毕业设计--警灯罩注塑模.doc

Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） -i- 目目 录录 第一章第一章 前前 言言 1 第二章第二章 塑件结构分析与材料的选择塑件结构分析与材料的选择 2 2.1 塑件设计要求及其成型工艺分析,如图2.1所示. 2 2.1.1 产品基本要求 3 2.2 产品材料分析. 4 2.2.1 PS 的主要主要性能特点. 4 2.2.2 PS 的成型工艺性能. 4 第三章第三章 拟定模具的结构形式拟定模具的结构形式 7 3.1 概述. 7 3.1.1 分型面位置和形式的确定. 7 3.1.2 型腔数量和排位方式的确定 8 第四章第四章 注塑机型号选择与确定注塑机型号选择与确定 9 4.1 公称注射量的计算. 9 4.1.1 塑件质量、体积计算. 9 4.2 注射机型号的选定. 9 4.3注射机工艺参数的校核 11 4.3.1 最大锁模力校核. 11 4.3.2 最大注塑量的校核 11 4.3.3 最大注塑压力的校核 12 第五章第五章 浇注系统设计浇注系统设计 13 5.1 浇口系统的设计. 13 5.1.1 流道系统尺寸的确定 13 第六章第六章 浇口的设计浇口的设计. 15 6.1 浇口直径的确定. 15 6.2 浇口的类型及确定. 15 第七章第七章 浇注系统的平衡浇注系统的平衡 16 7.1 浇注系统凝料体积计算. 16 7.2 浇注系统各截面流过熔体的体积计算. 16 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） -ii- 7.3 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核. 16 7.3.1 确定适当的剪切速率 16 7.3.2 确定体积流率. 17 7.3.3 注射时间（充模时间）的计算. 17 7.3.4 校核剪切速率 18 第八章第八章 模具成型零部件结构设计和计算模具成型零部件结构设计和计算. 19 8.1 成型零件的要求及选材. 19 8.2 成型零件的结构设计. 19 8.3 成型零件尺寸的计算. 19 8.3.1 影响工件尺寸因素 19 8.3.2 各零件的计算 20 8.4型腔刚度的校核 21 8.4.1 型腔侧壁的厚度 21 8.4.2 型腔底板的厚度 21 8.5 成型零件的创建. 22 第九章第九章 模架的确定和标准件的选用模架的确定和标准件的选用.27 9.1模架调用.27 9.2模架 31 第十章第十章 合模导向机构的设计合模导向机构的设计 33 10.1 推板导柱与导套设计. 33 10.1.1 导柱的设计.33 10.1.2 导柱的布置方式. 33 10.1.3 导柱的尺寸长度 33 10.1.4 导柱材料的选用 34 10.1.5 导柱的形状 34 10.2 导套的设计. 34 10.2.1 导套的形状 34 10.2.2 导套的材料选用 34 10.2.3 导套的尺寸 35 第十一章第十一章 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计 36 11.1 塑件的推出机构. 36 11.2 脱模推出机构的设计. 36 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） -iii- 11.2.1 脱模推出机构的设计原则 36 1.2制品推出的基本方式 37 11.3 压缩空气顶出的基本要求. 37 11.3.1 无机械辅助装置的气体顶出的优点. 38 11.3.2 空气顶出的缺点 38 11.3.3 阀杆顶出方式. 38 11.4 脱模力的计算. 39 11.5 主型芯的脱模力. 40 11.6 脱模力的校核. 41 11.7型腔刚度的校核 41 11.7.1 型腔侧壁的厚度（按整体式矩形型腔计算） 41 11.7.2 型腔底板的厚度. 42 11.8 整体型腔边沿的距离校核. 42 11.8.1 按强度校核 42 11.8.2 按刚度校核 43 第十二章第十二章 侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构的设计 44 12.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定. 44 12.2侧型芯脱模力的计算 44 12.3 抽芯距计. 45 第十三章第十三章 温度调节系统设计温度调节系统设计 46 13.1 冷却系统. 46 13.1.1 塑件制品的体积. 46 13.1.2 塑料制品的质量 46 13.1.3 求塑件在固化时每分钟释放的热量 46 13.1.4 计算冷却水的体积流量 46 13.1.5 定冷却水管的直径 47 13.1.6 确定冷却水在管道的流速 47 13.1.7 求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数 47 13.1.8 确定冷却管道的总传热面积 48 13.1.9 模具上应开设的冷却水孔数 48 第十四章第十四章 注射机安装尺寸的校核注射机安装尺寸的校核. 49 14.1 最大与最小模具厚度校核 49 14.2 开模行程校核. 49 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） -iv- 14.3 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核. 49 第十五章第十五章 排气系统的设计排气系统的设计. 