毕业设计（论文）-管架注塑模设计（全套图纸） .doc

徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 1 - 全套全套 cadcad 图纸，联系图纸，联系 153893706153893706 第一章 原始资料的分析 1.1 塑件的工艺性分析 塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性。塑件工艺性的好坏不但关系到塑件能 否顺利成型，也关系到塑件的质量以及塑料模具结构是否经济合理。塑件工艺性的好坏 主要取决于塑件设计，在设计塑件时不仅要满足使用要求，而且要符合成型工艺特点， 并尽可能简化模具结构。这样，不仅能保证成型工艺顺利实施，提高产品质量，又能提 高生产率，降低成本。 在设计塑件时，必须考虑以下一些因素： （1）成型方法 不同的成型方法对其塑件的工艺性要求不同。 （2）塑料的成型工艺性能 如流动性，收缩率等。 （3）塑料的使用性能 塑料的尺寸、公差、结构形状应与塑件的物理性能、力学 性能等相适应。在保证使用性能的前提下，力求结构简单、壁厚均匀、使用方便。 （4）模具结构及加工工艺性 塑料的形状应有利于简化模具的结构，要考虑模具 零件尤其是成型零件的加工工艺性。 塑料工艺性设计的主要内容包括：尺寸、精度、表面质量、结构形状、螺纹、齿轮、 嵌件等。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 2 - 塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。由于侧抽芯或瓣合凹模或凸模不但 使模具结构复杂，制造成本高，而且还会在分型面上留下飞边，增加塑件的修整量。因 此，塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸，如果有侧向凹凸，模具设计时应在保证塑件使 用要求的前提下，适当改变塑件的结构，以简化模具结构。塑件内侧凹较浅并允许带有 圆角时，则可以用整体凸模采取强制脱模的方法使塑件从凸模上脱下，但此时塑件在脱 模温度下应具有足够的弹性，以使塑件在强制脱模时不会变形。塑件外侧凹凸也可以强 制脱模，但是多数情况下塑件的侧向凹凸不可能强制脱模，此时应采用侧向分型抽芯机 构的模具。 塑件的壁厚对塑件质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型复杂塑件 就难以充满型腔。塑件壁厚的最小尺寸应满足以下方面要求：具有足够的强度和刚度； 脱模时能经受推出机构的推出力而不变形；能承受装配时的紧固力。塑件最小壁厚值随 塑料品种和塑件大小不同而异。壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性塑料成 型来说增加了模压成型时间，并且造成固化不完全；对热塑性塑料则增加了冷却时间， 降低了生产率。另外也影响产品质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。所以，塑件的 壁厚有一个合理的范围。 该塑件是一个管架，其零件图如图所示。本塑件的材料采用 abs，生产类型为大批量 生产。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 3 - 技 术 要 求 1.材料为abs 1. 塑件的原材料分析 abs 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯 3 种单体合成。每种单体都具有不同的性能；丙烯 腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性，苯乙烯具有易 加工、高光洁度、高强度的特性。从形态上看，abs 是非结晶型材料。 三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯丙烯腈的连续相，另 一个是聚丁二烯橡胶分散相。abs 的特性主要取决于三种单体的组成比率以及两相中的分 子结构，这在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上具有不同品质 abs 材料。不同品质的材料提供了不同的特性，如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光 洁度和高温热曲性能等。 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 冲击强度。 技术要求 1. 材料为 abs； 2. 塑件颜色为黑色。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 4 - 干燥处理：abs 材料具有吸湿性，在注塑成型之前要进行干燥。建议干燥条件： 8090下最少干燥 2 小时，且材料温度波动应保证小于 0.1。 熔化温度：210280；建议：245 模具温度：2570 注射压力：50100mpa 注射速度：中高速度 2. 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 （1）结构分析 该零件的形状为一直角弯板，在大板的一侧有两个直径为8 的通孔，小板的一侧 有两个直径为3.5 的通孔，两板之间有一个宽 1，高 10的筋板，因此，模具设计时 必须设置侧向分型抽芯机构，该零件属中等复杂程度。 （2）尺寸精度分析 该零件尺寸为未注公差，按 mt5 计算 该零件重要尺寸有8，3.5， 170.19，250.34，40.22，240.32 该零件尺寸精度一般，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看， 壁厚最大出为 2，最小处为 1的筋板，壁厚偏差为 1，由于塑件结构简单，相关零 件尺寸可以保证，有利于成型。 （3）表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷毛刺外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。 综合以上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以 得到保证。 1.2 计算塑件的体积和重量 计算塑件的体积： v32352123523.14（） 223.14 () 221 2 8 2 2 5 . 3 2 2 1025 . 6 2240840200.9638.46531.25 2871.825 3 计算塑件的重量：查手册得 abs 的密度为 =1.04/dm 3 故塑件的重量为：wv 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 5 - 2871.8251.04/dm 3 2.987g 1.3 注塑机的选用 注射机的种类和特点 注射机的类型和规格较多，分类的方法也不同，主要的分类方法如下： （1） 按外形可分为卧式、立式和角式。 （2） 按传动方式可分为机械式、液压式、和机械液压联合作用式。 （3） 按用途可分为通用注射机和专用注射机。 注射机的结构组成及作用 一台通用型注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统。 1. 注射装置 其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量 的熔料注射到模具的型腔中。注射装置主要由塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、 注射和移动液压缸等组成。 2. 合模装置 其作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以 及脱出制品。合模装置主要由前后固定板、移动模板、连接前后固定模板用的拉杆、合 模液压缸、移模油缸、连杆机构、调模装置以及塑件顶出装置等组成。 3. 液压系统和电气控制系统 其作用是保证注射机按工艺过程预定的要求和动作 顺序准确有效的工作。注射机的液压系统主要由各种液压元件和回路及其他附属设备组 成。电气控制系统则主要由各种电器和仪表组成。液压系统和电气控制系统有机地组织 在一起，对注射机提供动力和实现控制。 本塑件采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设 备等情况，初步选用注射机为 sz-40/25 型。 1.4 塑件注塑工艺参数的确定 查找（塑料模设计及制造）附录 h 和参考工厂实际应用的情况，abs 塑料的成型工艺 参数可作如下选择。试模时，可根据实际情况作适当调整。 注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：后段温度 t 选用 160； 1 中段温度 t 选用 180； 2 前段温度 t 选用 200； 3 喷嘴温度：选用 180； 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 6 - 注射压力：选用 100mpa； 注射时间：选用 50s； 保 压：选用 75mpa； 保压时间：选用 10s； 冷却时间：选用 30s。 第二章 确定模具的结构方案 注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具形腔数目的确定以及形腔的排列方式和 冷却水道的布局及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设 计、推出机构的设计等内容。 2.1 分型面选择 模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则 和塑件的成型要求来选择分型面。 分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、嵌件位置及其形状、塑件在模具 内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造、及其 成型设备结构因素的影响。因此，在选择分型面时，应反复比较与分析，选取一个较为 合理的方案。 1.便于塑件的脱模 （1）在开模时塑件应尽可能留于下模或动模内。 （2）应有利于侧面分型和抽芯。 （3）应合理安排塑件在型腔中的方位。 2.考虑塑件的外观。 3.保证塑件尺寸精度要求。 4.有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位。 5.有力于排气。 6.考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。 7.尽量使成型零件便于加工。 塑料的应用非常广泛，其制品多不胜数，条件互不相同，很难有一个固定的模式。 因此，模具分型面的选择既是非常重要，又是一个非常复杂的问题。 