调节盘的数控车床编程与模拟仿真（带cad和文档）
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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 塑料线卡模具设计 学生姓名： 岳引健 学生学号： ZJD02047 院（系）： 机电工程学院 年级专业： 02 机制自动化 指导教师： 杨光春 高级工程师 二六年六月 南通职业大学（论文） 摘 要 I 摘摘 要要 从塑料材料的性能分析，根据塑件的基本形状和尺寸入手，合理选择注射 的成型方法。通过对塑件工艺性的分析和对模具生产条件及制造水平的掌握， 制定出成形工艺卡。在制定出成形工艺卡以后，开始进行模具的结构设计。其 中模具的结构设计过程包括：型腔的数目和位置的确定，模具的总体结构形式 设计，动模及定模成形零件尺寸的确定，浇注系统形式及尺寸的确定，脱模方 式的确定，调温及排气系统的确定，模架的选择待以上各步凑完成以后，便开 始绘制模具的结构草图，根据具体尺寸校核注射模具及注射机的有关尺寸，并 对工艺参数进行核定和计算。之后进行初步的审查对所存在的问题进行确定和 修正，然后绘制模具总装配图，按装配图绘制成型零件及所有需要加工的零件 工作图，同时考虑零件的加工工艺。 关键字：成型工艺，结构设计，试模。关键字：成型工艺，结构设计，试模。 南通职业大学（论文） Abstract II Abstract From the plastic material performance analysis, according to models a basic shape and the size obtain, reasonably selects the injection to take shape the method. Though to models a technological analysis and to the mold working condition and manufacture level grasping, formulates the formed craft card. In formulates after the formed craft card, starts to carry on the mold the structural design. Mold structural design process includes. The cavity number and the position determination, the mold overall structural style design, moves the mold and decides the mold forming components size the determination ,pours the system and the size determination, the drawing of patterns mode determination after, adjusts warm and the exchaust gas completes, then starts to draw up the mold the structure schematic diagram, according to the specific size examination injection mold and the injection computer related size, and carries on the checking and the computation to the craft parameter. Carries on the determination and the revision afterward, then the plan mold assembly drawing, takes shape the components and all needs to process, simultaneously considers the components the processing craft. KeyKey word:word: takes shape the craft, the structural design. 南通职业大学（论文） 目录 目目 录录 摘摘 要要 I 1 绪绪 论论1 1 课题背景发展。课题背景发展。1 2 成型工艺编制成型工艺编制.2 2.1 塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析2 2.1.1 塑件原材料分析2 2.1.2 塑件的结构和尺寸精度表面质量分析2 2.1.3 计算塑件的体积和质量3 2.1.4 型腔数目的确定3 2.1.5 塑件注射工艺参数的确定5 2.2 分型面的选择分型面的选择6 2.3 确定型腔的排列方式确定型腔的排列方式7 2.4 普通浇注系统的设计普通浇注系统的设计7 2.4.1 主流道的设计8 2.4.3 冷料穴的设计.11 2.5 抽芯机构设计抽芯机构设计11 2.5.1 抽芯距的确定.12 2.5.2 抽芯力的确定12 2.6 成型零件的结构设计成型零件的结构设计16 2.6.1 型腔的结构设计.16 2.6.2 型芯和凸模的结构设计.16 3.