50 15.1 排溢设计. 50 15.2 引气设计. 50 15.3 排气系统方式. 50 15.4 该套模具的排气方式. 50 第十六章第十六章 典型零件制造工艺典型零件制造工艺. 52 16.1定模型芯的加工工艺 52 第十七章第十七章 模具材料的选用模具材料的选用. 54 17.1 模具材料选用原则. 54 17.2 注塑模具常用材料. 54 17.2.1 型腔、型芯类零件 54 17.2.2 导向类零件 54 17.2.3 浇注系统零件 55 17.2.4 推出机构和抽芯机构零件 55 17.2.5 模板类零件 55 17.1 塑料模具成型零件的选材. 55 17.2 模板零件的选材. 55 17.3 浇注系统零件的选材. 55 17.4 导向零件的选材. 55 17.5 推出机构零件的选材. 56 17.6 其它零件. 56 17.7 该套模具所用材料的性能比较. 56 第十八章第十八章 模具的操作和工作过程模具的操作和工作过程. 57 18.1 模具的工作工程. 57 设计总结设计总结 58 参考文献参考文献 59 致致 谢谢. 60 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 0 - 第一章第一章 前前 言言 注射成型在整个塑料制品生产行业占有非常重要的地位，目前，除少数几种塑 料外，几乎所有的塑料品种都可以采用注射成形。据统计，注射制品约占所有塑料制 品总产量的 30，全世界每年生产的注射模数量约占所有塑料成型模具数量的 50。 早期的注射成型方法主要用于生产热塑性塑料制品，随着塑料工业的迅速发展以及塑 料制品的应用范围不断扩大，目前的注射成形方法已经推广应用到热固性塑料制品和 一些塑料复合材料制品的生产中。例如，日本的酚醛（热固性塑料）制品生产过去基 本上依靠压缩和压注方法生产，但目前已经有 70被注射成型所取代。注射成型方法 不仅广泛应用于通用塑料制品生产，而且就工程塑料而言，它也是一种最为重要的成 型方法。据统计，在当前的工程塑料制品中，80以上都要采用注射成型的生产方法。 我国塑料模具的发展随着塑料工业的发展而发展，在我国，起步较晚，但发展很 快，特别是近几年，无论在质量、技术和制造能力上都有很大的发展，取得了很大成 绩。 现在 CAD/CAM/CAE 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍，特别是 CAD/CAM 技术的应用较为普遍，取得了很大成绩。目前，使用计算机进行产品零件 造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料 模具设计生产的主要手段。应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水 平。这不仅缩短了生产前的准备时间，而且还为扩大模具出口创造了良好的条件，也 相应缩短了模具的设计和制造周期。此外，气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟， 热流道技术的应用更加广泛，精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高，模具 寿命及效率不断提高，同时还采用了先进的模具加工技术和设备。 研究的目的与意义 1、检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。 2、掌握进行模具设计的方法、过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰 写科研论文打下基础。 3、培养独立思考能力、动手能力、创新能力、运用机械行业相关软件 UG、AUTOCAD 的能力。 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 1 - 第二章第二章 塑件结构分析与材料的选择塑件结构分析与材料的选择 2.1 塑件设计要求及其成型工艺分析塑件设计要求及其成型工艺分析,如图如图2.1所示所示 图图2.1 塑件三维图塑件三维图 塑件结构比较复杂，表面质量要求也较高。如上图所示，塑件的前端有三处凹槽， 且在圆筒内部，因而需要考虑内抽芯机构的设置。塑件外表面是环状的凹槽，内部是 条状是凸梗，且相互垂直，开口处结构斜度达，深腔出结构斜度左右。塑件外观73 质量要求高，外表面应避免出现划伤、气泡、缩孔、熔接痕等缺陷， 因而选用点浇口。 脱模斜度较小，可考虑在此设置推推板顶出装置。 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 2 - 图图 2.2 塑件二维图塑件二维图 2.1.1 产品基本要求产品基本要求 塑件三维图如图 2.1 最大几何尺寸：（DH）156mm183mm 精度要求：一般（4 级） 外观要求：光泽性好、无成型缺陷 塑料 PS( Polystyrene 聚苯乙烯) 塑料件质量 302.1g Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 3 - 塑料件体积 284903 3 mm 色条 半透明、橘红色 生产纲领：批量生产 2.2 产品材料分析产品材料分析 2.2.1 PS 的主要主要性能特点的主要主要性能特点 PS 具有较强的综合性能，具有较好的韧性、刚性、抗冲击性、抗拉强度、很好的 耐热、耐寒性能；具有较好的化学稳定性；很易加工、染色。但是，耐磨性差，质脆， 抗冲击强度差。PS 的成型性能很好，成型前可不干燥，但注射成型时应防止涎料，制 品易产生内应力，易开裂。 