毕业设计---医用塑料模具设计.doc

I 重庆大学网络教育学院 毕业设计（论文） 题目 医用塑料模具设计 学生所在校外学习中心 批次 层次 专业 学 号 W09210743 学 生 何墨林 指 导 教 师 董小闵 起 止 日 期 2012 年 2 月 II 摘摘 要要 塑料模具，是塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精 确尺寸的工具。由于塑料品种和加工方法繁多，塑料成型机和塑料制品的结构又繁简 不一，所以，塑料模具的种类和结构也是多种多样的。 随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在 强度和精度等方面的不断提高,塑 料制品的应用范围也在不断扩大 ,塑料制品所占的比例正迅猛增加 .一个设计合理的塑 料件往往能代替多个传统金属件 .塑料产品的用量也正在上升 .。 塑料模具是一种生产塑料制品的工具 .它由几组零件部分构成,这个组合内有成型 模腔.注塑时,模具装夹在注塑机上,熔融塑料被注入成型模腔内 ,并在腔内冷却定型,然 后上下模分开,经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具 ,最后模具再闭合进行下一次 注塑,整个注塑过程是循环进行的。 关键词：工程塑料，塑料模具关键词：工程塑料，塑料模具 III 目目 录录 绪论绪论 1 1 1.1. 课题概述课题概述 2 2 1.11.1 背景背景2 2 2.12.1 设计依据设计依据4 4 2.22.2 塑件结构及工艺性分析塑件结构及工艺性分析 4 4 2.42.4 模具结构特点及总体方案模具结构特点及总体方案 6 6 3.3. 注塑成型原理及设备选择注塑成型原理及设备选择 7 7 3.13.1 注塑成型工艺注塑成型工艺 7 7 3.23.2 注塑机的选型注塑机的选型 8 8 3.33.3 HXW98DHXW98D 主要参数主要参数9 9 4.4.注射模总体结构注射模总体结构 9 9 4.14.1 型腔数目及分型面型腔数目及分型面9 9 4.34.3 导向机构导向机构1212 4.44.4 顶出机构顶出机构1212 4.54.5 成型零部件结构成型零部件结构 1313 4.64.6 模具温度调节模具温度调节1414 4.74.7 标准模架选择标准模架选择1515 4.84.8 模具排气槽设计模具排气槽设计1616 4.94.9 模具材料选择模具材料选择1616 5.15.1 注射机有关参数校核及最终选择注射机有关参数校核及最终选择 1717 5.25.2 型腔尺寸计算型腔尺寸计算 1818 5.35.3 型芯尺寸计算型芯尺寸计算1919 6.6.总结总结 2121 参考文献参考文献 2222 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 1 绪论绪论 热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种 成型模具，塑料注射成型 模具对应的加工设备是塑料注射模具对应的加工设备是塑料注射成型机，塑料 首先在注射机底加热料筒内受热熔融，然后在注射机的螺杆或柱塞推动下，经 注射机喷嘴和模具的浇注系统进入 模具型腔，塑料冷却硬化成型，脱模得到 制品。其结构通常由成型部件、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、 排气系统、支撑部件等部分组成。制造材料通常采用 塑料模具钢模块，常用 的材质主要为碳素结构钢、 碳素工具钢、合金工具钢，高速钢等。注射成型加 工方式通常只适用于热塑料品的制品生产，用 注射成型工艺生产的塑料制品 十分广泛，从生活日用品到各类复杂的 机械，电器、交通工具零件等都是用 注射模具成型的，它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。 模具主要类型有：冲模，锻摸，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上述各种模具都属于腔型模，因为他 们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。 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。 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 2 1.1. 课题概述课题概述 1.11.1 背景背景 我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模 具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长 寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件具为代表，我国主要汽车 模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。 体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁芯片 模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。 塑料模已能生产 34“、48“大展幕彩电塑壳模具，大容量洗衣机全套塑料模具及 汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。塑料模热流道技术更臻成熟，气体铺助 注射技术已开始采用。压铸模方面已能生产自动扶梯整体梯级压铸 模及汽车后 轿齿轮箱压铸模等。模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。模 具 CAD/CAM/CAE 技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具 CAD/CAE 软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。 模具加工机床品种增多，水平明显提高。