毕业论文-GPS导航仪下盖板注射模设计.doc

广东工业大学毕业论文 第 1 页 成人高等教育 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题 目 GPS 导航仪下盖板注射模设计 学 院 广东工业大学 专 业 材料成型与控制工程 年 级 姓 名 杨永健 指导教师 邓万国 （ 年 月） 广东技术师范学院继续教育学院制 广东工业大学毕业论文 第 2 页 目目 录录 前言前言 1. 塑料制品的工艺性分析塑料制品的工艺性分析 - 1 2. 注射机型号的初步拟定注射机型号的初步拟定-5 3. 模具结构方案的确定模具结构方案的确定-6 3.1 分型面的确定-6 3.2 型腔的布置方案的比较与确定-6 3.3 浇注系统与排气形式的设计-7 3.4 成型零部件系统的设计与工作尺寸计算-8 3.5 顶出机构的确定-12 3.6 温度调节系统-16 3.7 其它系统设计-19 4 模具中相关的校核模具中相关的校核-23 4.1 最大注射量的校核-23 4.2 注射压力的校核-23 4.3 锁模力校核-23 4.4 开模行程和顶出机构的校核-23 5 相关零件的加工工艺过程相关零件的加工工艺过程-25 6 模具的工作过程模具的工作过程-27 7 结束语结束语-28 参考文献-28 附录一 成型零件加工工艺卡片 附录二 成型零件零件图 附录三 模具总装图 广东工业大学毕业论文 第 3 页 前前 言言 概述 注射成型也称为注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。迄今为止， 除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法；它的特点是生产周期短、 生产效率高、易自动化，因此广泛应用于塑料制品的生产。目前，注射成型总的发展 趋势是向精密、节能、自动化、薄壁化和微型化发展。当今世界注射模具的基本格局 是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具市 场的半壁江山，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备。 特别是近几年来这些国家把 CAD/CAM/CAE 系统作为模具工业发展的臂翼，其发展 的趋势如日中天。振兴和发展我国的模具工业，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”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、 仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件 所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法 所不能比拟的。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、上百倍。目前全世界模具年产值约为 600 亿美元，日、美等工业 发达国家的模具工业产值已超过机床工业。从 1997 年开始，我国模具工业产值也超过 了机床工业产值。 国外发展情况： 注塑模具设计，国外先进国家（日本、德国、美国等）从 20 世纪 80 年代中期已 广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计（CAD） ，辅助制造（CAM） ，并对模具设计的各 个环节进行定量计算机和数值分析（CAE） ，已由经验数据逐步过渡到计算机设计，对 模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助 设计。注塑制品已呈现自动化生产，对注塑成型机可以进行远距离操作或无人操作， 成型机可以根据生产监测信号实时调整成型工艺条件，从而能从根本上保证塑料制品 的成型质量不发生问题。 国内发展情况： 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM 、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。 塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的 商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下， 和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比，仍有很大差距。 