2.2.2 PS 的成型工艺性能的成型工艺性能 2.2.2.1注射压力的确定原则注射压力的确定原则 注射压力的大小主要取决于制品的结构和壁厚，一般控制在60120。壁薄流MPa 道较长，流动阻力较大时，注射压力可高至130150。壁厚，浇口截面较大，流MPa 动阻力小时，注射压力可略底些。提高注射压力可以提高PS制品的光泽度。 注射过程中，保压压力的大小，对制品的表观质量和银丝状缺陷都有较大的影响。 压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，在温度较高时，制品表面易 雾化。压力过大，塑料型腔表面摩擦作用强烈，容易造成黏模。所以一定要调整配好 保压压力和保压时间。保压压力为注射压力的30%60%。背压控制得越低越好，背压 最高时可采用1.5。螺杆前进速度采用慢速，一般不超过0.550.65m/s。MPa 2.2.2.2注射速度的确定注射速度的确定 PS 采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料容易分解，甚至烧焦， 从而在制品上出现熔接缝，光洁度差，及浇口附近的物料发红等缺陷。但在生产薄制 品或复杂制品时，还是要保证。 2.2.2.3 PS 主要性能主要性能 PS，易燃，屈服强度 50，拉伸强度 38，伸长率 35%，摩擦系数 0.45，MPaMPa 热变形温度 (45)(180)，计算收缩率 0.5%-0.6%。具体如表 2.1：MPaMPa65 96 C Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 4 - 表表 2.1 PS 的主要主要性能指标的主要主要性能指标 性能单位数值 密度 3 dmkg1.041.06 比体积kgdm30.940.96 吸水率（24h） 100 cp 0.030.05 收缩率（%）0.50.6 熔点C131165 抗拉屈服强度MPa3563 拉伸弹性模量MPa2.83.5103 抗弯强度MPa3570 冲击韧度 2 kJ/m 0.540.86 硬度HBM6580 体积电阻系数cm 16 10 击穿强度 -1 E/kV mm 19.727.5 2.2.2.4 注射成型工艺过程及工艺参数注射成型工艺过程及工艺参数 1. 预烘装入料预塑注射装置准备注注射保压冷却脱模塑件送下 工序。 2.塑料 PS 成型工艺参数 （1）注射机：螺杆式 （2）螺杆转速（r/min）：30 （3）预热和干燥：温度（） 8085 时间（ h ） 23C （4）料筒温度：（） C Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 5 - 后段 150170 中段 165180 前段 180220 （5）喷嘴温度（）：170180；喷嘴形式 自锁式C （6）模具温度（）：5080C （7）注塑压力（）：60100MPa （8）成型时间（s）50220 成型时间（s）/注塑时间 2090 成型时间（s）/保压时间 05 成型时间（s）/冷却时间 20120 （9）后处理 方法：用红外线灯、烘箱烘烤 温度：70C 时间：24 小时 2.2.2.5 模具温度模具温度 PS 比 ABS 加工容易，取适宜的料温、模温，料温对物性影响较大、料温过高易 分解（分解温度为左右，与在料筒中停留时间长短有关） ，对要求精度较高塑料C250 模温宜取,要求光泽及耐热型料宜取。 ，形状比较规则，故C60C50 C80C60 不用考虑专门对模具加热。 2.2.2.6 料量控制料量控制 注射机注射PS塑料时，其每次注射量仅达标准折射量的80%。为了提高塑件质量 及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，注射量选为标定注射量的50%为宜。 通常要确保注射机生产条件及参数有一个很宽的范围，使大多数的产品和生产能 力要求包含于这范围内，并且在调整去顶这范围的过彻骨时尽量按常规的工艺流程， 这种生产条件范围越大，生产过程越稳定，使注射产品越不容易受到生产条件的改变 而产生明显的质量降低。 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 6 - 第三章第三章 拟定模具的结构形式拟定模具的结构形式 3.1 概述概述 在对塑件进行材料选定、零件工艺性分析、成型工艺过程分析和工艺参数大致选 定的基础上，根据塑件批量大小和精度要求就可确定型腔数量和排列方式。 3.1.1 分型面位置和形式的确定分型面位置和形式的确定 （1）在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成 型。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很 大的影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。 分型面的选择原则参照塑料模具设计指导 （第 2 版）2.1.2 节。 （2）根据分型面选择原则和塑件的结构形式，确定该模具采用瓣合模结构，有利 于制造和减少脱模高度。首先在与开模方向垂直的面上选择一分型面为主分型面，对 动定模的型芯进行分型，有利于排气和取出塑件；当定模型芯分型后，塑件冷却后收 缩包紧在动模型芯上，同时瓣合模的两个滑块在液压泵的作用下进行分型；最后由内 抽芯滑块进行抽芯，推出机构将塑件从动模部分顶出。