快速经济制模技术得到了进一步发展， 尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术(RPM)进展很快，国内有多家已自 行开发出达到国际水平的相关设备。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。 模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。正由 于模具行业的技术进步，模具水平得以提高 ，模具国产化取得了可喜的成就。 历年来进口模具不断增长的势头有所控制，模具出口稳步增长。 20 世纪 80 年代以来，国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的 要求，同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具发展十分迅 速，模具工业一直以 15% 左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工 业，日益受到人们的重视和关注。 “模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得 了共识。目前，中国有 17000 多个模具生产厂点，从业人数约 50 多万。在模具 工业的总产值中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其他各类模具约占 11%。近年来，中国模具工业企业的所有制成分也发生 了变化。除了国有专业厂家外，还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企 业，他们都得到了迅速的发展。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，许多研究 机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。 1.2 塑料模具的发展现状 当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这 种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因 此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。 1.2.1 模具产品发展将大型化、精密化 模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如 塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。 随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加， 其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的 5m 提高到 23m，今后有些 模具加工精度公差要求在 1m 以下，这就要求发展超精加工。 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 3 1.2.2 多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具 除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。 通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与 支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。 1.2.3 热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省 制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国 外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达 80%以上，效果十 分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到 10%，个别企业已达到 20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是 发展热流道模具的关键。 1.2.4 气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展 气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘 曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质 量的前提下，大幅度降低成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行 业中正逐步推广使用。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体注射成形两 面部份，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体 辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发 气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。 1.2.5 快速经济模具的前景十分广阔 现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业 生产的比例将达 75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面 制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济 具越来越引起人们的重视。