广东工业大学毕业论文 第 4 页 表一表一、国内外塑料模具技术比较表 项目国外国内 注塑模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mm 型腔表面粗糙度Ra0.010.05m Ra0.20m 非淬火钢模具寿命1060 万次1030 万次 淬火钢模具寿命160300 万次50100 万次 热流道模具使用率80%以上总体不足 10% 标准化程度7080%小于 30% 中型塑料模生产周期一个月左右24 个月 在模具行业中的占有 量 3040%2530% 据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模 具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不 断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿 命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、 复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模 具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC 塑 料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎 也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总 平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大； 家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零 配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电 脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。 广东工业大学毕业论文 第 5 页 GPS 卫星导航仪下盖板注塑模设计卫星导航仪下盖板注塑模设计 1 塑件制品的工艺性分析塑件制品的工艺性分析 1.1 塑件分析塑件分析 图 2-1 该壳体为不规则几何体的组合，无复杂空间曲面，但是结构复杂，尺寸细小精密， 带有凹槽，卡口，侧抽芯等典型结构。 1.1.1 塑件的材料和几何形状塑件的材料和几何形状 塑件的选材 塑件的选材应从塑料的力学，物理，化学性能，以满足塑件的使用要求，另外， 还要考虑塑料的工艺性能和成型性能，以保证塑件既符合使用要求，又易于成型，当 然也要考虑材料和成型的价格。 塑件的几何形状 塑件的几何形状包括脱模斜度，壁厚，加强肋，圆角，孔，支撑面，标志及花纹等， 塑件的几何形状与成型方法，模具分型面的选择，塑件是否顺利成型与脱模有直接的 关系。在塑件的设计中，要多与成型工艺人员研究，以使塑件的几何形状能满足其成 广东工业大学毕业论文 第 6 页 型工艺的要求。 （1）脱模斜度 由于塑件在冷却后产生收缩，会使塑件紧紧包住模具型芯或模具型腔中脱出的部 分，为了使塑件易于从模具中脱出，并且避免脱模时拉伤或划伤塑件，因此在设计塑 件时，必须考虑塑件内外表面沿脱模方向均有足够的脱模斜度。 ABS 塑料的脱模斜度为 40。 1 30 具体选择脱模斜度时，还应注意以下几点： 1）在满足塑件尺寸公差的要求的前提，脱模斜度可取大一些。以利于脱模。 2）在塑件收缩率大的情况下，应选择较大的脱模斜度，热性塑料的收缩率一般较热固 性塑料的收缩率大，故脱模斜度也应大一些。 3）当塑件壁厚较厚时，因成型时塑件的收缩量大，故应选择较大的脱模斜度。 4）对于较高较大的塑件，应选用较小的脱模斜度。 5）对于高精度的塑件，应选用较小的脱模斜度。 6）对于塑件高度很小时，才允许不设计脱模斜度。 7）如果要求脱模后，塑件应保持在型芯的一边，可有益将内表面的脱模斜度设计得比 外表面小。 8）如图所示，一般内孔以小端为基准，斜度由扩大方向取得，外形以大端为准，斜度 由缩小方向取得。 图 2-2 （2）壁厚 根据塑件的使用性能要求应有足够的壁厚，保证塑件的强度和刚度。但从塑料成 型的角度来看，塑件过厚，使其收缩率加大，增加了尺寸的不稳定性，同时延长了塑 件的冷却时间，使成型周期长而影响注射效率，并造成材料的浪费，提高生产成本： 而塑件过薄，则使塑件的强度和刚度下降，影响使用寿命，同时使塑件成型时物料的 流动阻力增大，影响成型效果，而且过薄的塑件，也给塑件的脱模带来了困难。因此， 对塑件的壁厚应有一定的限制。常用壁厚一般为 45mm。 广东工业大学毕业论文 第 7 页 同时对根据塑件成型的工艺需要，还尽量使各部的壁厚均匀，这是非常必要 的原因如下： 在塑料注射成型的固化、冷却过程中产生收缩。若壁厚不均匀，则造成塑件收 缩的不均匀，从而产生内部应力不均，以致发生变形或者开裂，同时又是产生缩孔、 气泡及翘曲的主要原因。 