芯距应为完成侧孔、侧凹抽拔的最大深度再加上35mm的安全余量。所以本模具的抽拔 距为5mm。 第第7.47.4节节 斜导柱分型抽芯机构斜导柱分型抽芯机构 斜导柱侧向分型与抽芯机构主要由与开模方向成一定角度的斜导柱、侧型腔或型芯滑 块、导滑槽、楔紧块和侧型腔或型芯滑块定距限位装置等组成。 第第 7.4.17.4.1 节节 斜导柱的设计斜导柱的设计 1、 斜导柱倾斜角确定 斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角，的大小对斜导柱的有效工作 长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。倾斜角实际上斜导柱与滑块之间的压力 34 角。应小于25，一般取在1520。在这种情况下锁紧块，=+（23） ，防止 侧型芯受到成型压力的作用时向外移动，斜导柱变形。本模具取20。 2、 斜导柱的直径（P169） 斜导柱的直径取决于它所受的最大弯曲力。而弯曲力又与抽拔力及其位置、斜销斜度 等有关，根据斜导柱的强度条件，利用材料的力学的方法可推得斜导柱直径的计算公式 d= 7210 cos 3 2 w w FL 式中： d斜导柱直径（mm） ； F抽出侧抽芯的抽拔力（N）; L斜导柱的弯曲力臂（mm） ； w 斜导柱许用弯曲应力，对于碳素工具钢可取300MPa； 斜导柱倾斜角。 根据经验，取斜导柱直径d 为18 。 3、 斜导柱的长度 斜导柱的长度应为实现抽芯距S所需的长度与安装结构长度之和，斜导柱的长度与 抽芯距s、斜导柱直径d、固定轴间直径倾斜角以及安装导柱的模板厚度h有关，斜导柱 的总长为： Lz=L1+L2+L3+L4+L5 =d2/2tan+h/cos+d/2tan+S/sin+（510） 式中: d2 斜导柱固定部分的大端直径（mm） ； h斜导柱固定板厚度（mm） ； 35 S抽芯距（mm） ； d斜导柱直径（mm） ； 斜导柱倾斜角。 经计算斜导柱的长度为 106mm。 第第 7.4.27.4.2 节节 滑块与导滑槽的设计滑块与导滑槽的设计 成型滑块在侧向抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动， 这一过程是在导滑槽内完成的。根据模具上侧型芯大小、形状和要求不同，以及各工厂的 具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不同，一般采用T 形槽或燕尾槽导滑，本设计 采用燕尾槽。由于侧向孔尺寸较小，考虑到型芯强度与装配问题，采用组合式结构。型芯 为整体式，用燕尾槽与滑块连接。 为了提高滑块的导向精度，装配时可对导向槽采用配磨、陪研的装配方法。 滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置，不再发生任 何移动，以避免在合模时发生碰撞。有弹簧拉杆式，弹簧顶销定位式，可根据具体情况合 理选用。 本模具由于侧抽芯较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。采 用弹簧式 36 第第 8 8 章章 注塑机参数校核注塑机参数校核 第第8.18.1节节 最大注射压力的校核最大注射压力的校核 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物的原料为 ABS，所需注射为 60-100MPa，而所选注射 机压力为 119 MPa，所以注射压力符合要求。 第第8.28.2节节 最大注塑量校核最大注塑量校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积(包括流道及浇口凝料和飞边),通常注 塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注量的 80%。所以，选用的注塑机最大注塑量应满 足： （7.1） 浇塑机 VVV8 . 0 式中 -注塑机的最大注塑量,； 机 V 3 cm -塑件的体积，该产品=30cm3 ； 塑 V 塑 V -浇注系统体积，该产品=12 cm3 。 浇 V 浇 V 故 (+)/0.8=(30+12)/0.8=52.5 cm3 机 V 塑 V 浇 V 而选定的注塑机注塑量为 125 cm3，所以满足要求。 第第8.38.3节节 节锁模力校核节锁模力校核 锁模力又称合模力，是指熔料注入模腔时，合模装置对模具施加的最大夹紧力。当高 压熔料充满模腔时，会在型腔内产生一个很 37 大的压力，力图时模具沿分型面涨开，因此必须使用锁模力将模具加紧，使腔内塑料熔料 不外溢跑料。模具不至涨开的锁模力：F0.1KPcA （7.3）