例如，研制各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或 其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具：中、低熔点合金模具、喷涂成型 模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速原型制造模 具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外， 采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和 提高。 1.2.6 模具标准件的应用将日渐广泛 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模 具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一 的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、 降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供 货迅速。 1.3 本课题研究的主要问题 模具设计和制造与塑料加工有密切关系。塑料加工的成败，很大程度上取 决于模具设计效果和模具制造质量，而塑料模具设计又以正确的塑料制品设计 为基础。 塑料模具设计要考虑的结构要素有： 1.3.1 分型面，即模具闭合时凹模与凸模相互配合的接触表面。它的位置和 形式的选定，受制品形状及外观、壁厚、成型方法、后加工工艺、模具类型与 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 4 结构、脱模方法及成型机结构等因素的影响。 1.3.2 浇注系统，即由注塑机喷嘴至型腔之间的进料通道，包括主流道、分 流道、浇口和冷料穴。特别是浇口位置的选定应有利于熔融塑料在良好流动状 态下充满型腔，附在制品上的固态流道和浇口冷料在开模时易于从模具内顶出 并予以清除(热流道模除外)。 1.3.3 塑料收缩率以及影响制品尺寸精度的各项因素，如模具制造和装配误 差、模具磨损等。此外，设计压塑模和注塑模时，还应考虑成型机的工艺和结 构参数的匹配。在塑料模具设计中已广泛应用计算机辅助设计技术。 2. 医用模具结构工艺分析 2.1 设计依据 本课题来源于某塑料模具制造有限公司。要求大批量生产，塑件的外观要 求表面光洁，要求无裂痕、斑纹、脱皮、分层、变形等缺陷。该塑件选用材料 为 POM。塑件的二维图如图所示： 图 2-1 塑件二维图 2.2 塑件结构及工艺性分析 根据塑件图，使用绘图软件绘制其造型图，通过造型图可以较为直观的认 识塑件的结构。由图可知，塑件外表面有:1 个环形凸起、1 个矩形凹陷、1 个 方孔、4 个圆孔、下部侧表面有 2 个插穿孔、一侧有流线型较好的圆弧；内表 面有 12 个固定螺钉用的圆形凸台。该塑件要求外形美观，外表面不允许有熔接 痕迹及浇口痕迹，故只能考虑采用点浇口或者潜伏式浇口等，从方孔中心进料 为宜。 2.3 塑件材料选择及特性分析 该塑件选用 POM 塑料。POM（聚甲醛学名聚氧亚甲基）聚甲醛是一种没有侧 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 5 链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能。 聚甲醛是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在- 40-100C 温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑 料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。很不耐酸，不耐强碱和不耐太阳 光紫外线的辐射。 聚甲醛的拉伸强度达 70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都 比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强 度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。 塑件要求表面光洁，模温应选 2570。选用螺杆式注塑机，注射压力 为 50100Mpa。 POM 具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高。 初定制品成型工艺参数如表 2-1 所示： 表 2-1 POM 塑料成型工艺参数 序号特性单位内容 1 注塑机类型螺杆式 2 螺杆转速 r/min40 3 喷嘴形式直通式 4 喷嘴温度 200 5 料筒后段温度 200220 6 料筒中段温度 210230 7 料筒前段温度 220250 8 模具温度 80 9 注射压力 MPa80 10 注射时间 s3 11 冷却时间 s30 12 保持压力 MPa60 13 保压时间 s20 14 成型周期 s45 表 2-2 POM 的性能参数 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 6 序号性能单位内容 1密度 g /cm3 1.39 2 吸水率 % 0.2 3 连续使用温度 50-110 4 屈服抗拉强度 MPa63 5 屈服拉应变 % 10 6 极限抗拉强度 MPa 7 极限拉应变 % 31 8 抗冲击韧度 Kj/ 9 缺口冲击韧度 Kj/ 6 10 洛氏硬度 MPa135 11 邵氏硬度 MPa85 12 抗弯强度 MPa 13 弹性模量 MPa2600 14 软化温度 150 15 热变形温度 HDT 155 16 热线膨胀系数 1.1 17 热导率 W/(mK) 031 18 摩擦系数 0.35 2.4 模具结构特点及总体方案 根据对塑件的结构分析，初定模具方案如图 2-3 所示。 由于对塑件的表面要求较高，浇口选择潜伏式浇口,模具凹模选用整体式凹 模，为节省材料，凸模选用整体嵌入式凸模，侧面定位后，螺钉固定。通过对 该塑件的结构及成型工艺性分析，选择塑件的台阶面为分型面可以有效的降低 成本，提高生产效率。