该零件为管架，表面质量无特殊要求，但要考虑侧向抽芯机构的抽出，若选择如图所 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 7 - 示的水平分型方式既可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件。故 选用如图所示的分型方式比较合理。 2.2 确定型腔的排列方式 本塑件在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统，模具结 构复杂程度等因素拟采用如图所示的型腔排列方式。 采用如图所示的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，其缺点是 熔料进入型腔后到另一端的料流长度较长，但因本塑件较小，故对成型没有太大影响。 采用如图所示的分型方式可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后 出件。故选用如上图所示的分型方式比较合理。 分型面选择 型腔排列方式一 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 8 - 若采用如上图所示排列方式，抽芯竿将变长，侧抽芯及形腔加工变得复杂，势必增 加模具的复杂程度和加工难度，综合考虑选择排列方式一。 2.3 浇注系统设计 浇注系统设计的基本原则： 1. 适应塑料的成型工艺特性 注射成型时，熔融塑料在浇注系统和型腔中的温度、压力和剪切速率是随时随处变 化的，相应的表观粘度也不断发生变化。因此在设计浇注系统时，应综合考虑这些因素， 以便在充模这一阶段能使熔融塑料以尽可能低的表观粘度和较快的速度充满整个型腔， 而在保压这一阶段有能通过浇注系统，使压力充分地传递到型腔的各个部位，同时还能 通过浇口的适时凝固来控制补料时间，以获得外形清晰、尺寸稳定、质量较好的塑件。 2. 利于型腔内气体的排出 浇注系统应顺利而平稳地引导熔融塑料充满型腔的各个角落，在充填过程中不产生 紊流或涡流，使型腔内的气体顺利排出。 3. 尽量减少塑料熔体的热量及压力损失 浇注系统应能使熔融塑料通过时其热量及压力损失最小，以防止因过快的降温降压 而影响塑件的成型质量。为此，浇注系统的流程应尽量短，尽量减少折弯，表面粗糙度 r 值应小。 a 4. 避免熔融塑料直冲细小型芯或嵌件 经浇口进入型腔的熔融塑料的速度和压力一般都较高，应避免直冲型芯或嵌件，以 型腔排列方式二 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 9 - 防止细小型芯和嵌件产生变形或位移。 5. 便于修整和不影响塑件的外观质量 设计浇注系统时要结合塑件的大小、形状及技术要求综合考虑，做到去除、修整浇 口方便，并且不影响塑件的美观和使用。 6. 防止塑件翘曲变形 当流程较长或需采用多浇口进料时，应考虑由于浇口收缩等原因引起塑件翘曲变形 问题，必须采用必要的措施予以防止或消除。 7. 便于减少塑料耗量和减少模具尺寸 在满足以上各项原则的前提下，浇注系统的容积尽量小，以减少其占用的塑料量， 从而减少回收料，同时浇注系统与型腔的布局应合理对称，以减少模具尺寸，节约模具 材料。 主流道是熔融塑料进入模具型腔时最先经过的部位，其截面尺寸直接影响塑料的流 动速度和填充时间，如果主流道截面尺寸太小，则塑料在流动时的冷却面积相对增加， 热量损失大，使熔体粘度增大，流动性降低，注射压力损失也相应增大，造成成型困难。 反之，如果主流道截面尺寸太大，则使流道的容积增大，塑料耗量增多，且塑件冷却定 型时间的延长，降低了生产效率。同时主流道过粗还容易使塑件在流动过程中产生紊流 或涡流，在塑件中出现气泡，从而影响其质量。因此，主流道的设计主要应恰当地选择 主流道的截面尺寸。通常对于粘度大、流动性差的塑料或尺寸较大的塑件，主流道应设 计得大一些；粘度小、流动性好的塑料或尺寸较小的塑件，主流道应设计得小一些。 小型塑件的单型腔模具常不设分流道，而塑件尺寸较大采用浇口进料的单型腔模具 和所有多型腔模具都需设置分流道。分流道的设计应能使塑料熔体的流向得到平稳的转 换并尽快地充满型腔，流动中温度降得尽可能低。同时应能将塑料熔体均衡得分配到各 个型腔。 1.分流道的截面形状 选择分流道的形状时应综合考虑塑料的注射成型需要和加 工的难易程度。通常，从减少压力损失和热量散失考虑，采用圆形截面分流道最好。从 便于加工考虑，宜采用梯形、u 形或半圆形分流道截面。 2.分流道的布置 在多型腔注射模具中分流道的布置有平衡式和非平衡式两种， 一般以平衡式布置为佳。所谓平衡式布置就是各分流道的长度、截面形状和尺寸都是对 应相同的。这种布置可以达到各型腔能均衡得进料，同时充满各型腔。在加工平衡式布 置的分流道时，应特别注意各对应部位尺寸的一致性，否则达不到一致进料的目的。一 般来说，其截面尺寸和长度误差以在 1%以内为宜。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 10 - 3.分流道设计及制造要点 设计分流道时，除了要正确选择分流道的截面形状和 布置形式外，还应注意以下几点： （1）圆形截面分流道的长度短、塑件尺寸小时取较小值，否则取较大值，其他截面 形状的分流道尺寸，可根据与圆形截面分流道的比表面积相等的条件确定。分流道长度 一般在 830之间，也可根据型腔数量和布置取得更长一些，但不宜小于 8，否则会 给修剪带来困难。 （2）分流道的表面不必很光滑，起表面粗糙度值一般为 1.6 即可，这样流道内流料 的外层流速较低，容易冷却而形成固定表面层，有利于流道的保温。 （3）分流道与浇口处的连接应光滑过渡，以利于熔体的流动及填充。 （4）在考虑型腔与分流道布置时，最好使塑件和流道在分型面上总投影面积的几何 中心与锁模力的中心相重合。这对于锁模的可靠性和锁模机构受力的均匀性都是有利的， 而且还可以防止发生溢料现象。 （5）当分流道较长时，其末端应设置冷料穴，以防止冷料头堵塞浇口或进入型腔而 影响塑件质量。 分流道截面积大小应与制模车间所备有的铣刀尺寸相一致，即针对分流道直径规定 的标准尺寸配备铣刀。在生产中，u 形和梯形截面的流道应用较多。复杂的分流道还需要、 采用数控机床加工。 浇口的设计 浇口是连接分流道和型腔或者说是塑件的桥梁，它是整个浇注系统的最薄弱点和关 键环节，其形式、尺寸开设在形腔的什么部位对塑件质量影响很大。在大多数情况下， 浇口是整个浇注系统中截面最小的部分。当熔融塑料通过狭小的浇口时，流速增高，并 因摩擦使料温也增高，有利于填充型腔。同时，狭小的浇口适当保压补缩后首先凝固封 闭型腔，使型腔内的熔料即可在无压力的状态下自由收缩凝固成型，因而塑件内残余应 力小，可减小塑件的变形和破裂。此外狭小的浇口便于浇道凝料与塑件分离，便于修整 塑件，成型周期较短。但是，浇口截面尺寸不能过小，过小的浇口压力损失大；冷凝快、 补缩困难会造成塑件缺料、缩孔等缺陷，甚至还会产生熔体破裂形式喷射现象，使塑件 表面出现凹凸不平。同样，浇口截面尺寸也不能过大，过大的浇口注射速率，温度下降 快，塑件可能产生明显的熔接痕和表面云层现象。 一般浇口的尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试模 过程中逐步加以修正。一般浇口的尺寸截面面积约为分流道截面面积的 3%9%，截面形 状常为矩形或圆形，浇口长度为 0.52，表面粗糙度值不低于 0.4。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 11 - 1.浇口的类型及特点 注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸稍有 不同，特点和适用情况也有所不同。按浇口的特征可分为非限制浇口和限制浇口；按浇 口形式可分为点浇口、扇形浇口、环行浇口、盘形浇口、轮辐式浇口、薄片式浇口；按 浇口的特殊性可分为潜伏式浇口、护耳浇口；按浇口所在塑件的位置可分为中心浇口和 侧浇口等。 2.浇口的位置选择 浇口的开设位置对塑件的质量影响很大，因此在设计浇口时 应合理地选择浇口的开设位置，在确定浇口位置时，应根据塑件的几何形状和技术要求， 对熔融塑料在流道和型腔中的流动状态、填充、补缩及排气等因素作全面考虑。一般应 遵循以下原则： （1）避免引起熔体破裂现象 （2）有利于熔体流动和补缩 （3）有利于型腔内气体的排出 （4）减少熔接痕和增加熔接强度 （5）防止料流将型心或嵌件挤压变形 （1） 主流道设计 查表得 sz-40/25 型注射机喷嘴的有关尺寸； 喷嘴前端孔径：d 4； 0 喷嘴前端球面半径：r 10； 0 根据模具主流道与喷嘴的关系 rr （12） 0 dd (0.51) 0 取主流道球面半径 r12； 取主流道的小端直径 d4.5 为了便于将凝料从主流道中拔出将主流道设计成圆锥形，其斜度为 13，经换 算得主流道大端直径 d8。 为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半 径 r5的过度圆弧。 （2） 分流道设计 分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分 流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 12 - 的排列方式可知分流道的长度较短，为了便于加工，选用截面形状为半圆形分流道，查 表 5-9(塑料模设计及制造 p216)得分流道直径为4.89.5，取8。 （3） 浇口设计 根据塑件的成型要求及形腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。 设计时考虑选择从壁厚为 2处进料，料由厚处往薄处流，而且在模具结构上采用镶拼式 型腔、型芯，有利于填充、排气。故采用截面为矩形的侧浇口，查表（塑料模设计及制 造 p230 表 5-17）初选尺寸为（blh）1.611.2,试模时修正。 第三章抽芯机构设计 当塑件上有内外侧孔或内、外侧凹时，塑件不能直接从模具中脱出。此时需将成型 塑件侧孔或侧凹等的模具零件做成活动的，这种零件称为侧型芯。在塑件脱模前先将侧 型芯从塑件上抽出，然后再从模具中推出塑件。完成侧抽芯抽出和复位的机构就叫做侧 向分型与抽芯机构。 本塑件的侧壁有两个通孔，它们垂直于脱模方向，阻碍塑件从模具中脱出。因此成 型孔时必须做成活动的型芯，即须设置抽芯机构。 本模具采用斜销抽芯机构 3.1 确定抽芯距 抽芯距一般应大于成型孔的深度，本塑件孔壁厚度为 2，另加 23的抽芯安全 系数，可取抽芯距 s 抽4 3.2 确定斜销倾角 斜导柱的倾斜角 是斜抽芯机构的主要技术数据之一，它与抽拔力以及抽芯距有直 接关系，一般取 1525，这里取 20。 3.3 确定抽拔力 fpacos(f-tan)/(1+fsin cos ) 塑料模具设计 p117 6-22 11 式中：p塑件的收缩应力，mpa，模内冷却的塑件 p19.6mpa,模外冷却的塑件 p39.2mpa； a塑件包括型芯的侧面积，； f摩擦系数，一般 f0.151.0； 脱模斜度； 1 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 13 - f抽拔力，n。 