若壁厚不均匀，一部分较厚，那么必然会延长冷却时间，即延长成型周期而 必然降低生产效率。 为此，应对一些不利于塑料成型的塑件结构做一些合理的改进，当然这要充分考 虑以下几点： 应满足塑件在装配、运输与使用时的强度要求。 它充分考虑在成型过程中塑料的流动性，即薄壁和棱边部分仍能填充满型腔。 塑件应能承受足够的脱模力，不至于在顶出过程中顶裂顶坏塑件 本次设计的制件的壁厚为 3mm，符合材料和制件大小的需要，且制件各部分的壁厚 均匀。 为了保证塑件壁厚的均匀性，如果允许的话，都在边与边、面与面的拐角处采用 圆弧连接的形式其中 r1.5t。当然这是可以改变的，只要保证拐角处的尺寸 St 即可。这样可以避免应力集中而引起的变形或开裂，并能使注射熔料、流动顺畅，改 善塑件外观及强度。提高塑件脱模的承受能力。 （3）孔 塑件上的孔不但要保证不影响塑件的强度，而且还要尽量不增加模具制造的复杂 性，并使成型简单，脱模容易。 由于盲孔只能用一端固定的型芯来定型，为了避免型芯的弯曲和折断，盲孔的深度不 宜太深，如果塑件需要较深的盲孔，而且孔的位置垂直于加压方向，需用支承柱来支 承水平型芯；如果直径小（小于 1.5mm） 、深度大的圆孔，最好在成型后，用机械加工 的方法来获得，成型时，在后续要钻孔的位置上压出定位浅孔，则会给钻孔带来很大 的方便。 塑件上受力的孔周围可设计一凸台或凸边来加强。 2）孔的成型设计 塑件的孔一定要考虑成型模具的简单和操作的方便。如有斜孔或形状复杂的孔可 采用拼合的型芯来成型。 当塑件上有侧孔或侧凹时，往往使塑模结构复杂，并且不利于实现自动化生产，将具 有侧孔或侧凹的塑件进行改进，采用图 b 的结构，可避免侧向抽芯。 广东工业大学毕业论文 第 8 页 图 2-3 1.2 塑件的尺寸，精度和表面粗糙度塑件的尺寸，精度和表面粗糙度 (1) 塑件的尺寸 塑料的尺寸取决于塑料的流动性，注射成型的塑料尺寸受到注射机的注射量，锁 模力和模板尺寸的限制。 (2) 塑件的尺寸精度 塑件的尺寸误差的产生是诸多因素的综合结果，但一般认为，模具的制造误差， 塑料的收缩率的波动引起的误差以及由模具的变形，磨损，热膨胀的误差各占塑料尺 寸误差的 1/3，实际上对于小尺寸的塑件，模具制造误差对塑件尺寸的影响大一些；而 对于大尺寸的塑件，收缩率波动引起的误差则是影响塑件尺寸精度的主要原因。塑料 精度过高，必然会增加模具的制造成本和加工的工艺性，因此，塑件过高的精度要求 是不恰当的。 材料代号模塑材料公差等级 标注公差尺寸 高精度一般精度 未注公差尺寸ABS苯乙烯丁 二烯丙烯 腈共聚物MT2MT3MT5 表 2-1 (3) 表面粗糙度 塑件的表面粗糙度，除了在成型是从工艺上避免冷疤，波纹的缺点外，主要由模 具的粗糙度决定。一般模具的粗糙度比模具表面的粗糙度数值低一级塑件的表面越光 洁，模具的加工成本越高，模具的修模周期短。为了降低模具的成本，提高模具的使 用寿命，塑件的粗糙度数值不要过低。模具的粗糙度也要以刚刚满足需要为好。对于 不透明的塑料，在不影响使用前提的条件下，型芯的表面值可适当的提高，比型腔的 表面数值高 12 级。 广东工业大学毕业论文 第 9 页 2. 注射机型号的初步拟定注射机型号的初步拟定 2.1 估算塑件体积估算塑件体积 估算塑件体积和质量： 该产品材料为 ABS，查书本得知其密度为 1.13-1.14g/cm3，收缩率为，计算其平 均密度为 1.135 g/cm3，平均收缩率为 0.55。 使用 PRO/E 软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的 体积。 另预置浇道凝料为 2 cm3 因此估算塑件体积为 9 cm3。 2.2 注射机型号的初步选择注射机型号的初步选择 初步选择注射机的型号为 XSZY125 注射机。 2.3 注射机的主要技术参数注射机的主要技术参数 螺杆直径/mm：42 最大注射面积/cm2：320 最大注射量/g：200 模具最大厚度/mm：300 注射压力/MPa：120 模具最小厚度/mm：200 锁模力/KN：900 定位圈直径/mm：100 最大开模行程/mm：300 喷嘴球半径/mm：12 孔半径/mm：2 2.4 模架的选定模架的选定 根据以上分析计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架结构形式和规格： CI 3535 A40B32C80。见图 2： 广东工业大学毕业论文 第 10 页 图 2 模架的选择 3. 模具结构方案的确定模具结构方案的确定 注射模具每一次注射循环所能成型的塑件的个数是由模具型腔数目所决定的。模 具型腔数目及布置方案和分型面的选择决定了塑件在模具中的位置。 