整体模具结构选用一模一腔单分型面。由于对塑件的表 面要求较高，浇口选择潜伏式浇口,于塑件上表面的方孔中心进浇，由于潜伏式 浇口难加工，所以选择插入浇口嵌块。导向机构采用不等大小导柱对称布置。 顶出机构采用典型顶出机构，即顶板，顶杆，拉料杆，复位杆共同作用顶出。 模具凹模选用整体式凹模，为节省材料，凸模选用整体嵌入式凸模，侧面定位 后，螺钉固定。采用直流冷却系统冷却，采用间隙排气形式排气。 模具的工作原理:开模时动模相对于定模向下移动，由于塑件对型芯的包紧 力和拉料杆作用，塑件和流道凝料脱出型腔和浇口套，留于动模一侧。开模结 束后，注塑机推杆通过顶板带动顶杆顶出塑件，在推件开始时，潜伏式浇口自 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 7 动断开，塑件和流道凝料被顶杆和拉料杆推出。合模时，注塑机推杆退回，由 于弹簧张力作用使得顶板，顶杆，复位杆，拉料杆复位。 件件件件 件件件 件件件 件件件 件件 件件件件 图 2-3 模具整体方案初定示意图 3. 注塑成型原理及设备选择 3.1 注塑成型工艺 注塑成型就是塑胶材料在注塑机的料筒中经过外部的加热和螺杆的旋转而 产生的剪切热对树脂材料进行塑化成熔体后，通过施加一定的压力，把熔体注 射到具有一定的形状的型腔中经过冷却定型后所产生的物品就为注塑。它不仅 可在高生产率下制得高精度，高质量的制品，而且可加工的塑料品种多和用途 广，因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。 注塑的过程，也就是注塑的周期：锁模、座进、射胶、保压、熔胶+冷却、 顶出、开模座退。 注塑的三大基本要素包括注塑机、模具、材料 注塑工艺的五大要素： 3.1.1 温度 工作油温：液压机械由于不停运作液压油运动摩擦而产生的热能，它是由 冷却水来控制，在开机时要确认油温在 40左右，若油温过高或过低均会影响 压力的传递。 材料温度：即炮筒温度，此温度要根据材料和产品的形状和功能去设定， 应遵循黏流态温度料筒温度分解温度。 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 8 模具温度：模具温度对制品的内在性能和表面质量影响很大。模具温度的 高低取决于塑料的结晶性能要求以及其他工艺条件。 3.1.2 速度 开合模的速度，开合模的速度一般是按慢快慢的原理，这样设定主要 考虑机器、模具、周期，这样可以有效的提高生产效率。 顶出速度：根据产品的结构来设定，结构复杂的最好用慢速顶出一些再用 快速脱模，缩短周期。 射胶速度：根据产品的大小，结构去设定，若结构复杂较为壁薄的可快速， 若结构简单壁厚的可用慢速，还要根据材料的性能，由慢到快设定。 3.1.3 压力 射胶压力：根据产品的大小，壁的厚薄，由低到高，调试时考虑其他因素。 保压压力：保压压力主要是确保产品的定型，稳定尺寸，其设定也要根据 产品的结构、形状来设定。 低压保护压力：此压力主要对模具的保护作用，使模具的损坏达到最低限 度。 锁模力：是指模具合模起高压所需要的力。 3.1.4 时间 射胶时间：时间设定一定要比实际的时间长，也可起到射胶保护的作用， 在射定时设定值比实际值大 0.2 秒左右，设定时应考虑与压力、速度、温度的 配合。 低压保护时间：时间在手动状态下，首先把时间设定为 2 秒，再根据实际 时间追加 0.02 秒左右输入。 冷却时间：时间一般根据产品的大小、薄厚来设定，但熔胶时间不要大于 冷却时间，能使产品充分定型即可。 保压时间：时间就是在注射完成后为了保证产品的尺寸，在保压的压力下 让熔体倒流之前把浇口冷却的时间，可根据浇口大、小来设定。 3.1.5 位置 开合模位置：可根据开合模速度对应来设定，关键要把低压保护的起始位 置时定好，即低压的开始位置应是最可能保护模具，又不影响周期的点，终止 位置应为在慢速合模时模具前后模所接触的位置。 顶出位置：此位置能满足产品完全脱模即可，首先由小到大递增来设定， 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 9 注意装模时一定要把回退位置设为“0”，否则易损坏模具。 熔胶位置：根据产品大小和螺杆大小算出其料量，再设定出相应的位置。 3.2 注塑机的选型 通过软件分析功能可得: 塑件的体积: V=82cm3 查模具设计手册得：POM 的密度为 =1.39g/cm3 塑件质量:G=V=82X1.39=113g 由 G0.8Gmax 初选注塑机为HXW98D 但是由于浇口的位置选在塑件的矩形中心，塑件整体结构并不对称， HXW98D注射机的容量无法达到使用要求，最终选择HXW98D型注射机。 3.3 HXW98D主要参数 通过分析，查相关手册，HXW98D 注塑机相关技术参数如表 3-1 所示。 表 3-1 HXW98D 注塑机相关技术参数 序号名称单位参数 1螺杆直径mm40 2注射容量cm3200 3注射压力Mp168 4锁模力KN980 5最大注射面积cm2500 6模板行程mm315 7喷嘴球半径mm18 8喷嘴孔直径mm4 9定位孔直径mm125 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 10 4.注射模总体结构 4.1 型腔数目及分型面 根据 得 式 4.1 1 p nvv V k k注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8; Vp注射机最大注射量，cm3; v1浇注系统凝料量，cm3； v单个塑件体积或质量，cm3； 根据公司的要求模具采用一模一腔的形式，通过对塑件的结构工艺性分析， 可以选择塑件的台阶面作为分型面，也可以选择塑件的底面为分型面。当选择 台阶面为分型面时，只需在型芯铣一个凹槽即可完成模具的设计；而选择底面 为分型面时则还需侧抽部分才能完成塑件的制造。通过对比，选择台阶面为分 型面成本更低，并且制造更简便。 