模具的设计计算模具的设计计算.17 3.1 型芯和型腔工作尺寸的计算型芯和型腔工作尺寸的计算17 3.1.1 成形零件的工作尺寸17 3.1.2 型腔侧壁的厚度和底版厚度的计算19 3.2 脱模机构设计脱模机构设计21 3.2.1 推出机构的选择.21 3.2.2 脱模力的计算.21 3.2.2 推杆稳定性计算.23 3.2.3 斜楔块的设计.25 3.3 复位机构设计复位机构设计25 3.4 模具加热和冷却系统的计算模具加热和冷却系统的计算26 3.4.1 模具温度对塑料制品的影响26 南通职业大学（论文） 目录 3.4.2 模具温度对成型周期的影响.26 3.5 模架设计模架设计28 3.5.1 组成模架的主要零件.29 3.5.2 注射模标准模架的选用.30 3.6 注射机有关参数的校核注射机有关参数的校核33 3.7 试模试模37 3.7.1 装模.37 3.7.2 试模.38 参考文献：参考文献：41 致致 谢谢42 外文翻译外文翻译43 原文：原文：43 Injection Molding43 The Nature of Thermodynamics .46 译文：译文：48 塑料注射成型.48 热力学的性质.50 南通职业大学（论文） 绪 论 1 绪绪 论论 模具是现代工业的重要工业装备。随着工业生产的飞速发展，新产品的不 断涌现，对模具的设计与制造速度、加工质量，提出了更高的要求。及要求以 最短的周期、最低的成本完成这一工装准备工作，以加速新产品投产及产品质 量的更新换代，提高经济效率及竞争力。 随着改革开发的不断深入，中国模具工业发展十分迅速，中国模具工业的 技术水平取得了长足的进步。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越多 的要求，巨大的市场需求推动这中国模具工业的更快 1 课题的发展背景课题的发展背景 随着塑料制品在日用产品，工业产品等各个领域的广泛应用。80 年代以来， 在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具 工业发展迅速，年均增速均为 13%至 2002 年我国模具总产值约为 360 亿元，其 中塑料模约 30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将 逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展， 模具水平有了较大提高。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、 镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。 在制造技术方面， CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表， 陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统。这些系统和软件的引进，虽花费了大量 资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成 型过程，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的 发展。近年来，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展，开发了具 有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等的应用软件，为进一 步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。据有关方面预测，模具市场的总 体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具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 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 2 逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC 塑料管材接头模 具成为模具市场新的经济增长点。 2 成型工艺编制成型工艺编制 2.1 塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析 2.1.1 塑件原材料分析塑件原材料分析 塑料的材料采用苯乙烯丁二烯丙烯腈（ABS） ，属通用性热塑性材料。 其基本成形特性： （1）非结晶型塑料，吸湿性强，要充分干燥。 （2）流动性中等。 （3）宜采用高料温、高模温、较高压力注射。 （4）模具浇注系统对料的流阻力小，应注意选择浇口的位置和形式。