3.1 分型面的分型面的确定确定 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位 置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的 制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从 几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： 1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 3）保证塑件的精度要求。 广东工业大学毕业论文 第 11 页 4) 满足塑件的外观质量要求。 5) 便于模具加工制造。 6) 对成型面积的影响。 7) 对排气效果的影响。 8) 对侧向抽芯的影响。 具体如下图所示： 图 5-2 3.2 型腔的布置方案的比较与确定型腔的布置方案的比较与确定 根据注塑机最大注射质量求型腔数 注塑机最大注塑质量是指注塑在常温下密度为= 1.05的普通聚苯乙烯的对 s 3 /g cm 空注塑量。在注入模具时由于流动阻力增加，加大了沿螺杆逆流量 ，再考虑安全 so m 系数，实际注塑量取为机器最大注塑能力的 85%，即 m 85% o mm 对于 ABS 塑料，其最大注塑量为 oso s mm 式中： 常温下 ABS 的密度，； 3 1.1 /g cm 常温下聚苯乙烯的密度，。 s 3 1.05 /g cm = 70 1.05 = 73.5 so mg 76 05 . 1 1 . 1 5 . 73 0 mg 280%WW 总机 该注射模具采用的是双型腔的模具，优点是塑件的精度高；工艺参数易于控制； 模具结构简单；模具制造成本低，周期短，成型的生产效率高，适用范围是塑件较大， 精度要求较高或者小批量及试生产。 型腔的布置 采用一模一腔，考虑到注塑以及成型，型腔分布在模板的中央，具体如图所示： 广东工业大学毕业论文 第 12 页 图 5-1 3.3 浇注系统与排气形式的设计 3.3.1 浇注系统的设计 浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的融体进料通道，分为普通流 道浇注系统和热流道浇注系统两类。本设计采用的普通浇注系统。 3.3.2 普通流道浇注系统 普通流道浇注系统一般是由主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分组成。主流道 垂直于分型面。设计原则是了解塑料的成型性能和塑料融体的流动特性，采用尽量段 的流程，以减少热量和压力的损失，有利于良好的排气防止型芯变形和嵌件移位；便 于修整浇口以保证塑件的外观，浇注系统应结合型腔的布局同时考虑；流动距离和流 动面积比的校核。 (1) 主流道衬套的设计 广东工业大学毕业论文 第 13 页 主流道衬套属于注射模的通用件。 图 6-1 主流道部分尺寸： 符号名称尺寸数值 d 主流道小端直径注射机喷嘴直径+（0.51）5 SR 主流道球面半径喷嘴球面半径+（12）20 h 球面配合高度354 a 主流道锥角26 5 L 主流道长度尽量60尽量60 D 主流道大端直径d +2 L画图时确定 表 6-1 广东工业大学毕业论文 第 14 页 图 6-2 注射模具的定位采用定位圈。 1-定模底板 2-主流道衬套 3-定位圈 (2) 分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道。在多型腔的模具中是必不可少的，而在单型腔的 模具中，有时可忽略。常用的分流道的截面形状有圆形。梯形，U 形和六角形等，本设 计采的是梯形半圆梯形分流道，容易加工，是最常用的形式之一。分流道的表面粗糙 度的值为 0.8，分流道的直径为 4.89.5mm。 图 6-3 流道的截面 形状 流道效率流动阻力脱模加工性选用情况 圆形0.25D小好不易对中常用 梯形0.195D较小好好最常用 半圆0.153D较大好好较常用 方形0.25D大不好好不用 表 6-2 (3) 浇口的设计 广东工业大学毕业论文 第 15 页 图 6-4 d=4 L=4 a=3 1)浇口的作用 浇口是连接流道与型腔的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分 熔体充模后，首先在浇口出凝固，当注射机的螺杆退回时，可防止熔体升温，有助充 模；易助于切断原理，二次加工方便。它是浇注系统的关键部位，对于本设计采用的 是多浇口单型腔模具，浇口既能用来平衡进料，有能控制融合纹在塑件中的位置。 2)浇口的尺寸：浇口的截面积一般去分流道截面积的 3%9%，截面的形状为矩形。 浇口的类型采用的是针点式浇口，适用于成型各种壳、盒塑件；浇口痕迹较小，易于 自动切断，使用于成型双分型面。 3)浇口的类型 本设计一模一腔采用的是多浇口的设计，消除和减少塑件的变形 图 6-5 广东工业大学毕业论文 第 16 页 （4）浇口位置的设计原则： 1）浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置。 