4.2 浇注系统设计 浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工 及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流 程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置， 以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽 快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或 使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流 入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止 塑料熔体 流 动通道根据选用型号注射机的相关尺寸得： 图 4-1 浇口套示意图 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 11 喷嘴前端孔径：d0=4.0mm； 喷嘴前端球面半径：R0=10mm； 根据模具主流道与喷嘴的关系 R=R0+(1-2)mm d=d0+(0.5-1)mm 式 4-2 取主流道球面半径：R=20mm； 取主流道小端直径：d=5m 为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为 3。 分流道可以使塑料熔体平稳有序的填充到模具型腔中，并且把压力充分传 递到各个部位。为了尽量减少压力损失，同时减少热量损失，分流道截面形状 为形。 表 4.1 流道断面尺寸推荐值 塑料名称分流道断面直径 mm 塑料名称分流道断面直径 mm ABS，AS 聚乙烯 尼龙类 聚甲醛(POM) 丙烯酸 抗冲击丙烯酸 醋酸纤维素 聚丙烯 异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810 聚苯乙烯 软聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 热塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 离子聚合物 聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 12 由于该塑件质量小于 200g，壁厚小于 3mm，所以可用经验公式计算分流道 的直径: 4 0.2654DWL D 为分流道的直径，W 为制品质量，L 为分流道长度 最终选取分流道的直径 D=6mm。 因对该塑件的表面要求比较高故选用潜伏式浇口。 潜伏式浇口优点: （1）浇口选在制品侧面隐蔽处，不影响制品美观 （2）潜伏式浇口开模后可自行切断 （3）流道设置在分型面上，浇口潜入分型面下面的模板中，使熔体斜向进入型 腔 4.3 导向机构 导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。导向机构在模具中可以起 到定位作用、导向作用和承受侧向压力。 由于该塑件的结构相对简单，所以用直径为 20mm 和 25mm 的各两个导柱不 等大小的对称布置如图 4-2 所示。为了提高导柱的耐磨性，采用 T8 碳素钢，经 淬火处理 HRC48-55，其配合部分的表面粗糙度为 Ra1.6 以上。 图 4-2 导柱布置示意图 4.4 顶出机构 注塑模中的脱模机构可以在注塑的每一个循环中将塑件从型腔内或型芯上 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 13 自动的脱出模外。推杆脱模机构在生产实际中应用广泛，是脱模机构的典型型 式，它一般包括推杆、拉料杆、复位杆、推杆固定板组成。 本课题所选顶出机构如图 4-3 所示。当开模到一定距离时，注塑机推出装 置推动推板并带动所有推杆、拉料杆和复位杆一道前进，将塑件和浇注系统一 起推出模外。合模时复位杆首先与定模边的分型面相接触，而将推板和所有的 复位杆一道推回原位。 对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）： 式4.3cossinQLhp f 式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）;L -被包紧部分的深度（cm）;h -由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取p 7.811.8MPa； -摩擦系数，一般取0.11.2；f -脱模斜度； L=850mm h=18mm 85018100.1cos0.5sin0.51.5mmmmMpakN 推杆压力校核 查塑料模设计手册式5-98 = 式4.4 s dn Q 2 4 s 取10N/mm 推杆应力合格，硬度HRC5065 s 件件件件 件件件 件件件 件件件 件件 件件件件 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 14 图4-3 顶出机构示意图 4.5 成型零部件结构 在注塑成型中，凹模的作用是形成制品的外表面。 凹模有五种类型：整体式结构，整体嵌入式结构，局部镶嵌式结构，底面 镶嵌式结构和侧壁拼合式结构。 因该塑件型腔形状简单且属于小型模具，所以选用整体式凹模，如图4-4所 示。用这种方法成型的制品表面无接缝痕迹。 图4-4 型腔示意图 图4-5 型芯示意图 凸模和成型杆在模具中的作用是形成制品的内表面。凸模又称型芯，成型 杆是指能形成制品孔和槽的小型芯。凸模分整体式和组合式两大类结构。 因塑件是形状简单、高度较小的单型腔模具所以采用整体式凸模，如图4-5 所示，为了节省材料单独加工型芯然后把型芯嵌入到动模板。由于塑件底面有 许多孔，故采用小型芯成型。 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 15 4.6 模具温度调节 模具温度对成型质量的影响 图 4-6 冷却系统示意图 （1）影响成型收缩率 （2）影响制品的变形和外观 （3）影响制品的力学性能 （4）影响制品的表面粗糙度 模具温度对生产效率的影响：一般情况下，注射到型腔内的塑料熔体温度 为200C左右，制品从型腔中取出时的温度为60C左右。在成型时要放出大量 的热量。其中只有5%散发到大气中，95%被模具中的冷却介质带走，所以，模具 的冷却时间对制品的成型周期有较大的影响。