代入数据：fpacos(f-tan)/(1+fsin cos ) 11 19.64.410cos(0.5tan20)/（10.5sin30cos30） 5 8.610n 4 斜导柱受弯曲力为： ff/cos 塑料模具设计 p117 6-23 弯 式中：斜导柱倾斜角； f斜导柱所受弯曲力，n。 弯 代入数据： ff/cos 弯 8.610/cos20 4 9.110n 4 3.4 确定斜销的尺寸 斜导柱的直径取决于抽拔力及其倾斜角度 斜导柱直径计算公式： d(fl/0.1cos) 弯弯 3/1 式中：斜导柱倾斜角； f斜导柱所受弯曲力，n； 弯 l斜导柱的有效工作长度，m； 弯曲许用应力，对于碳钢可取 140mpa。 弯 代入数据得： d(fl/0.1cos) 弯弯 3/1 （9.110(0.004/cos20)/0.1140cos20） 43/1 0.01434m14 取 d15 斜销的长度根据抽芯距、固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定，其计算如图所 示： 根据公式： ll l l l 1234 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 14 - 由于上模座板和上凸模固定板尺寸尚不确定，即 h 不确定，故暂选 h 25。如以后 aa 该设计中 h 有变化，则就修正 l 的长度，取固定凸肩 d1.5d 则 d28，所以根据上 a 式计算： ll l l l 1234 tan（510） 2 d cos a h sin 抽 s tan2010 2 28 20cos 25 20sin 4 53.4 取 l55。 第四章 滑块与导滑槽设计 滑块在斜销分型抽芯机构中是运动零件，在工作时是由斜销将它驱动并沿着导滑槽 运动，实现对侧型芯等的抽出和复位。 4.1 滑块与侧抽芯的连接方式设计 该零件的侧向抽芯机构用于成型零件的侧向孔，由于侧向孔的尺寸较小，考虑到型 芯强度和装配问题，采用组合式结构。型芯与滑块的连接采用螺钉顶紧的固定方式。 4.2 滑块的导滑方式 为使模具结构紧凑，降低模具装配复杂程度，拟采用整体式滑块和组合式导滑槽形 式。 为提高滑块的导向精度，装配时可对导滑槽或滑块采用配磨、配研的装配方法。 4.3 滑块的导滑长度和定位装置设计 该零件由于侧抽芯距较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑 块的定位装置采用弹簧与台阶的组合形式。 第五章 成型零件结构设计 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 15 - 成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和 型芯的径向尺寸、型腔和型芯的深度尺寸和中心距尺寸等。 在设计时必须根据塑件的尺寸和精度要求及塑料收缩率来确定成型零件尺寸和制造 误差，但影响塑件的尺寸及公差的因素相当复杂，因而确定成型零件尺寸时应综合考虑 各种影响因素。 由于在一般情况下，模具制造公差、磨损、和成型收缩波动是影响塑件公差的主要 因素，因而，计算成型零件时应主要考虑以上三项因素的影响。 成型零件工作尺寸的计算方法有两种：有种是平均值法，即按平均收缩率、平均制 造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率，极限制造公差和极限磨损量进 行计算。前一种计算方法简便，但可能有误差，在精密塑件的模具设计中受到一定限制； 后一种计算方法能保证所成型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。以下计算 按平均值的计算方法。 在计算成型零件和型芯的尺寸时，塑件和成型零件尺寸均按单向极限制，如果塑件 上的公差是双向分布的，则应按这个要求加以换算。而孔中心距尺寸则按公差带对称分 布的原则进行计算。 型腔和型芯尺寸计算应注意的事项如下： 1.型腔和型芯径向尺寸的计算公式中考虑了成型收缩率、磨损和模具成型零件的制 造误差的影响，而型腔深度和高度尺寸的计算中只考虑收缩率和成型零件制造误差的影 响，由于磨损对其影响甚小，故不考虑。但在压缩模塑中，如果采用溢式和半溢式模具 成型时，不可忽视飞边厚度波动对塑件高度的影响，故在必要时，型腔深度的计算需考 虑飞边厚度对塑件高度所造成的误差 。 一般取 0.10.2，以纤维为填料的塑料 tt 取 0.20.4。 2.对于成型收缩率很小的塑料，在注射成型薄壁塑件时，可以不考虑收缩率对模具 成型零件尺寸的影响。 3.设计计算成型零件工作尺寸时，必须深入了解塑件的要求，对于配合尺寸应认真 设计计算，对不重要的尺寸，可以简化计算，甚至可用塑件的基本尺寸作为模具成型零 件的相应尺寸。 对于精度要求高的塑件尺寸，成型零件相应尺寸取小数点后的第二位，第三位四舍 五入，精度要求低的塑件尺寸，成型零件相应尺寸取小数点后第一位，第二位四舍五入。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 16 - 5.1 动模和定模的结构设计 a) 动模的结构设计 该模具采用一模两件的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素， 动模拟采用整体式结构，其结构形式见装配图。 根据分流道与浇口的设计要求，分流道和浇口均设在动模上，其结构见装配图。 b) 定模结构设计 该零件的定模板上没有形腔，直接用平板。 