脱模 斜度取 2以上。 从使用性能看，该塑料具有刚度好，成形收缩率小（通常 0.3-0.8）比 热容低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固较快，成形周期短；但吸水性较 大，成形前必须充分干燥，可在柱塞式或螺杆式卧式注射机上成形。ABS 的容 重为。 3 /07. 103 . 1 cmg 2.1.2 塑件的结构和尺寸精度表面质量分析塑件的结构和尺寸精度表面质量分析 1结构分析 从零件图分析，该零件总体结构为环形，在宽度方向的一侧 有两个高度为 24mm，宽为 5.2mm，并且中间有小孔的凸台，另一侧有一个半径 为 19mm，厚度为 9mm，中间有小孔的圆形凸台与环形主体结构相接。因此， 模 具设计时必须设置侧向抽芯机构，该零件属中等复杂程度。 2尺寸精度分析 查表得 ABS 塑料的一般精度为 4 级，对于塑件的外部 形状尺寸按一般精度分析，对于小孔（按高精度 3 级分析：该零，100 件的重 要尺寸为 16mm, 次要尺寸： 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 3 0 90 . 0 235 ，100 0 44 . 0 ,155 0 62 . 0 ,77.5 38 . 0 0 ,1040.50,1100.50。 有由以上分析可见,该零件的尺寸精度中等偏上,对应的模具相关零件的尺 寸加工可以保证。 从塑件厚来看，最大处为 0.25mm，最小处为 5.2mm,最大处壁厚呈均匀现状， 经过突出部分后过渡到最小壁厚 5.2mm,总的来讲塑件较均匀，有利于零件成型。 3表面质量分析 对于 ABS 塑料，流动性中等采用高温高压注射，浇注系 统对于料流阻力小，能够达到中等以上表面粗糙度要求，而该零件没有特别的 表面质量要求，故比较容易成型。 2.1.3 计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量 设其塑件通孔直径为 5mm，则： 9)5 . 29() 6 . 1021()5 . 22422(21) 5 . 77100( 2 1 22222 V 即 33 07.13944.139073cmmmV 塑件质量 ：gvm80.14807 . 1 07.139 计算塑件质量是为了选用注射机及型腔数。 2.1.4 型腔数目的确定型腔数目的确定 影响型腔数目的重要因素有如下四个：(由资料 3，P362 得) 1注射机的锁模力 设注射机的锁模力 F（N）为 1000N；型腔内熔体的平均压力 Pc(Mpa),一般 为 2540M pa,低黏度取低值，高黏度取大值，对于 ABS 塑料取 30Mpa；又因 为每个塑料制品在分型面上的投影面积 Amm 2 为 4935mm 2 （A=21x235=4935mm 2 ） 流道和浇口在分型面上的投影面 Bmm 2 ，通过多型腔统计分析 B 为（0.2-0.5） ， 通常取 B=0.35A，则最大型腔的数目为： A B P F n C )( 1 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 4 (注：实际的锁模力应小于名义锁模力为保险起见取 0.8F) 故 A P F n c 35 . 1 )8 . 0( 1 493535 . 0 100025008 . 0 00 . 4 2注射机的注射量 设注射机的公称注射量为 G（cm 3 ）,单个制品的体积 V(cm 3 )，流道口的体 积为 C(cm 3 ),则最大的型腔数目为： V CG n 2 生产过程中每次实际注射量为公称注射量的（0.450.75）倍，现取 0.6G 进行计算。同样流道口和浇道口的总体积是未知量，取 C=0.6V，故 取70. 2 07.139 1000375 . 0 6 . 1 6 . 0 2 G G n2 2 n 3制品精度 根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品的尺寸精度要降低 4%。该制品 中能决定制品精度的一个典型尺寸 Lz(mm),该尺寸公差为x,采用单型腔时， 该制品能达到的尺寸公差为 %，对无定型材料 ABS 取=（0.050.07） ，则 最大型腔数目为： 1 )02 . 0 100 ( 100 3 Z z L L x n ）（ 24 6 250 z L X 由于该制品有两个通孔具有精度要求，对于高精度制品，通常取 n3=4 4经济性考虑 设计划生产的制品总量为 N，模具的型腔数目为 n4,则模具的费用为 ,C1为制造每一个模具所需的费用，C0为模具费用中与型腔数目无)( 140 CnC 关的部分，注射机每小时的生产费用为 Y 元，注射周期为 t(s),若忽略准备时 间和试模时原料费用，则总的成型加工费用（元）为： 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 5 140 4 ) 2600 (CnC n tY NX 若使用的成形加工费用 X 最小，即令，则解上式有：0 4 n d 3600 4 tYN n 从以上讨论可以看到，模具的型腔数目必须取 n1,n2,n3的最小值，其中 n 4仅供参考。