如图 3.1 所示： 图图3.1 分型面的位置及形式分型面的位置及形式 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 7 - 3.1.2 型腔数量和排位方式的确定型腔数量和排位方式的确定 3.1.2.1 型腔数量的确定型腔数量的确定 由于该塑件的精度要求较高，塑件尺寸较大，批量生产，且外表面为瓣合成型， 塑件开口处有三个内抽芯，故适合采用一模一腔的结构。 3.1.2.2型腔排列形式的确定型腔排列形式的确定 由以上分析可知，本模具设计为一模一腔，如图3.2所示。 图图3.2 型腔的布置形式型腔的布置形式 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 8 - 第四章第四章 注塑机型号选择与确定注塑机型号选择与确定 4.1 公称注射量的计算公称注射量的计算 4.1.1 塑件质量、体积计算塑件质量、体积计算 通过 Pro/E 建模分析，如图 4.1 所示，塑件体积=，塑件质量 1 V 3 284.9cm =302.1g（PS 的密度为 1.041.08g/，取 1.06 g/） ，流道凝料的质量还是个 1 m 3 cm 3 cm 2 m 未知数，可按塑件质量的 0.2 倍来计算。从上述分析中确定为一模一腔，所以注射量为： 1 1.21.2 1 302.1362.52gmnm 总 3 1.2 1 284.9341.88cmV 总 根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为 ，由参考文献式 4-1 ，可知 3 341.88cmV 总 1 公浇塑 VVnV8 . 0 3 /0.8341.88/0.8427.35cmVV 公总 根据以上的计算，初步选择公称注射量为 500 3 cm 图图 4.1 Pro/E 质量属性分析图质量属性分析图 4.2 注射机型号的选定注射机型号的选定 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 9 - 一般注射机都有高速、低速两种特性（或称高压时间，低压时间）并可调节选用。 1000以下的中、小型注射机，其注射时间常为 4s，大型注射机注射时间在 12s 以 3 cm 内，注射速度一般为 57m/min，常用低速注射选用低速注射的注射机时，模具设 计应注意防止产生冷接缝，型腔充填不足。选用高速注射的或用大注射量、大锁模力 的注射机注射大面积、小重量的塑件时，模具设计应防止融料内充入空气、排气不良、 融接不良、塑件内应力增大、塑料易分解、嵌件型芯受冲击力大及易发生飞边等弊病。 根据以上的初步计算选定型号为 SZ-500/2000 的卧式注射机。其主要技术参数见 表 4.1 所示： 表表 4.1 注塑机的主要技术参数注塑机的主要技术参数 注塑机各项目单位参数 螺杆直径mm55 螺杆转速minr0180 理论容量 3 cm 500 塑化能力kg/h110 注射速率g/s173 额定注射压力MPa150 锁模力kN2000 拉杆内间距mm570 570 最大模具厚度mm500 最小模具厚度mm280 开模行程mm500 定位孔直径mm160 喷嘴球半径 SRmm20 喷嘴口半径 SRmm5 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 10 - 4.3注射机工艺参数的校核注射机工艺参数的校核 4.3.1 最大锁模力校核最大锁模力校核 流道凝料在分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的 2 A 统计分析，是每个塑件在分型面上的投影面积的 0.2 倍0.5 倍，因此可用 2 A 1 A 来进行估算，所以： 1 35 . 0 nA =A 21 AnA 2 1 1.35=25803.2mmnA 式中 = 1 A 2 22 7819113.5mm 2 D = 2 A 2 1 0.35=0.35 19113.5=6689.7mmnA 模具所需锁模力 m 25803.2 35903112903.11kNFApN 型 式中 熔融塑料在型腔内的压力为 2040，取 35（见参 型 pMPaMPaMPa 考书表 2-2） 。1 通过计算可得 903.11kN10 被视为薄壁圆筒塑件 r t 68 5 12 2 0.1 rSLcos (ftan ) FA (1K )K 主 = 32 2 2 3.14 68 3.1 100.55 1040cos1 (0.5tan1 ) 0.1 3.14 78 (1 0.32 13.12) 1.009 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 41 - =11556.0N 11.6 脱模力的校核脱模力的校核 当进行塑件的推出时，由于注射机的顶出力（40KN）大于动模部分的脱模力 （6199.62N）,因此塑件可顺利脱出。 脱模板接触面总面积： =1442.0 2222 12 156150 44 Add 总推 （）=（） 2 mm 接触应力： 侧壁的厚度 s 取 10。2 . 6 025 . 0 101 . 2 5 . 13613 . 0 31 3 4 mm Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 42 - 11.7.2 型腔底板的厚度型腔底板的厚度 1 4 3 12 s h c pL E 式中 模具材料的弹性模量（） ，碳钢为；EMPaMPa101 . 2 5 由板短边与长边边长之比决定的系数，可查表得 0.0226; 1 c 21 /LL 型腔压力，一般取，取;p3525MPa35MPa 底板短边的长度， （）; 2 Lmm 刚度条件，即允许变形量（） ，可查表得 0.025; mm mm6 . 