2）浇口应设置在塑件较厚的部位，能使熔体从厚断面流入薄断面，以利于补料。 3）浇口应设置在有利于排除型腔中气体的部位。 4）浇口应设置在能避免塑件表面产生熔合纹的位置。 5）浇口的设置应避免熔体的断裂；浇口的设置应不影响塑件的外观。 6）浇口不要设置在塑件使用中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。 (5) 冷料穴的设计 冷料穴的作用储存因两次注射间隔而产生的冷料头及融体流动的前锋冷料，以阻 止融体冷料进入型腔，以影响塑件的质量。 一般设计主流道的末端。当分流道较长时，在分流道的末端有时也可开设冷料穴。 卧式或立式注射机使用的模具的冷料穴设置在主流道正对面的动模上，直径稍大于主 流道的大端。 3.3.3 排气形式的设计排气形式的设计 当塑料融体充填型腔时，必须顺序的排除型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而 产生的气体，如果气体不能顺利排除，塑件由于充填不足而出现气泡，接缝，或表面 轮廓不清晰等缺点；甚至因气体受压而产生高温，使塑料熔化。 本设计的排气的方式采用的是利用配合间隙排气，分型面，推出机构及活动型芯与模 板之间的配合间隙可进行排气，间隙值为 0.030.05mm，适用于中小型单型腔模具。 不开设专门的排气槽。 3.4 成型零部件的设计与工作尺寸计算成型零部件的设计与工作尺寸计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、 成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲 刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺 寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度 及较好的耐磨性能。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体 结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加 工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键 的成型零件进行强度和刚度校核。 广东工业大学毕业论文 第 17 页 4.4.1 成型凹模的结构设计成型凹模的结构设计 4.4.1.1 凹模结构的设计凹模结构的设计 本模具采用的是整体嵌入式凹模，嵌块的外形多采用带台阶的圆柱体，加工和安装 容易,热处理变形小，便于凹模损坏时的更新和维修。 4.4.1.2 型芯的设计型芯的设计 大的型芯称为凸模，是塑件的内表面。 整体式型芯，适用于塑件的内形较简单的模具，型芯结构牢固；成型塑件的质量 较好，但模具的加工量大，耗钢材多，热处理变形大。 图 7-1 4.4.2 成型零件的工作尺寸的计算成型零件的工作尺寸的计算 成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有凹模，型 芯，成型杆及成型环的径向尺寸，凹模深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间 的位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸，精度等级及影响塑件的尺寸和精 度的因素来确定模具的成型零件的工作尺寸及精度。 4.4.2.1 影响塑件的尺寸和精度的因素影响塑件的尺寸和精度的因素 （1）塑料成型的收缩率 塑料成型后的收缩率与塑料的品种，塑件的结构，模具的结构以及成型的工艺条 件等因素有关，因此，在生产中成型收缩率的波动很大，从而引起的塑件尺寸误差较 大，塑件的尺寸变化值为： Ss LSS)( minmax 广东工业大学毕业论文 第 18 页 式中 -塑料收缩率波动而引起的塑件尺寸误差(mm) S -塑料的最大收缩率 max S -塑料的最小收缩率 min S -塑件的尺寸(mm) S L 由成型收缩率的波动而引起的塑件尺寸误差一般要控制在塑件尺寸公差的 1/3 以 内。 (2)模具成型零件的制造误差 模具成型零件的制造精度是影响塑件的尺寸精度的重要原因之一。显然，模具的 成型零件的制造误差越小，塑件的尺寸精度越高，但模具的制造成本和周期也会加大， 实践表明，如果模具的成型零件的制造误差在 IT7IT8 级之间，则成型零件的制造公 差占塑件尺寸公差的 1/3。 