但综合考虑注射机的成本较高和塑件的经济性，取 n=2 从计算结果，并根据塑料注射机的技术规格选用，采用 XS-ZY-1000 注射 机，一模两腔生产塑件 2.1.5 塑件注射工艺参数的确定塑件注射工艺参数的确定 参考工厂实际情况,增强 ABS 成型的工艺参数可做如下选择:成型温度 150- -200;注射压力 60-100Mpa。 2 注射模的结构设计 注射原理；将塑料粉粒，通过注射机螺杆旋转漏入一定温度的料筒内，在 90100C,的温度下变成粘稠状态。开动注射活塞，则熔融状态的塑料即以高 压、高速通过喷嘴注入，充满模具型腔，待保压固化后，形成和型腔相仿的制 品零件。 注射模的组成：一般由成型零件、浇注系统、分型和抽芯机构、导向零件、 推出机构、加热和冷却装置、排气系统及支承与紧固零件组成，因此它的结构 比较复杂。 2.2 分型面的选择分型面的选择 模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面成为分型面。分型面的选 择在注射模设计中有相当重要的地位。分型面的选择合理与否直接影响到模具 的结构复杂程度及塑件的质量。分型面选用的原则； 应有利于塑件的脱模与取出； 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 6 应有利于嵌件的安装； 应有利于模具零件的加工； 应有利于模具结构的简单及便于操作； 应有利于塑件的质量及精度要求； 应有利于保证塑件的表面质量； 应有利于预防飞边及溢料的产生； 应有利于排气以确保质量及成型； 应有利于制品的成型及模具的制造。 由于塑件质量比较大主体结构都位于一个分型面上，故采用单分型面；但 塑件多出了一个凸台部分以及一个环形部分，都有精度要求用单分型面难以保 证，综合考虑采用双分型面设计。 2.3 确定型腔的排列方式确定型腔的排列方式 本塑件在注射时采用一模两件,即模具具有两个型腔.综合考虑浇注系统模 具的结构形式采用对称设计,这样设计料流长度较短,可以保证孔的尺寸精度,但 是侧向分型抽芯机构较困难,增大了模具的结构复杂程度。 注射模的浇注系统是指熔体从注射机的喷嘴开始到型腔为止流动的通道。 其作用是：将熔体平稳的引入型腔，使之按要求填充型腔的每一个角落；使型 腔内的气体顺利的排除；在熔体填充型腔和凝固的过程中，能充分把压力传到 型腔各部位，以获得组织致密，外形清晰、尺寸稳定的塑料制品。 可见，浇注系统十分重要。浇注系统的设计正确与否是注射成型能否顺利 进行，能否得到高质量制品的关键。 浇注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统两类。 对于线卡制品，只需采用普通浇注系统就能达到精度要求。 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 7 2.4 普通浇注系统的设计普通浇注系统的设计 普通浇注系统设计应遵循的原则： 深入了解塑件的工艺特性，分析浇注系统对塑料熔体流动的影响，以及 在填充、保压、补缩和倒流各阶段中型腔内塑料的温度、压力变化情况，以便 设计出适合塑料工艺特性的理想的浇注系统，保证塑料制品的质量。 应根据塑料制品的结构形状、尺寸、壁厚和技术要求，确定浇注系统的 结构形式、浇口的数量和位置。对此，必须注意如下问题： 熔体流动方向应避免冲击细小型芯和嵌件变形和位移。 当大型塑料制品需要采用多浇口进料时，应考虑由于浇口收缩等原因引起 制品变形问题，采取必要措施以防止或消除。 当对塑料制品外表面有美观要求时，浇口不应开设在对外观有严重影响的 表面上，而应开设在次要隐蔽处，并做到浇口的去除和休整方便。 浇注系统应能引导熔体顺利而平稳地充满型腔的各个角落，使型腔内的气 体顺利排除。 在保证型腔良好排气制品质量的前提下，尽量减少熔体流程和拐弯，以减 少熔体压力和热量损失，保证必要的充填型腔的压力和速度，缩短充填型腔时 间。 另外，浇注系统的位置应尽量与模具的轴线对称，对于浇注系统中可能产 生的质量问题的部位，应备有修正的余地。 浇注系统在分型面的投影面积尽量小。浇注系统与型腔的布置应尽量减少模具尺寸， 以节约模具材料 2.4.1 主流道的设计主流道的设计 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 8 图 1 主流道是从注射机喷嘴与模具接触的部位开始到分流道为止的一段通道。 主流道的形状和尺寸（见图 1） 名 称符号尺寸计算方法 主流道小端直 径 dmmdd85 . 05 . 7) 15 . 0( 1 式中注射机喷嘴直径 1 d 主流道锥角 ，取为 3 52 球面配合高度H按具体情况选择，一般为，取为mm83 mm5 主流道球面半径RmmRR20218)31 ( 1 式中注射机喷嘴球面半径 1 R 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 9 主流道长度L应尽量缩短，一般不超过 60mm，取为 40 主流道与分流道通 过的圆角 r按具体情况选择，一般为，去mmr31 为 2mm 主流道大端直径 DmmtgtgLdD19.12340282 取 D=12mm 式中 d主流道小端直径(mm) L主流道的长度（mm） 主流道锥角（C） 此外，还必须设置主流道衬套，否则在模班接触面可能溢料，致使主流道 凝料难以取出。 