6 025 . 0 101 . 2 26.20350226. 0 3 1 5 4 s h 满足刚度条件。 11.8 整体型腔边沿的距离校核整体型腔边沿的距离校核 11.8.1 按强度校核按强度校核 由公式 ) 1 2 ( 1 p rh =1.106.2 （符合要求）mmmm 式中 凹模内半径（） ，约为 4；rmmmm 型腔压力，一般为 36；pMPa 弯曲许用应力（） ，具体值为 785（） 。 MPaMPa 11.8.2 按刚度校核按刚度校核 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 43 - 由公式 1 1 1 1 rp rp h =0.985mm （符合要求）mm2 . 6 式中 凹模内半径（） ，约为 4；rmmmm 泊松比，常取 0.250.3； 允许变形量（） ，按塑料性质选取，一般不超过塑料的溢边值为mm 0.0250.04；mm 型腔压力，一般为 2545；pMPa 弹性模量，钢取。EMPa101 . 2 5 第十二章第十二章 侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构的设计 侧向分型抽芯与抽芯机构，用来成型苏肩上的外侧凸起、凹模和孔以及壳体塑件 的内侧局部凸起、凹槽和不通孔。具有侧抽机构的注射模具，其活动零件多、动作复 杂，在设计中特别要注意其机构的可靠、灵活和高效。侧抽机构类型很多，根据动力 来源的不同，一般可分为机动、液压或气动以及手动三大类型。根据塑件结构进行合 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 44 - 理选用。 12.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定侧向分型与抽芯机构类型的确定 由于塑件的侧向抽芯距和抽芯力过大，综合考虑各方面的因素采用液压侧向分型及 抽芯机构。 在本次设计中，在动、定模分开后，液压缸工作，带动瓣合模及内抽芯滑动，使之 产生侧向运动，先行脱出塑件，然后再由脱模板将塑件推出。 12.2侧型芯脱模力的计算侧型芯脱模力的计算 内抽芯 2 2()(tan ) 0.1 (1) ab ESL f FA K : = 32 2 102.8 3.1 100.55 101.5cos1 (0.5tan1 ) 0.1 22 80.8 (1 0.5) 13.12 =1021.78N 另外两个内抽芯的脱模力与内抽芯一样，即分型面开模时的脱模力为 3063.34N 瓣合滑块 b1 12 2 0.1 rSLcos (ftan ) FA (1K )K = 32 2 2 3.14 68 3.1 100.55 10137cos1 (0.5tan1 ) 0.1 3.14 0.5 70 (1 0.32 13.12) 1.009 =8012.6N 另外一个瓣合滑块的脱模力与瓣合滑块一样，即分型面开模时的脱模力为 16025.2N 式中 塑料的弹性模量，取，见参考文献2表 4-24E 3 3.1 10 MPa 塑料成型的平均收缩率，取 0.0055，见参考文献2表 4-24S 塑料的壁厚，取t5mm Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 45 - 被包型芯的长度L 塑料的泊松比，取 0.32，见参考文献2表 4-24 脱模斜度，为1 塑料与钢材之间的摩擦因数，取 0.5，见参考文献2表 4-24f 型芯的平均半径r 矩形型芯短边长度a 矩形型芯长边长度b cos2cos 2 2 2 1 Kcossin1 2 fK 12.3 抽芯距计抽芯距计 瓣合滑块：抽芯距离为，瓣合滑块：抽芯距离为，50mm50mm 内抽芯的抽芯距离均为2mm 抽芯距离过长则采用液压抽芯，油缸都采用，采用螺纹连接。见图 12.1mm30 图图 12.1 液压油缸液压油缸 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 46 - 第十三章第十三章 温度调节系统设计温度调节系统设计 注射模设计温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良 好的产品质量和较高的生产率。PS 的成型温度和模具温度分别为 210310、90110。由于成型温度在 90110之间，必须对模具先进行预热。 CCC 13.1 冷却系统冷却系统 一般注射到模具内塑料温度为 250左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其C 温度在 60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑C 料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W 13.1.1 塑件制品的体积塑件制品的体积 =VVnV 塑主 0.2 284.9 1248.9 3 341.88cm 13.1.2 塑料制品的质量塑料制品的质量 =Vm 341.88 1.06362.52g 13.1.3 求塑件在固化时每分钟释放的热量求塑件在固化时每分钟释放的热量 = 1 WQQ min/J75.2135006214. 0 式中 单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（kg/min） ，生产周期按每W 分 钟 1.2 次计算； PS 单位质量放出的热量，查参考书表 4-35，为 310kJ/kg400kJ/kg,取 1 Q1 350kJ/kg。 