3 1 Z 式中 -模具成型零件的制造公差（mm） Z -塑件的尺寸公差（mm） （3）模具成型零件的磨损 模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷，脱模时与塑件的摩擦，成型过程 中可能产生的腐蚀气体的锈蚀，以及由于以上原因造成的模具成型表面粗糙度数值增 大而要求重新抛光等，均造成模具成型零件尺寸的变化，凹模的尺寸会变大，型芯的 尺寸变小，对于与脱模方向垂直的成型零件的表面，磨损量取小值，甚至可以不考虑 磨损量；对于中，小型塑件，模具的成型零件最大磨损量可取塑件公差的 1/6，而大型 塑件，模具的成型零件的最大磨损量应取塑件公差的 1/6 以下。 成型零件最大磨损量用来表示 C 一般取= C 6 1 （4）模具安装配合的误差 模具的成型零件由于配合间隙的变化，会引起塑件尺寸的变化，模具安装配合间 隙的变化而引起塑件的尺寸误差用来表示。 j 综上所述，塑件在成型过程中产生的最大尺寸误差应该是上述各种误差的综合。 jCZS 式中 -塑件的成型误差 -塑件塑料收缩率波动而引起的塑件尺寸误差(mm) S -塑件成型零件最大磨损量 C 模具成型零件的制造公差 Z -模具安装配合间隙的变化而引起塑件的尺寸误差用来表示。 j j 塑件的成型误差应小于塑件的公差值，即 在一般情况下，塑料收缩率的波动，成型零件的制造公差和成型零件的磨损是影 响塑件尺寸和精度的主要原因；对于大型塑件，其塑料收缩率对塑件的尺寸影响很大， 应稳定成型工艺条件，并选择收缩波动较小的塑料来减少塑件的成型误差；对于中小 广东工业大学毕业论文 第 19 页 型塑件，成型零件的制造公差及磨损对塑件的尺寸影响很大，应提高模具精度等级和 减少磨损来减小塑件的成型误差。 4.4.2.2 成型零件工作尺寸的计算 成型零件的工作尺寸是指成型零件上用来构成塑件的尺寸，主要有凹模，型芯，成型 杆的径向尺寸，凹模的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。 本塑件的最大 0.7，最小收缩率为 0.4，塑件的精度等级为五级，则模具按四级精度制 造，以下按平均收缩率法计算各工作尺寸。 (1) 凹模的径向尺寸 Z M L 0 )( ZZ xLSL SM 00 1)(）（ 其中 塑件的平均收缩率S 塑件外型的最大尺寸(mm) S L 系数，尺寸大，精度低的塑件，X=0.5；尺寸小，精度高的塑件，X X=0.75； 塑件尺寸的公差(mm) 125 . 0 0 125. 0 00 57.14055 . 0 5 . 0140)006. 01()( Z M L 125. 0 0 125 . 0 0 125 . 0 0 18.7555 . 0 5 . 075)006 . 0 1()( M L 125 . 0 0 125 . 0 0 125. 0 0 81.1355 . 0 5 . 014)006 . 0 1()( M L 125 . 0 0 125 . 0 0 125 . 0 0 97.3955 . 0 5 . 040)006 . 0 1()( M L 125 . 0 0 125. 0 0 125 . 0 0 88.2455 . 0 5 . 025)006. 01()( M L 型芯的径向尺寸 0 )( Z M l 00 )1()( ZZ xlSl SM 式中，为塑件的内形最小尺寸，其余符号的意义同凸模公式。 S l 0 125 . 0 0 125 . 0 0 125 . 0 19.7755 . 0 5 . 077)006 . 0 1()( M l 0 125 . 0 0 125. 0 0 125. 0 57.14055 . 0 5 . 0140)006. 01()( M l 0 125 . 0 0 125. 0 0 125 . 0 99.4355 . 0 5 . 044)006 . 0 1()( M l 0 125 . 0 0 125 . 0 0 125 . 0 90.2855 . 0 5 . 029)006 . 0 1()( M l 0 125 . 0 0 125. 0 0 125 . 0 77 . 7 55. 05 . 08)006 . 0 1()( M l 0 125. 0 0 125 . 0 0 125. 0 79 . 9 55 . 0 5 . 010)006 . 0 1()( M l 径向尺寸仅考虑受、的影响。 S Z C 为了保证塑件实际尺寸在规定的公差范围内，对成型尺寸需进行校核，如下： CZSS lLSS)()( minmax 或 深度及高度的尺寸 凹模的深度尺寸 Z M H 0 )( ZZ xHSH SM 00 )1()( 125. 0 0 125 . 0 00 882.1355. 0 5 . 2 1 14)006. 01()( Z M H 式中，H为塑件的高度最大尺寸；X 的取值范围在 1/21/3 之间，当尺寸要求低 的塑件取小值，反之，取大值。其余各符号的意义同上。 型芯的高度尺寸 0 )( Z M h 广东工业大学毕业论文 第 20 页 00 ) 3 1 2 1 ()1()( ZZ SM hSh 式中 h 为塑件的内形深度的最小尺寸，其余各符号意义同上。 