模具的冷却时间占整个成型周期 的2/3左右，模具温度过高，将会延长冷却时间，并因此降低生产效率。 该外壳模具采用直流冷却回路，在定模板型腔上方开有5个直径为10mm的通 孔，如图4-6所示，已达到良好的冷却效果。 4.7 标准模架选择 注塑模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 。 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 16 图 4-7 标准模架示意图 4.8 模具排气槽设计 当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料 受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气 泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特 别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响， 对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。因为该塑件不是很大，而且不属于 深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与 模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取 0.04。 4.9 模具材料选择 由于模具型腔要不断地填充温度很高的熔料，所以要求制造型腔的材料具 有较高的耐磨性跟耐腐蚀性，型腔跟型芯一般采用合金材料做成。导柱，顶杆， 复位杆等定为导向零件要求具有较高的耐磨性。模具选用材料如下表： 表 4-2 模具选材表 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 17 件件件件件件件件件件 件件件件45 件件件 件件件 件件件 件件 件件件件 件件 件件件件件 件件件 件件件 件件 件件 件件 件件件 件件 件件件 件件件45 45 T8A 45 20 HB230-270 HB230-270 45HB230-270 45HB230-270 45HB230-270 T8AHRC54-58 HB230-270 45HRC43-48 T8AHRC54-58 20CrMnMoHRC54-58 HRC56-60 T8AHRC54-58 T8AHRC50-55 T8AHRC50-55 HRC50-55 20CrMnMoHRC54-58 件件件35GB T 119.1 6m6X50 件件件35GB T 119.1 6m6X30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 11 19 5. 相关理论计算及校核 5.1 注射机有关参数校核及最终选择 5.1.1 最大注射量的校核 通过计算可得，浇注系统体积 V2=8.1cm3， 塑件体积 V1=82cm3， 塑件密度 =1.39g/cm3 塑件质量G1=v1=1.3982=113g 浇注系统质量G2=v2=1.398.1=11.25g 制品每次注塑量G= G1+ G2=118+12.93=124.51g 根据公式可知，HXW98D注塑机符合要求。 max 80%GG 5.1.2 锁模力校核 式 5.1 1 ()Fp nAA -注射时型腔压力 查参考文献得 113MPap -塑件在分型面上的投影面积（）A 2 cm -浇注系统在分型面上的投影面积（） 1 A 2 cm -注射机额定锁模力，按注射机额定锁模力为 16800kNF 通过分析可知， 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 18 塑件投影面积 A1=293cm2， 浇注系统投影面积 A2=4.58cm2 p(nA+A1)=113106(129310-4+4.5810-4) 10-3kN=3323kN16800kN 所以，HXW98D 注塑机符合要求。 5.2 型腔尺寸计算 POM 塑料的收缩率是 0.3%-0.8% 平均收缩率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% 式Q平 5.2 如图所示型腔径向尺寸 式 5.3 0 3 4 Z MSS LLL S 型腔深度尺寸 式 5.4 0 2 3 Z MSS HHH S L=205.9+0.280 L=194.95+0.250 L=205.9+0.280 L=193.94+0.250 图 5-1 模具型腔尺寸示意图 L=196.96+0.210 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 19 L=182.88+0.200 L=167.91+0.220 L=139.76+0.220 L=133.91+0.170 L=3.81+0.040 L=121.490-0.18 L=111.360-0.16 L=79.030-0.13 L=40.60-0.08 L=22.8+0.070 L=6.8+0.050 L=28.8+0.080 H=15.82+0.060 H=17.83+0.060 5.3 型芯尺寸计算 型芯径向尺寸 式 5.5 型芯高度尺寸 式 5.6 0 2 3 Z MSS HHH S 0 3 4 Z MSS LLL S 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 20 图 5-2 型芯尺寸示意图 L=203.340-0.23 L=192.170-0.22 L=203.340-0.25 L=191.160-0.26 L=194.180-0.25 L=182.030-0.22 L=166.920-0.22 L=136.570-0.18 L=130.530-0.18 L=20.940-0.07 L=9.790-0.05 L=27.010-0.07 H=13.690-0.05 H=15.710-0.03 重庆大学网络教育学院-毕业设计说明书 21 6.总结 通过本次毕业设计我学到了许