13.1.4 计算冷却水的体积流量计算冷却水的体积流量 这里假定塑料熔体凝固和冷却过程中放出的热量全部被冷却水带走，则 )( 211 v c WQ q Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 47 - 式中： 单位质量的塑件制品在凝固时所放出的热量，PS 为 350KJkg-1； 1 Q 冷却水的密度（1000） ； 3 kg/m 冷却的比热容（4.187kJ/kg） ； 1 c 冷却水出口温度（取 25） ；1C 冷却水进口温度（取室温的温度 20） ；2C = v qmin/m1004 . 1 33 13.1.5 定冷却水管的直径定冷却水管的直径 为使冷却水处于湍流状态，塑件壁厚为 4.5，取 5，的范围为mmmmd 810，取冷却水孔的直径 。 mm10mmd 13.1.6 确定冷却水在管道的流速确定冷却水在管道的流速 2 4 v q d =m/s 60)108(14. 3 1004 . 1 4 23 3 =0.55m/s 小于最低流速 1.66m/s，达不到湍流状态，所选管道直径太大，只能选。mm6d 但若把模具进出口温差稍作调整，由改成，按上式计算，C5C2m/s66. 1m/s65. 1v 基本上达到了湍流状态，满足冷却要求。 13.1.7 求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数 4.187 f h d 0. 8 0. 2 （） C) hkJ/(m )108( 1 )6 . 110(65 . 6 6 . 3 22 2 . 03 8 . 03 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 48 - 式中 冷却介质温度有关的物理系数，可查表取（水温为） ；ff6.84C 5 . 23 冷却介质在一定温度下的密度（1000） ； 3 kg/m 冷却介质在流道中的流速，；m/s 冷却水管的直径，；dmm 13.1.8 确定冷却管道的总传热面积确定冷却管道的总传热面积 =1.37 1 60WQ A h 2 2522 6523004 75.2160 23m 10 式中 模具温度与冷却水温度之间的平均温差,模具温度取 65。 CC 13.1.9 模具上应开设的冷却水孔数模具上应开设的冷却水孔数 =0.82 A n dL 33 3 1020010814. 3 1037 . 1 1 式中 L冷却水管的总长度，；mm 从计算结果看，因塑件算中等，单位时间注射量下，所以需冷却水道也比较小， 但一条冷却水道对模具来说是不可取的。因为冷却不均匀，会使塑件产生很多缺陷。 根据注射厂的生产现场经验，本设计在定模板上采用 2 条水道，在动模板上开设 2 条冷却水道。在瓣合滑块上开设 4 条水道，水道流量的大小可根据注射时具体工艺情 况进行调整，水孔的开设详细情况见装配图 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 49 - 第十四章第十四章 注射机安装尺寸的校核注射机安装尺寸的校核 14.1 最大与最小模具厚度校核最大与最小模具厚度校核 模具厚度 H 应满足 maxmin HHH 式中 （见表 6-5） 。 minmax 280mm,500mmHH 而该套模整个厚度=，符合要求。807070 15080H 450mm 模板各符号意义见模架选项。 14.2 开模行程校核开模行程校核 对单分型面注射模而言，其开模行程为H 见参考书【1】式（2-14）;SHHHmm)105( 21 式中 注射机移动模板的最大行程（mm） ，取（见参考书【1】表 6-5） ；S300mm 塑件推出距离（脱模距离） （mm） ，取； 1 H30mm 塑件的高度（mm） ，为； 2 H183mm 代值计算为符合要求。18330 10223mm300mmH 推出机构校核 本塑件推出距离不长，符合要求。 14.3 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 注射模外形尺寸应小于注射机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注 射机拉杆间距相适应，模具宽度或模具高度 至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆空间装 在注射机的工作面上。选定的模架为，但外形尺寸为，400mm400mm450mm400mm 考虑到滑块抽芯、弯销抽芯、液压缸所占的空间，装配图的总宽度为，而起吊841mm 螺钉布置在长度方向，这样不利于吊入注射机，但模具高度为，因高度方向小450mm 于，吊入以后旋转 90即可安装。所以外形尺寸符合要求。工程实际中也可841mmC 在安装前把螺钉、液压缸等配件卸下，安装后再装上模具。 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 50 - 第十五章第十五章 排气系统的设计排气系统的设计 15.1 排溢设计排溢设计 排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的气体等。 15.2 引气设计引气设计 对于一些大型深腔壳形制品，注射成形后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被 排出，此时制品的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空，当制品脱模时，由于受 到大气压的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使制品发生变形或损坏，因 此必须加引气装置。 