2.4.2 分流道的设计分流道的设计 分流道是指主流道与浇口（进料口）之间的一段通道。 分流道一般采用圆形或梯形截面，其作用是通过流道截面及方向的变化， 使熔料能平稳地转换流向注入型腔。 在设计时，分流道应平衡布置，特别是对于多型腔模具，应尽量使其布置 均衡，使熔料几乎能同时到达每个型腔进料口， 。并且，其分流道的截面积应为 各进料口截面积之和，各分流道的截面积和长度应与塑件相适应，即大塑件取 大截面短流道，小塑件取小截面长流道。以保证成形不同形状和质量的塑件诸 型腔同时充满。 由于制品尺寸较大且采用双型腔模，故需采用分流道设计。 1. 分流道的截面形状和尺寸 热塑性塑料宜采用圆形塑料分流，查表得塑料 ABS 分流道的推荐尺寸为直 径，根据分流道常用系列尺寸选取 d=8mm。mm5 . 98 . 4 2. 分流道的布置 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 10 在多型腔注射摸中，要求各型腔成型的制品表面和内部性能差异不大，这 就必须保证各型腔在成型制品时工艺条件相同。为此，分流道的布置形式应能 达到如下要求： 从主流道来的熔体能均衡到达各浇口并同时充满各个型腔，分流道的布置 取决于型腔的布局。型腔和分流道的排列有平衡式和非平衡式为佳。这种布局 能做到各分流道的长度、截面形状和尺寸都相同，各个型腔同时均衡的进料， 同时充满型腔。 分流道尺寸确定（见图 2） 图 2 名称符号尺寸计算方法 分流道长度 L 按具体尺寸确定，不宜过长或过短，一 般为： DL)5 . 21 ( 取 mmmmL820 式中 D主流道大端直径 )(mm ，但 L 应大于 mm8 分流道锥角 1 一般取 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 11 32 ，对于大型塑件h可取大一点， 1 可取小一点以利于增大分流道截面， 使料问下降缓慢，减少注射压力损失 故取 2 1 分流道与浇口过 渡圆角 1 r ，取为 1.5mmmmr21 1 分流道大端宽度 b Db) 1 2 1 (mm12612) 1 2 1 ( 取 mmb10 D主流道大端直径（mm） ， 分流道小端宽度 1 b 按塑件形状选择， 取mmb6 2 2.4.3 冷料穴的设计冷料穴的设计 冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷头及熔体流动的前锋冷料， 以防止冷料进入型腔而影响塑件质量。 冷料穴设计在主流道的末端，即主流道正对面的动模上，直径梢大于主流 道的直径，以利于冷料的流入。 2.5 抽芯机构设计抽芯机构设计 当塑件侧面有凸、凹及侧孔时，为一次成型，则模具一般应设计有侧型抽 芯机构。抽芯机构的动力来源可分为手动、机动、气动或液压三大类。这里拟 采用机动侧向分型抽芯机构。 机动侧向分型抽芯的方法是开模时依靠注射机的开模力，通过传动零件， 将侧型芯抽出。机动抽芯具有较大的抽芯力，抽芯距大、生产率高、操作简便 等优点，生产中广泛采用。机动抽芯机构传动方式分为下列几种： (1) 斜导柱分型与抽芯 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 12 (2) 斜滑块分型与抽芯机构 (3) 齿轮齿条机构 (4) 其他形式抽芯机构 2.5.1 抽芯距的确定抽芯距的确定 抽芯距是指侧型芯从成型位置抽到不妨碍制品取出的位置时，侧型芯在拔 模力方向所移动的距离。抽芯距一般应大于制品的侧孔深度或凸台高度的 23cm，制品上带有侧孔，其深度为 h ,由资料 1，表 540 中式子计算得，此 时抽芯距为 mmhS)32( 抽 按上式计算还会妨碍制品的脱模时，需要根据制品的结构尺寸来定。对于 滑块合模，滑块的抽芯距为 mmrRS 5 . 13)32(412)32( 2222 抽 式中 R制品最大外形半径，单位；)(mm r阻碍制品推出外形最小半径，单位；)(mm 抽芯距，单位； 抽 S)(mm 2.5.2 抽芯力的确定抽芯力的确定 1. 抽芯力的概念 塑料制品在冷凝时收缩对型芯产生包紧力，抽芯机构所需的抽模力，必须 克服包紧力所引起的抽模阻力及机械滑动的摩擦力，才能把活动型芯抽拔出来。 对于不带通孔的壳体制品，抽拔时还需克服表面大气压造成的阻力。在抽拔过 程中，开始抽拔的瞬时使制品与侧型芯脱离所需的抽拔力称为起始抽芯力，以 后为了使侧型芯不妨碍制品推出时的位置，所需拔模力成为相继抽芯力，前者 比后者大。因此，计算抽芯力时，应以起始抽芯力为准。 2. 影响抽芯力的因素 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 13 影响抽芯力的因素很多，其中主要有以下几个方面： (1)侧型芯成形部分的表面积及其几何形状。型芯成形表面越大，越复杂， 其包紧力也越大，所需抽芯力也越大，矩形截面的型芯比圆形截面的包紧力大， 所需抽芯力也越大；由曲线或折线所形成的表面，则包紧力越大，抽芯力也越 大， 塑料的收缩率。 (2) 塑料的收缩率越大，对型芯的包紧力也越大，所需抽芯力也越大， 同样收缩率的情况下，硬质塑料比软质塑料所需的抽芯力大。 (3)制品的厚度。包容面积相同，形状相似的制品，薄壁制品的收缩率小， 抽芯力也小，反之，厚薄壁制品抽芯力大。 (4)塑料对型芯的摩擦系数。塑料对型芯的摩擦系数与塑料特性、型芯的脱 模斜度、型芯表面的粗糙度、润 滑条件及型芯表面加工纹向有关， 摩擦系数越大，抽芯力也越大。 (5)在制品同一侧面同时抽 芯的数量。在制品同一侧面有两 个以上型芯，采用抽芯机构同时 抽芯时，由于制品孔、间距间的 收缩率越大，所以抽芯力也越大。 (6)成型工艺主要参数。注 射压力、保压时间、冷却时间对 抽芯力影响较大。当注射压力小， 保压时间短时，抽芯力较小；冷 却时间长、制品收缩率基本完成，包紧力也越大。 图 3 所以抽芯力也越大。 3. 抽芯力的计算 由于成型小，端直径为 20 mm,孔深为 21mm，锥度为 2，孔壁厚为 3.5mm, 斜销的安装锥度为=20，由由图 3 和资料 3，P403 公式计算得 导柱 斜模 抽芯滑块 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 14 (1)成型通孔型芯所需抽拔力 mmtgtghrr36.1212112 12 mmrrrcp18.12)36.1212(5 . 0)(5 . 0 21 22 2 46518.1214 . 3 mmrA cpb mmmm t rcp 1048 . 3 5 . 3 18.12 属于厚壁制品 厚壁制品的计算系数 37 . 0 1sin1cos4 . 01 1sin1cos4 . 0 sincos1 sincos f f kf 04 . 3 1cos48 . 3 21cos 48 . 3 2 cos2cos 2 22 k N k khEbl Q f c 3372 1cos)04 . 3 33 . 0 1 ( 37 . 0 2102 . 0 1035 . 1 18.1014 . 3 2 cos)1 ( )(2 3 真空吸力 NAQ bb 5 . 323251 . 01 . 0 抽拔力 NQQQ bc 5 . 34 5 . 323372 式中 E塑料的拉伸弹性模量（Mpa） 塑料的平均成形收缩率 塑料的泊松比 型芯的脱模斜度 E塑料的拉伸弹性模量（Mpa） h型芯的脱模方向高度（mm） 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 15 l,b矩形型芯断面两端的长度(mm) 脱模斜度的修正系数，其计算公式为 f k sincos1 sincos f f kf f制品与钢表面的静摩擦因素 厚壁制品的计算系数，其计算式为 k cos2cosk 比例系数， =t r cp 型芯的平均高度（mm）, cp r t制品的壁厚 （3）最小开模行程 H mmSS232 1 H=Sctg=23 ctg20=63mm (4) 斜销的直径 取钢零件之间的摩擦系数 f=0.1，斜导柱采用 T8A 制 造， pb=140Mpa,弯曲作用力由下式得 N tgftgf Q N3950 20cos)1 . 0201 . 021 ( 3405 cos)21 ( 22 斜导柱有效长度为 mm SinSin S l 2 . 67 20 23 20 4 取mm Nl d pb 7 . 26) 140 2 . 67395010 () 10 ( 3 1 3 1 4 查表取斜销直径为 mmd30 (5) 斜销的长度计算 mmmm S tg D llllL135)105( sincos2 4321 抽 南通职业大学（论文） 成型工艺编制 16 2.6 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 2.6.1 型腔的结构设计型腔的结构设计 型腔又叫凹模，它是成型塑料制品外表面的凹状零件（包括零件的内腔和 实体两部分组成） 。它的结构决定于塑料制品的成型需要和加工与装配的工艺要 求，通常可分为整体式和组合式两大类。 由于塑件凸出一块，属于不规则的塑件，宜采用组合式型腔。将塑件分为 两部分加工，这样型腔该善了加工性，减少了热处理变形，节约了模具贵重钢 材。但结构复杂装配调整较困难，塑料制品表面可能留有镶拼式痕迹，组合后 型腔牢固性较差。 由于凸起部分尺寸较小，只需采用局部镶嵌式组合 型腔即可，将多余部位镶件单独制成，然后嵌入模体， 镶块拟采用焊接方式连接。 2.6.2 型芯和凸模的结构设计型芯和凸模的结构设计 一 凸模或型芯 采用整体式型芯，由于该塑件主体结构成环形，可 采用自动型芯，只需将型芯局部嵌入固定，然后用足够 强度的螺钉进行固定，其牢固性较好。 二 小型芯 图 4 小型芯又称成型杆，它是指成型塑料制品上较小孔或槽的零件。 对于塑件中的通孔，拟采用如图 4 的成型方法。把它的一端固定，另一端 导向支撑的型芯来成型，这样型芯的强度及刚度较好，从而保证孔的质量；如 在 A 处产生圆形飞边，也较易去处。 南通职业大学（论文） 模具的设计计算 17 3.模具的设计计算模具的设计计算 3.1 型芯和型腔工作尺寸的计算型芯和型腔工作尺寸的计算 查资料 4，表 644 得 ABS 塑料的一般精度为 4 级，按精度等级再查表得 各主要尺寸公差为 0 90 . 