5.2 型腔和型芯工作尺寸计算 该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（塑料模设计及制造 附录 c）得 abs 的收缩率为 s0.40.7，故平均收缩率 s（0.40.7）/20.55，模具制造公差取 z/3， （查中国模具设计大典 cp p373 表 9.4-5） 。 （1）凹模的径向尺寸计算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨 损会使包容尺寸逐渐的增大。所以，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，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。具体计算公式如下： 凹模的径向尺寸计算公式： l（1k）（3/4） （塑料模具设计 p95 6-1）l 塑 式中：l塑件外形公称尺寸； 塑 k塑料的平均收缩率； 塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的 1/31/6。 凹模径向尺寸： 320.28 化为 32.28 0 56 . 0 l（1k）（3/4）l 塑 32.28（10.0055）3/40.56 3/56 . 0 0 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 17 - 32.04 19 . 0 0 240.32 化为 24.32 0 64 . 0 l（1k）（3/4）l 塑 24.32（10.0055）3/40.64 3/64 . 0 0 23.97 21 . 0 0 350.28 化为 35.28 0 56 . 0 l（1k）（3/4）l 塑 35.28（10.0055）3/40.56 3/56 . 0 0 35.05 19 . 0 0 20.10 化为 2.1 0 2 . 0 l（1k）（3/4）l 塑 2.11（10.0055）3/40.2 3/2 . 0 0 1.96 07 . 0 0 凹模的深度尺寸计算公式： hh（1k）(2/3) （塑料模具设计 p95 6-2） 塑 式中：h塑件高度方向的公称尺寸。 塑 凹模深度尺寸计算： 140.17 化为 14.17 0 34 . 0 hh（1k）(2/3) 塑 14.17(10.0055)2/30.34 3/34 . 0 14.02 11 . 0 0 40.22 化为 4.22 0 44 . 0 hh（1k）(2/3) 塑 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 18 - 4.22(10.0055)2/30.44 3/44 . 0 3.95 15 . 0 0 20.10 化为 2.1 0 2 . 0 hh（1k）(2/3) 塑 2.1(10.0055)2/30.2 3/2 . 0 1.98 07 . 0 0 凸模型芯直径的计算： 82.4 化为 7.76 48 . 0 0 dd（1k）(3/4) 塑 7.76(10.0055)3/40.48 0 3/48 . 0 8.16 0 16 . 0 3.50.22 化为 3.28 44 . 0 0 dd（1k）(3/4) 塑 3.28(10.0055)2/30.44 0 3/44 . 0 3.59 0 15 . 0 模具中位置尺寸的计算 计算公式为： cc（1k）/2 塑 式中：c塑件位置尺寸 塑 型芯位置尺寸的计算： 170.19 cc（1k）/2 塑 17(10.0055)(0.38/3)/2 17.090.06 250.34 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 19 - cc（1k）/2 塑 25(10.0055)(0.68/3)/2 25.140.11 由于管架零件的其它外形尺寸无精度要求，且无需与其它零件相配，所以凹凸模的这 些尺寸可直接按产品尺寸加工。 由于定模没有型腔，所以定模不需计算。 第六章 型腔侧壁厚度和底板厚度计算 在塑料模注塑过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力。在塑料熔体的压力作用下， 型腔将产生内应力及应变。如果型腔壁厚和地板厚度不够，当型腔中产生的内应力超过 型腔材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与次同时，刚度不足则发生过大的弹性 变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，也可能导致脱模困难等。因此，有必 要建立型腔强度和刚度的科学计算方法，尤其对重要的、塑件精度要求高的和大型塑件 的型腔，不能单凭经验确定凹模侧壁和底板厚度，而应通过强度和刚度的计算来确定。 型腔刚度和强度计算的依据归纳为如下几个方面： （1）成型过程不发生溢料。当型腔内受塑料熔体高压作用时，模具成型零件由于产 生弹性变形而在某些分型面和配合面可能产生足以溢料的间隙。这时，应根据塑料的粘 度不同，在不产生溢料的情况下，将允许的最大间隙值作为塑料模型腔的刚度条件。 （2）保证塑件的精度要求。型腔侧壁及其底板应有较好的刚度，以保证在型腔受到 熔体高压时不产生过大的、使塑件超差的弹性变形。此时，型腔的允许变形量受塑 件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允许值的 1/5 左右，或 0.025以下。 （3）保证塑件顺利脱模。型腔的刚度不足，塑件成型时变形很大，不利于塑件脱模。 当变形量大于塑件的收缩值时，塑件将被型腔包紧而难以脱模。此时，型腔的允许变形 量受塑件收缩值限制，即 st 式中 s塑件材料的成型收缩率（%） ； t塑件的壁厚（） 。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 20 - 在一般情况下，其变形量不得大于塑料的收缩率。 （4）型腔力学计算的特征和性质，随型腔尺寸及结构特征而异。对尺寸型腔，一般 以刚度计算为主；对小尺寸型腔，因在发生大的弹性变形前，其内应力往往已超过材料 许用应力，当以强度计算为主。其力学计算的尺寸分界值取决于型腔的形状、型腔内熔 体的最大压力、模具材料的许用应力及型腔允许的变形量等。当以强度计算和刚度计算， 算出的型腔尺寸相等时，此值即为分界尺寸。在不知分界尺寸时，则应分别按强度条件 的刚度条件计算型腔尺寸，取大者为型腔壁厚尺寸。刚度条件通常是保证不溢料，但当 塑件精度要求较高时，应按塑件精度要求确定刚度条件。 1. 下凹模型腔侧壁厚度计算 下凹模型腔为矩形整体式型腔，根据矩形整体式型腔的计算公式 h （塑料模设计及制造 p111 3-29） 3 4 e cpa h型腔侧壁厚度（） ； c系数，由 l/a 值选定， （查塑料模设计及制造 p111 表 3-9） ； p型腔内熔体的压力，一般取 2545mpa； a型腔侧壁受熔体压力部分的高度（） ； e弹性模量，钢材取 2.110 mpa； 5 允许变形量（） ； 在高压下，型腔侧壁将发生弯曲，使侧壁与底板产生纵向间隙，为防止溢料，应根 据不同塑件的最大不同溢料间隙决定， （查塑料模设计及制造 p109 表 3-8）得允许变形 值0.05，取 0.05。l/a35/14=2.5 查表 塑料模设计及制造 3-9 得 c0.57 代入公式计算： h4.5 3 5 4 05 . 0 101 . 2 144557 . 0 2. 下凹模底板厚度计算： 根据组合式型腔底板厚度计算公式 h（） （塑料模设计及制造 p111 3-30） 3 4 e pb c 进行计算。 式中 l/b35/321.1 查塑料模设计及制造 表 3-10 得0.0164 c 代入公式计算： 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 21 - h4.19 3 5 4 05 . 0 101 . 2 32450164 . 0 第七章模具加热和冷却系统的计算 塑料成型工艺过程中，模具温度会直接影响到塑料的冲模、塑件的定型、注塑周期 和塑件质量。 模具过低，熔体流动性差，塑料成型性能差，塑料轮廓不清晰，表面产生明显的银 丝、云纹，甚至充不满型腔或形成熔接痕，塑件表面不光泽，缺陷多，机械强度降低。 对于热固性塑料，模温过低造成固化程度不足，降低塑件的物理、化学和力学性能。对 于热塑性塑料注射成型时在模温过低，充模速度又不高的情况下，塑件内应力增大，易 引起翘曲变形或应力开裂，尤其是粘度大的工程塑料。在采用允许的低模温时，则有利 于减小塑料的成型收缩率，从而提高塑件的尺寸精度，并可缩短成型周期。对于柔性塑 料采用低模温有利于塑件尺寸稳定。 模温过高，成型收缩率大，脱模和脱模后塑件变形大，并且易造成溢料和粘模。对 于热固性塑料会产生过热导致变色、发脆、强度低等。但对于结晶性塑料，使用高温有 利于结晶过程进行，避免在存放和使用过程中，尺寸发生变化。对于粘度大的刚性塑料， 使用高模温可使其应力开列大大降低。 模具温度不均匀，型芯和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形， 影响塑件的形状及尺寸精度。因此，为保证塑件质量，模温必须适当、稳定、均匀。可 见，模温对整个注塑过程都有极大的影响。 据统计，对于注射模具，注射时间约占成型周期的 5%，冷却时间约占 80%，推出时 间约占 15%。可见，注塑周期主要取决于冷却定型时间，而缩短冷却时间，可通过调节塑 料和模具的温差。因而在保证塑件质量和成型工艺顺利进行的前提下，通过降低模具温 度来缩短冷却时间，是提高生产效率的关键。 本塑件在注塑成型时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统，是否需要冷 却系统可以做如下的设计计算。 设定模具平均工作温度为 40，用常温 20的水作为模具冷却介质，其出口温度为 30，产量为(粗算每 1 min 2 套)0.84kg/h。 1求塑件在硬化时每小时释放的热量 q3 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 22 - 查表 3-26 得 abs 的单位热流量为 314010 j/kg 41 q wq 32 0.843510 j/kg 4 29.410 j/kg 4 2求冷却水的体积流量 v 由式 3-41 得 v （塑料模设计及制造 p151 3-41） )( 21 1 ttc wq 式中 v冷却介质的体积流量（m /min） ； 3 w单位时间内注入模具中的塑料重量（kg/min） ； q 塑件在凝固时所放出的热量（j/kg） ； 1 冷却介质的密度（/mm ） ； 3 c冷却介质的比热容j/（c）； t 冷却介质的出口温度（） ； 1 t 冷却介质的进口温度（） ； 2 代入数据 v )( 21 1 ttc wq ）（203010187 . 4 10 /601029.4 33 4 0.11710mm /min 33 查塑料模设计及制造 p153 表 3-27 可知所需的冷却水管直径非常小。 