15.3 排气系统方式排气系统方式 利用排气槽；利用型芯、镶件、推杆、推管等配合间隙；有时为了防止制品在顶 出时造成真空而变形，必须设置进气装置。 15.4 该套模具的排气方式该套模具的排气方式 利用制品推杆推管的配合间隙；第二分型面的间隙。 塑料熔体充模过程很短，可认为模内气体物理性质符合绝热条件。所需排气槽的截面 面积可用如下公式计算 11 0 25273mT F tp 式中 排气槽截面面积；F 2 m 1 m模具内气体质量；kg 0 p模内气体的初始压力，； 0 0.1MPap 1 T模内被压缩气体的最终温度；)C( Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 51 - t充模时间。) s ( 模内气体质量，按常压常温的氮气密度计算，有 1 m20 C 3 0 1.16kg/m 100 mV 式中 模具型腔体积 0 V 3 m -3 100 3.132 10 kgmV 应用气体状态方程，可求得上式中被压缩气体的最终温度： )C( 0.1304 1 10 273273 p TT p 式中 模具内气体的初始温度 0 T)C( 0.1304 1 10 0.1304 273273 20 293273312 0.1 p TT p CC 充模时间，查表 3-126得该塑料 PS，其成型周期为：62s，闭模：6s、注射：13s、塑 化和冷却 30s、开模 4s、取件 9s。 由公式得： 3 11 6 0 2527325 3.132 10273312 13 0.1 10 mT F tp 2 1.46mm 图图 15.1 排气槽截面图排气槽截面图 由表 9.3-21查得排气槽高度，因此排气槽总宽度0.02mmh Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 52 - 1.46 73mm 0.02 F W h Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 53 - 第十六章第十六章 典型零件制造工艺典型零件制造工艺 塑件的精度高低，表面质量好坏，全取决于成型零件的制造工艺，因此编制出一 个科学合理制造工艺是保证成型零件质量，进而保证产品质量的关键。成型零件主要 有两类：型腔类和型芯类。简单的型腔和型芯以机械切削加工为主，再加抛光工序； 复杂的型腔和型芯以机械切削进行粗加工，精加工以电加工为主，复杂的小型异形型 芯以电加工为主。机械切削加工基本上是数控化加工。 16.1定模型芯的加工工艺 如表 16-1 所示 图图 16.1 定模型芯定模型芯 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 54 - 表表 16-1 型腔的制造工艺过程型腔的制造工艺过程 序号工序名称加工工艺过程及要求设备 1下料 下料（锻造时考虑了 5%的烧损量）250mm 50mm 锯床 2粗车 车削成阶梯状，其中，244mm 12mm206mm 35mm ，单边留加工余量4 5mm 车床 3精车 车削至，开设三条凹槽241mm 12mm204mm 34mm ，184mm 10mm194mm4mm 车床 3热处理退火理退火（消除切削应力）热处理炉 4铣削 铣削成内圆槽，单边留余139mm 8mm168mm 10mm 量，保证基准面相互垂直（以相邻两侧面及底面作mm2mm1 为基准面） 。铣削台阶槽的避空孔，, 铣床 5热处理退火理退火（消除切削应力）热处理炉 6磨削磨削上下两平面至41.6mm平面磨床 7 7 钻孔 按图中尺寸钻，1.2mm mm1深 数控铣床 8电火花 用矩形紫电极和 T 形电极分别半精加工两端侧型心孔进行清角。 用电极对枕位清角 电脉冲机床 9钳工周边个棱角倒钝去毛刺，型腔抛光到 Ra0.4m钳工台 10热处理渗氮处理，硬度达 58HRC62HRC热处理炉 11磨削磨削上下表面，上表面以磨平为准，翻面磨至尺寸平面磨床 12抛光钳工对型腔按脱模方向抛光至 Ra0.2m工作台 13 型芯与孔 检验 在总装之前应对侧型芯与孔进行检验，用红丹油进行着色检验接 触情况，应接触均匀，否则应进行研和整修 工作台 14检验最后检验各项尺寸精度和形状位置精度是否符合图纸要求 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 55 - 第十七章第十七章 模具材料的选用模具材料的选用 17.1 模具材料选用原则模具材料选用原则 用于注塑模具的钢材，大致应满足如下要求： 1） 机械加工性能优良：易切削，适于深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位的加工和三维 复杂形面的雕刻加工； 2） 抛光性能优良：没有气孔等内部缺陷，显微组织均匀，具有一定的使用硬度 （40HRC 以上） ； 3） 良好的表面腐蚀加工性：要求钢材质地细而均匀，适于花纹腐蚀加工；但对一些特 殊 塑料； 4） 耐磨损，有韧性：可以在热交变负荷的作用下长期工作，耐摩擦； 5） 热处理性能好：具有良好的淬透性和很小的变形，易于渗氮等表面处理； 6） 焊接性好：具有焊接性，焊后硬度不发生变化，且不开裂、变形等； 7） 热膨胀系数小，热传导效率高：防止变形，提高冷却效果； 8） 性能价格比合理，市场上容易买到，供货期短。 在选择注射模具钢材时，要综合考虑塑件的生产批量、尺寸精度、复杂程度、体 积大小和外观要求等因素。