0 235 ， 100 0 44 . 0 ,155 0 62 . 0 ,77.5 38 . 0 0 ,1040.50,1100.50。查查资料 4，表 645 得 ABS 塑料的收缩率为 Smax=0.8%,Smin=0.3%，故平均收缩率为 ,考虑到工厂模具的制造条件及现有的模具制造水平，%55 . 0 2 minmax cp S 制造模具公差取为。 4 z 3.1.1 成形零件的工作尺寸成形零件的工作尺寸 （根据资料 4，P309 的公式） （1）凹模径向尺 z cpsm SLLL 0 4 3 =245 0 90 . 0 mm， S L 故 =245+245100 55. 0 100 55 . 0 100 55 . 0 100 55 . 0 -4 3 90. 0 90 . 0 4 1 0 m L =245.62 225 . 0 0 mm （2）凹模的深度 对塑件尺寸 =100 0 44 . 0 mm， S H 0 z XSHHH spsm =100+100100 55. 0 - 44. 0 3 2 44 . 0 3 1 0 南通职业大学（论文） 模具的设计计算 18 =100.26 26 . 0 0 mm （3）凸模（型芯）的径向尺寸 对塑件尺寸 =155mm, s l 0 4 3 z cpssm Slll =155+155100 55 . 0 + 62 . 0 4 3 0 62 . 0 4 1 =156.32 0 16 . 0 mm (4)凸模（型芯）高度 对塑件尺寸 hs=77.5 38 . 0 0 mm, 0 3 2 z cpssm Shhh =77.5+77.5100 55 . 0 + 38 . 0 3 2 0 38 . 0 3 1 =78.18 0 13 . 0 (5)型芯中心距 对塑件尺寸 =1040.50mm， 1100.50mm, 1S C 2s C 1 =0.50 mm ， 2 =0.50mm， 又 z = 4 1 =0.125mm， 2 )( z cpsSm sCCC 南通职业大学（论文） 模具的设计计算 19 =（104+104100 55 . 0 ） 2 125 . 0 1m C =104.570.063mm =（110+110100 55 . 0 ） 2 125 . 0 2m C =110.61 0.063mm 3.1.2 型腔侧壁的厚度和底版厚度的计算型腔侧壁的厚度和底版厚度的计算 1下凹模镶块型腔侧壁的厚度和底版厚度的计算 根据图 5 和资料 1，P579 所选择的公式 （1）下凹模镶块型腔侧壁的厚度计算 下凹模镶块型腔为组合式圆形凹模 根据组合式圆形凹模侧壁的计算公式 t=r( P2 -1) 根据组合式圆形凹模底版的计算公式 t= 22 . 1 2 pr 南通职业大学（论文） 模具的设计计算 20 图 5 t型腔侧壁的厚度(mm); t型腔底版厚度(mm); r型腔内半径(mm); P型腔内熔融塑料压力(Mpa)，对于 ABS 塑料为 34.3 Mpa; 许用应力(Mpa)，45 钢 =160 Mpa，一般模具钢=200Mpa; 带入数据得 mmt03.25 3 . 342160 160 5 . 77 t= 160 5 . 773 .3422 . 1 2 =39.46mm 故下凹模镶块型腔侧壁的厚度 t=25mm 故下凹模镶块型腔底版的厚度 t=40mm 南通职业大学（论文） 模具的设计计算 21 3.2 脱模机构设计脱模机构设计 推出机构的作用是排出留在型腔内或型芯上的制品。推出机构又称脱模机 构。对于推出机构应尽量使塑料制品留在动模上；保证塑料制品不变形不损坏； 保证制品外观良好；结构可靠。 3.2.1 推出机构的选择推出机构的选择 考虑到线卡的整体结构和实际生产效率，故设计采用推杆推出机构。由于 线卡没有特殊精度要求，这样只需进行一次动作就能推出塑件，生产效率较高 适宜大批量生产。 一 推杆的形状和尺寸 因制品的几何形状及型腔、型芯结构不同，所以设置在型腔、型芯上的推 杆截面形状也不禁相同。在整体式型腔或有镶 件设置推杆时采用圆形最方便，且截面为圆 形截面最小，应力集中较小，适宜一次脱模。 二 推杆的固定形式 拟采用如图 6 所示的螺钉紧固推杆。通 过螺钉连接模板，在通过螺钉固定支承板。 3.2.2 脱模力的计算脱模力的计算 图 6 脱模力是从动模一侧主型芯上脱出制 品所需施加的外力，它包括型芯包紧力、 真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。包紧力是指制品在冷却过程中， 因体积收缩而产生的对型芯的包紧力。真空 吸力是指封闭的壳类制品在脱 模时与型芯之间形成真空，与大气压压差产生的阻力。粘附力是指脱模时，制 品表面与模具钢材表面之间所产生的吸附力。 脱模力是注射模脱模机构设计的重要依据。但脱模力的计算与测量十分复 南通职业大学（论文） 模具的设计计算 22 杂，对于任意形状的壳类制品只能将其简化为圆筒形或矩形进行近似计算。 脱模力 e Q 由两部分组成，即 bee QQQ 式中 c Q 制品对型芯包紧的脱模阻力（N） ； b Q 使封闭壳体脱模需克服的真空吸力（N） ， bb AQ1 . 