由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量很小，故可不设冷却系统， 依靠空冷的方式冷却模具即可。 第八章 标准模架的选用 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 23 - 按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，香港地区将浇 口称为水口，大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的（二板式模具）所选用的 模架，小水口模架指进料口采用点浇口模具（三板式模具）所选用的模架。 大水口模架总共有四种形式：a 型、b 型、c 型、d 型。 小水口模架就是指采用点浇口的模具所选用的模架，总共有 8 种型式：da 型、db 型、 dc 型、dd 型、ea 型、eb 型、ec 型、ed 型，其中以 d 字母开头的 4 种型式适用于自动断 浇口模具的模架。 模具结构采用一模两腔两板式结构，采用侧浇口顶出机构直接采用顶竿顶出。 根据塑料模具设计附录 b 所提供的模架图选模架型号为：2025-ai-25-30-70，模 架结构如图所示。 浇口套也可选标准件，因为注塑机喷嘴口直径为4，查塑料模具设计 p47 表 4-1 选 择进料口直径为5 的浇口套。具体结构见模具装配图。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 24 - 第九章 注塑机参数校核 9.1 最大注塑量校核 注塑机的最大注射量是指柱塞或螺杆在作一次最大注射行程时，注射装置所能达到 的最大注出量。目前我国已统一规定用加工聚苯乙烯塑料时注射机一次所能注出的公称 容积来表示。为了保证正常的注射成型，选择注射机时，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在最大注 塑量的 80。所以，选用的注塑机最大注塑量应满足 在一般情况下，仅对最大注射量进行校核，但对热敏性塑料还应注意注射机能出处 理的最小注射量，因为每次注射量太小时，塑料在料筒内停留的时间会过长，导致塑料 高温分解，从而降低塑料的质量和性能。其最小注射量应不小于额定注射量的 20。 0.8mmm 机塑件浇 式中：m注塑机的最大注塑量，g； 机 m塑件的体积，g，该零件 m5.96g 塑件塑件 m浇注系统体积，g，该零件 m2.88g 浇浇 故 m11.05g 机 8 . 0 浇塑件 mm 8 . 0 88 . 2 96 . 5 此处选定的注塑机注塑量为 40g,所以满足要求。 9.2 锁模力校核 锁模力是指注射机的锁模装置对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料溶体充满 模具型腔时，沿锁模方向会产生一个很大的作用力，此力总是力图使模具沿分型面胀开。 为此，注射机的额定锁模力必须大于型腔内塑料熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上 的投影面积之和（即注射面积）的乘积。 一般，闭模时要从模外加大于型腔内压力一倍以上的锁模力。 fpa 锁机模 式中：p熔融型料在型腔内的压力（20mp40mp） ； 模 a塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算为 2512 ； 2 f注塑机的额定锁模力，kn。 锁机 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 25 - 故 fpa402415100.480kn 锁机模 此处选定的注塑机为 250kn，满足要求。 9.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸的拉杆间距相适应： 模具长宽拉杆面积 即 200250250250 故满足要求。 模具闭合高度校核 模具实际厚度 h205； 模 注射机最小闭合厚度 h130 最小 即 hh，故满足要求。 模最小 9.4 开模行程校核 所选注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程应满足下式 s（hh）h h （510） 机模最小12 式中：h 推出距离，； 1 h 包括浇注系统在内的塑件高度，； 2 s注塑机最大开模行程，。 机 因为 s（hh）230（205130）155 机模最小 h h （510）14641088 12 故满足要求。 第十章 模具装配与试模 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 26 - 模具装配时要求相邻装配单元之间的配合与联接均需要按装配工艺确定的装配 基准进行定位与固定，以保证其间的配合精度和位置精度，从而保证型芯与型腔间 能精密均匀的配合和定位，开合运动及侧向抽芯机构与推出脱模机构都能够实现运 动的精确性。 具体的工艺要求： （1）通过装配与调整，使装配尺寸链的精度能够完全满足密封性的要求； （2）装配完成的模具其塑料注射完全满足规定的要求； （3）寿命期限可以达到预先规定的数值和水平等。 模具的装配方法 1.配作法 在零件加工时需对配作及装配有关的必要部位进行高精度加工而孔 位精度需由钳工配作来保证：在装配时，由配作使各零件装配后的相对位置保持正 确关系，如在导套与导柱的装配及圆柱销的装配等； 2.直接装配法 零件的型孔、型面