0 125. 0 0 125 . 0 0 292.1255 . 0 4 . 012)006. 01()( Z M h 0 125 . 0 0 125 . 0 0 28.1055. 04 . 010)006. 01()( Z M h 0 125 . 0 0 125 . 0 0 244 . 4 55 . 0 4 . 04)006 . 0 1()( Z M h 深度、高度尺寸仅考虑受、的影响。 S Z j 深度、高度成型尺寸的校核，如下： CZSS hHSS)()( minmax 或 中心距尺寸 2 Z M C 2 )1 ( 2 Z S Z M CSC 15 . 0 7 . 28515 . 0 284)006 . 0 1 ( 2 Z M C 15 . 0 51.25315 . 0 252)006 . 0 1 ( 2 Z M C 15 . 0 14.19115 . 0 190)006 . 0 1 ( 2 Z M C 15 . 0 78.13015. 0130)006 . 0 1 ( 2 Z M C 1 . 073.1211 . 0121)006 . 0 1 ( 2 Z M C 15 . 0 312.5215 . 0 52)006 . 0 1 ( 2 Z M C 中心距尺寸的校核，如下： S CSS)( minmax 3.5、顶出机构的确定、顶出机构的确定 3.5.1、因为塑料收缩是抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模。因 为塑件底面为圆形固采用推杆推出。 广东工业大学毕业论文 第 21 页 3.5.2、顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强筋，壁厚等处。 作用面积尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏。 3.5.3、为了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。将顶杆设计在塑件的内部型腔。 3.5.4、若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，对不影响塑件尺寸 和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件 0.1mm；否则塑件会出现凸起，影响基面 的平整。 3.5.5、推杆应均匀布置，推出机构简单动作可靠。 由于花盆为薄壁圆筒形塑件，用顶管、推板脱模机构和。为了缩短顶杆与型 芯配合长度以减少磨擦，可以将顶管配合孔的后半段直径减少，一般减少 3 5mm.这是最常用的一种脱模机构，这些顶杆一般只起顶出作用。有时根据塑件的需 要，顶杆还可以参加塑件的成型，这时可以将顶杆做成与塑件某一部分相同形状或 作为型芯。顶杆多用 T8AV、T10A 材料，头部淬火硬度达 50HRC 以上，表面粗糙度 取 Ra 值小于 0.8 微米，和顶杆孔呈 H8/f8 配合。且对制件外观并无过高的要求， 在本模具中只需顶出制件既可，且模具结构简单，故选用推杆推出制件。 3.6 温度的调节系统温度的调节系统 3.6.1 模具温度调节的重要性模具温度调节的重要性 3.6.1.1 模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率 （1）塑件的尺寸精度 模具的温度的稳定，冷却速度的均匀可以减少塑料的成型收缩率的波动，是塑件 减少变形，保证尺寸稳定的根本条件。对于黏度低，流动性好，对模具温度要求低的 塑料，为了是模具温度均匀，尽量减少冷却水出入口的温度差，宜采用常温水，甚至 温水对模具进行冷却。这里尤其要注意那些壁厚不均匀，形状复杂的塑件，确定好冷 却水管的布置。 （2）塑件的力学性能 对于结晶型的塑料，结晶度越高，塑件的应力开裂倾向越大，从减少应力开裂的 倾向出发，降低模温是有利的。 （3）塑件的表面质量 提高模具的温度可以改善塑件的表面光洁；过低的模温会使塑件的轮廓不清晰，并产 广东工业大学毕业论文 第 22 页 生明显的熔合纹。 3.6.1.2 模具温度及其调节系统对生产效率的影响模具温度及其调节系统对生产效率的影响 根据实验表明，塑料熔体在注射模中稳定注射时，其温度有 200降至 60，其 释放的能量中的 5%是以辐射，对流的方式散发到大气中，其余 95%的热量是由冷却介 质带走，模具的冷却时间一般占整个注射循环周期的 2/3，可见注射生产效率主要取决 于模具 的冷却时间。我们也可以从下式来理解模具温度与生产效率的关系： 211 thAQ 式中 Q-塑料传给模具的温度 -模具型腔的表面积 1 A -塑料对模具材料的传热系数 1 h -模具型腔内塑料与模具型腔表壁的温度差 -塑料在模具内停留的时间 2 t 如果塑料的种类，模具设计和成型工艺已定，那么 Q. 