0 ，这 里 0.1 的单位为 Mpa, b A 为型芯的横截面积 )( 2 mm 。 由资料 3，P403 的具体参数和公式进行计算 由于mm t rcp 103 5 . 22 5 . 77 为厚壁制品 对于厚壁圆筒制品 取型芯脱模斜度为， 1 塑料的平均成形收缩率 ， %7 . 0 塑料的拉伸弹性模量（Mpa） ， MpaE 3 1098 . 1 sincos1 sincos f f k f 1sin1cos45. 01 1sin1cos45 . 0 425 . 0 cos2cos 2 2 k 南通职业大学（论文） 模具的设计计算 23 1cos . 3 21cos . 32 2 57. 2 cos)1 (K KhEr Q fcp c 1cos)57 . 2 3 . 01 ( 425. 01001098 . 1 6 . 314 . 3 3 N1434 又 真空吸力 NAQ bb 5 . 49349351 . 01 . 0 抽拔力 NQQQ bC 19274931434 3.2.3 推杆稳定性计算推杆稳定性计算 注射模细长推杆破损是常见的事故，除了工作端面的破损直接影响到制品 的质量外，推杆柱体的变形甚至弯折的断裂还会损伤模具。 一 保持推杆稳定性临界计算 成形过程中推杆柱体的变形甚至断裂现象，属于细长杆稳定性计算。割据 资料 3，P414 得到，保持稳定性临界计算式为 2 2 )( l EJ Pj )1602( 5 . 63101 . 214 . 3 52 N1285 其中 64 64 J4 5 . 63 mm 式中 j P 保持压杆稳定的推杆顶端处临界压力（N） ； E压杆钢材的弹性模量， Mpa 5 101 . 2 ； l压杆的长度 )(mm ； J压杆截面的轴惯性矩 )( 4 mm ； 南通职业大学（论文） 模具的设计计算 24 压杆的长度系数，取决于压杆的约束条件； 二 推出零件尺寸的确定 推出零件在推出制品时，要承受脱模阻力，因此对其尺寸应校核。 推杆直径的选择和校核 推杆推出制品时应有足够的稳定性，根据压杆稳定公式推导，推杆的直径 计算公式为 4 1 2 )( nE Ql kd e 4 1 5 2 ) 101 . 23 1927160 (2 mmd92 . 5 查资料 2，表 2.6 选择 mmd6 推杆直径确定后，还应进行强度校核 s e e dn Q 2 4 带入数据 2 614 . 3 3 19274 e MpaMpa320 7 . 22 故强度足够，满足要求。 推件板的厚度 查表根据模架确定的尺寸 mmB148 ， mmL400 ,按 1984 7 . 4169/TGB ，选取 推板的厚度为 mmH25 。 推件板固定板的选择 根据 mmB148 ， mmL400 ,选取 mmH25 南通职业大学（论文） 模具的设计计算 25 3.2.4 斜楔块的设计斜楔块的设计 一 斜楔块的形式 在制品注射成型模具过程中，侧型芯的抽芯方向受到塑料较大的推力作用， 这个力通过滑块传给斜导柱，而一般斜导柱为细长杆件，受力后容易变形。因 此必须设置斜楔块，以压紧滑块，以滑块不致产生位移，从而保护斜导柱和保 证制品精度。 根据实际情况选用如图的固定形式，这样制造和调整都较方便，容易装配。 3.3 复位机构设计复位机构设计 复位机构的作用是使推出机构回到它的非工作位置。这里选择复位杆作为 此 图 7 模具的复位机构，它结构简单，推出制品可靠，使用方便效率高。要保证复位 杆件有足够的强度，需要选择较大直径和较短的长度。因此，选择 mmd12 作 为直径，选择从支承板到分型面作为其长度。它的固定方式如图 7 所示。 南通职业大学（论文） 模具的设计计算 26 3.4 模具加热和冷却系统的计算模具加热和冷却系统的计算 对于热塑性塑料的成型，模具温度对塑料制品的质量和生产效率影响很大。 3.4.1 模具温度对塑料制品的影响模具温度对塑料制品的影响 模具温度及其波动对制品的收缩率、变形、尺寸稳定性、机械强度、应力 开裂和表面质量等均有影响。模具温度过低，熔体流动性差，制品轮廓不清晰， 甚至充不满型腔或成型熔接痕，制品表面不光泽，缺陷多，机械强度低。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，制品内应力 增大，易引起翘曲变形和应力开裂，尤其是黏度大的工程塑料。模温过高，成 型收缩率大，脱模和脱模后制品变形大，并且易造成溢料和黏模。对于温差过 大，制品收缩不均匀，导致制品的形状及尺寸精度。因此，为保证制品质量， 模具温度必须适当、稳定、均匀。 3.4.2 模具温度对成型周期的影响模具温度对成型周期的影响 缩短成型周期就是提高成型效率。对于注射成型，注射时间约占成型周期 的 5%，冷却时间约占 80%，推出（脱模）时间约占 15%。可见，缩短成型周期 关键在于缩短冷却硬化时间，而缩短冷却时间，可通过调节塑料和模具温差。 因而在保证制品的质量和成型工艺顺利的前提下，减低模具温度有利于缩短冷 却时间，提高生产率。 综上所述，模具温度对塑料成型和制品的质量及生产率是致关重要的。塑 料模是塑料成型
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