对于塑件生产批量大、尺寸精度要求高的场合，应选用优 质模具钢。对于结构复杂或体积比较大的塑件应选用易切削钢。外观要求高的塑件可 以选用镜面钢材。 17.2 注塑模具常用材料注塑模具常用材料 17.2.1 型腔、型芯类零件型腔、型芯类零件 由于这些零件直接于塑料接触，因此要求具有一定的强度、表面耐磨性好、热处 理性能好、淬火变形小；对塑料具有腐蚀的模具，材料还应有抗蚀能力。目前如 P20、718H、材料较为常用。 17.2.2 导向类零件导向类零件 这类零件包括各种导柱、导套和导向销等。这类零件在使用中起导向作用。开、合 模时有相对运动，成型过程中要承受一定的压力或偏载负荷。因此要求表面耐磨性好， 心部具有一定的韧性。目前如 T8A、T10A 等材料较为常用。 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 56 - 17.2.3 浇注系统零件浇注系统零件 包括浇口套、拉料杆、分流锥等。这类零件的工作条件与成型零件相近，要求具 有良好的耐磨表面、耐蚀性和热硬性。目前如 P20、T8A、T10A 等材料较为常用。 17.2.4 推出机构和抽芯机构零件推出机构和抽芯机构零件 这类零件要求表面磨性好，并具有足够的机械强度。目前如 T8A、T10A 等材料较 为常用，也可采用与型腔、型芯同样的材料。 17.2.5 模板类零件模板类零件 这类零件是模具中主要承力零件，因此要求具有足够的机械强度。目前应用最普遍 的是 45 钢，有时也用 55 钢；为延长使用寿命，可调质至 230270HBS。 17.1 塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材 表表 17-1 型芯和型腔材料表型芯和型腔材料表 零件名称材料牌号热处理方法硬度 型芯P20渗氮58HRC62HRC 型腔P20渗氮58HRC62HRC 17.2 模板零件的选材模板零件的选材 表表 17-2 模板零件材料表模板零件材料表 零件名称材料牌号热处理方法硬度 垫板（支承板）45淬火4348HRC 动、定模板 动、定模座板 45调质230270HB 17.3 浇注系统零件的选材浇注系统零件的选材 主流道衬套 T10A 淬火 5357HRC 17.4 导向零件的选材导向零件的选材 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 57 - 表表 17-3 导向零件材料表导向零件材料表 零件名称材料牌号热处理方法硬度 导柱T8A淬火5055HRC 导套T8A淬火5055HRC 17.5 推出机构零件的选材推出机构零件的选材 表表 17-4 退出机构零件材料退出机构零件材料 零件名称材料牌号热处理方法硬度 推杆T10A淬火5458HRC 17.6 其它零件其它零件 1 定位圈 45 钢 2 各螺钉 35 钢 淬火 硬度 4348HRC 3 水 嘴 黄铜 62 17.7 该套模具所用材料的性能比较该套模具所用材料的性能比较 表表 17-5 材料性能的比较材料性能的比较 钢号切削加工性淬透性淬火不变形性耐磨性耐热性 Q235A优差差 45优差差中差 T8A优差差中差 T10A良差差良差 40Cr良优优优良 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 58 - 第十八章第十八章 模具的操作和工作过程模具的操作和工作过程 18.1 模具的工作工程模具的工作工程 模具装配调试完毕之后，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下： （1）对塑料 PS 进行烘干，并装入料斗。 （2）清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂。 （3）合模、锁紧模具，并确保液压侧向抽芯机构正常工作。 （4）对塑料进行预塑化，注射机准备注射。 （5）注射，其过程包括充模、保压、倒流、凝封、冷却定型。 （6）脱模过程。液压抽芯机构先完成卡口孔和滑轮槽孔的侧向抽芯，之后在模具 开模前上模具部分通入压缩气体，以防出现真空，塑件留在型腔内。模具开模后，下 模具部分推杆推出，以防塑件吸在主型芯上。最后人工件将塑件取出，完成塑件成型 和脱模。 （7）制品后处理。塑件从模具中取出后，去除边刺和浇口凝料，并对其调湿处理 Xx 科技大学本科生毕业设计（论文） - 59 - 设计总结设计总结 通过塑料模具设计，使我对塑料模具的结构、注塑原理、注塑过程及其设计要求 和重点都有了更深入的认识和更全面的了解。大致如下： 一、评判一副模具设计的优良标准之一是模具寿命高、获得塑件质量高、生产率 高、生产成本低。为了达到此标准，就必须要兼顾和综合考虑多方面的因素。首先， 该模具需要能够正常工作，能够完成基本的注射、充型、推件任务，试想一副塑料模 具如果不能成型、取出塑件，那么其他要求都是空想。其次，模具结构要合理，要尽 可能的简化模具结构。例如，可以避免侧抽芯结构，却由于分型面布置不合理，而额 外采用侧抽芯机构。这样会使模具结构复杂化，且增加了生产成本和模具生产周期。 最后，要想获得良好的塑件，还需要有恰当的注塑工艺。例如，保压时间应该取多少 为宜，模具注塑压力多大为好，是否要有加热冷却系统，是否要提高熔融塑料注射温 度。这些只有把握恰当，才能获得质量优越、外观漂亮、精度很高的塑件。 二、要想简化模具结构，又想降低生产成本，提供模具工作可靠性。还得在模具 材料的选择、模板的厚度，型芯、凹模的结构形式等方面进行比较和权衡。例如：动 模垫板不能选得太厚，也不能太