及 也就确定，则 1 A 1 h 2 t 由上式可知，塑料在模具内停留的时间与模具型腔表壁差成反比，如果要提高生 2 t 产效率的话，即减少的值，必须在工艺条件允许的条件下增大的值。然而，模具 2 t 型腔接受塑料溶体的热量，会逐渐升温，必然减少，如果模具没有温度调节系统的 话，必然靠增加塑料在模具内停留的时间来完成换热。因此，除去薄壁小型件的注射 模可以利用自然冷却外，大部分塑件的模具都需要设置冷却系统，进行人工冷却，以 增大 的值，提高生产效率。 . 3.6.2 冷却系统的计算冷却系统的计算 (1)塑料传给模具的热量 Q=nmq 式中 Q-单位时间内塑料传给模具的热量 n-每小时的注射的次数 m-每次注射的塑料，包括浇注系统 q-单位质量的塑料在型腔内散放的热量, mP qCq)( 01 式中-塑料的比热容 P C -塑料熔体充模温度() 1 -塑料脱模的温度() 0 -结晶型塑料的熔融潜热(kJ/kg) m q 查表得，得到制件在模具内的冷却时间为 20.5s，注射时间：5 s，保压时间：30 c t s，开合模时间：5s，脱出制件时间：1s，其他时间：1.5s，故制件的成型周期：63 s。 广东工业大学毕业论文 第 23 页 的数值查表 10-1 知，=3.14.0qq 2 10KgKJ / 表 11-1 常用塑料熔体的单位质量能 塑料品种)/(KgKJq塑料品种)/(KgKJq ABS/PC3.14.0 2 10聚丙烯5.9 2 10 聚甲醛4.2 2 10PC2.7 2 10 醋酸纤维素3.9 2 10聚氯乙烯1.63.6 2 10 注塑机每小时的注射次数： = N 注塑机每次注入模具的塑料量： Q=nmq=57.41474=3375120kJ/h 2 10 (2)由冷却水带走的热量 =95%Q=3206364KJ w Q -单位时间内模具由冷却水带走的热量 w Q Q-单位时间内塑料传给模具的热量 (3)热传导面积 -热传导面积 w A -冷却水对其管壁的传热系数 w h -模具型腔表面的平均温度与冷却水的平均温度的差值 =3206364/3.61890.220=50240 w A 冷却水道的直径在模具设计时定为 10mm (4)冷却水管的总长度 mm d A L w w w 1600 -冷却水管的总长度 w L 3.6.3 冷却系统设计的原则 冷却水道可设计成单回路或多回路；冷却水道应尽量多，截面尺寸应尽量大；冷 却水道与型腔表面之间的距离尽量相等；冷却水入口宜选在浇口的附近；冷却水道的 出入口温差应尽量小；冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置；冷却水道应尽量避开塑 料的熔接部分；以免产生熔接痕，而影响塑料的强度；冷却水道应易于加工和清理， 因此直径一般小于 8mm；冷却水道通过多个模板和镶块时，要加密封圈，以防止泄露。 1 36003600 57.14 63 h T 广东工业大学毕业论文 第 24 页 3.6.4 常见冷却系统设计的结构 图 1 3.7 其他系统设计其他系统设计 3.7.1 侧向分型与侧抽芯机构的设计侧向分型与侧抽芯机构的设计 由于本塑件的侧壁是凹槽,成型这类零件的模具机构需设计成可侧向移动的零件, 并在塑件脱模之前,将模具的可侧向移动的零件从塑件中移出。 本设计采用的是斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构,特点是利用模具开模力作为动 力和开模行程,通过斜导柱等零件,在塑件脱模之前,进行侧抽芯；这类机构复杂,但不 需要特别的设备.而且生产效力高,在生产中应用广泛.数量不宜主要适用于延时抽芯或 抽芯力不大的型芯。 广东工业大学毕业论文 第 25 页 3.7.1.1 斜导柱的结构斜导柱的结构 图 10-1 斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构的设计要点 斜导柱的侧向分型与侧抽芯机构有三大要素： 一是侧滑块的平稳导滑； 二是注射时侧型芯的牢固锁紧； 三是侧抽结束时滑块的可靠定位。 3.7.1.2 抽芯距的计算抽芯距的计算 抽芯距定为 11 mm,侧向型芯从成型位置到不妨碍到塑件脱模推出位置所移动的距 离为抽芯距。 抽芯力的计算 图 10-2 抽芯力的计算同脱模的计算是相同的。对于侧抽芯的抽芯力，采用如下的公式来估算： 广东工业大学毕业论文 第 26 页 )sincos( chpFC 抽芯力 C F c 侧型芯成型部分的截面平均周长 h侧型芯成型部分的高度 p塑件对型芯单位面积上的包紧力；模内冷却的塑件的取值约为 812MPa 塑件对模具钢的摩檫系数约为 0.10.3 侧抽芯的脱模斜度或倾斜角 NFC 4 . 446)20cos2 . 020(sin10836 斜导柱的倾斜角的确定 斜导柱的倾斜角的大小，既关系到开模时所需的力，斜导柱所受的弯曲力和能提供的 抽芯力，又关系到斜导柱的有效长