毕业设计（论文）-茶托注塑模具设计（全套图纸三维）.pdf

1 无锡职业技术学院 毕毕 业业 论文论文 说说 明明 书书 茶托注塑模具设计茶托注塑模具设计 专专 业业 模具设计与制造模具设计与制造 学生姓名学生姓名 班班 级级 模具模具 11332 学学 号号 指导教师指导教师 完成日期完成日期 2016 年年 4 月月 7 日日 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 2 摘摘 要要 本论文是对茶托注射模具设计与制作的一个详细的介绍，此模具设计主要采用了滑 块抽芯，产品的两个端面有孔，直接脱模无法实现，需要滑块抽芯。设计的主要内容有： 如何选用注塑机、如何创建分型面、型腔的布局、浇注系统、型腔的尺寸运算、芯体的 尺寸运算、框架选择、推出机构的规划、温度调节系统和装配图与零部件图绘制等。本 次设计主要是对塑件的形状、尺寸及其精度要求进行注射成型工艺的工艺分析、滑块抽 芯机构设计，重点在滑块侧抽芯机构的设计。在这过程中分析了模具受力状况，推出机 构的设计，合模导向机构的设计，冷却水路的设计以及排气方式的设计等，并绘制完整 的模具装配总图和主要的模具零件图。 关键词：关键词：模具；注塑机；滑块抽芯 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 3 Abstract This thesis is on the saucer injection mold design and making a detailed introduction, design of the mould mainly uses the slider core pulling, the two ends of the products with a hole, can not realize the direct release and need to slide core pulling. The main content of the design: how to choose the injection molding machine, how to create the parting surface, cavity layout, gating system, cavity size calculation, a core body size calculation, frame selection, the agency launched the planning, temperature regulation system and assembly diagram and parts diagram drawing. The design is mainly on the shape, size and precision of the plastic parts of the process analysis of injection molding process, the slider core pulling mechanism design, focusing on the design of the slider side core pulling mechanism. In the process of die stress condition, the agency launched the design, mold design die oriented institutions, of cooling water circuit design and the design of the exhaust system and draw a complete mold assembly drawings and the main mold parts diagram. Key words: injection molding machine；bumper；sliding block core pulling 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 1 目目 录录 1 序言 . 1 1.1 模具的概述 . 1 1.1.1 模具的定义 . 1 1.1.2 模具的分类 . 1 1.2 模具的重要性及发展趋势 . 2 1.2.1 模具在加工工业中的地位 . 2 1.2.2 国内外发展现状及趋势 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2 塑料的工艺分析 . 4 2.1 塑料元件图及技术要求 . 4 2.1.1 塑料元件图 . 4 2.1.2 产品技术要求 . 4 2.2 原料 ABS 的成型特性和工艺参数 . 4 2.2.1 ABS 塑料主要的性能指标 . 5 2.2.2 ABS 的注射成型工艺参数 . 5 2.3 塑件的体积和质量 . 6 3 模具分型面及浇注系统的确定 . 6 3.1 分型面的设计 . 6 3.2 浇注系统的设计 . 8 3.2.1 主流道的设计 . 8 3.2.2 分流道的设计 . 8 3.2.3 进胶口的设计 . 9 3.2.4 定位圈的设计 . 10 4 模具结构设计 . 10 4.1 型腔布局 . 10 4.2 型芯型腔的结构及固定方式 . 11 4.3 模架的选用 . 11 4.4 推出机构的设计 . 12 4.5 滑块与斜销的设计 . 13 4.6 冷却系统的重要性 . 6 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 2 4.7 冷却系统的设计 . 6 5 主要零部件的设计 . 8 5.1 成型零件的概述 . 17 5.2 产品收缩率的选择 . 8 5.3 成型零件工作尺寸的计算 . 9 5.4 滑块抽拔力的计算 . 10 6 注射机的选择与校核 . 15 6.1 注射机的选择 . 18 6.1.1 模具所需塑料熔体的注射量 . 19 6.1.2 分型面上的投影面积及所需锁模力 . 20 6.1.3 选择注射机 . 20 6.2 注塑机的校核 . 21 6.2.1 最大注射量的校核 . 21 6.2.2 锁模力校核 . 21 6.2.3 最大模厚最小模厚的校核 . 22 6.2.4 开模行程的校核 . 22 结论 . 24 致谢 . 25 参考文献 . 26 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 1 1 绪论绪论 塑料制品的应用普遍，在众多地方，已能够替代了金属制品。它作为成型 要领中的一种，是汽车、家用电器和航空航天等范畴中的生产东西。并随着塑 料工业的快速成长，人们对质量的要求也越来越严格，外形在能满足要求的前 提下也变得更加多样化。 由于塑料制品的普遍用途，本次毕业设计课题是茶托的注射模设计，本次 毕业设计课题来源于生活，应用广泛，有侧抽芯机构，模具结构较为复杂，对模具 工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑 料成型模具的设计和制造能力。 本次计划总结了成型工艺解释，模具布局计划，总装置等相关全部进程。 能起到很好的学以致用的结果。在计划该模具时，借鉴了前辈老师们的经验与 方法，把掌握的知识综合融入到本次计划中。 1.1 模具的概述模具的概述 1.1.1 模具的定义模具的定义 模具是为了让物品成型，也便是我们通常所说的模子，好比电冰箱外壳、 电话机的塑料外壳、塑料盆等物品，就是通过加热塑料并且融化，再用注塑机 将融化后的成品注入模具进行冷却后，成型生产出来的。电饭锅也是通过由金 属平板并且用模具压成出来的模型。任何商品都是用模具制造出来的。也就是 说模具是产品生产的重要根本。不同的模具由不同的零件构成。首先计划人员 根据客户的要求，把模具布局计划出来，再进行图纸绘画，再由技能工人按图 纸要求议决种种模板的加工（如 CNC 加工、钻床、磨床、火花机、线切割） 做好模具上的每一个部件，最后再进行组装调试，直到可以生产出合格产品。 模具通常包含型腔和型芯，二者之间可以分开可以合并。离开时可以拿 出产品，合拢时使塑料注入模具型腔内并且成形。 模具是精密的东西，内部结构复杂，对模具强度、模具的刚度、材料的 硬度、外貌粗糙度和加工精度等都有非常高要求。这些部件一样平常都制成通 用型。 模具企业必要做强做细，要根据市场需要，及技能、资产、配置等条 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 2 件，确定自身的定位，这些方法特别适合小规模的企业，会合力量渐渐形成本 身的技能优势和产品优势。于是，我国模具企业必须积极借鉴外洋这些先辈企 业的经历，以便其将来更好的生长。 1.1.2 模具的分类模具的分类 按产品成型的材料，可分五金模具、塑胶模具、以及其特别模具。根据模 具本身质料的差异，模具可分为：砂型，金属，真空，石蜡模具等。 随着高分子塑料快速发展，已经与日常密不可分。塑料模具一样平常可分 为：注射成型模具，挤塑成型模具，气辅成型模具等等。 根据浇注体系型制的差异将塑料模具分成三种： （1） 大浇口模具：通道与入口在一个分布线上，与脱模时一起完成，计 划最简略，容易加工，成本低。 （2） 细水口模具：流道及浇口不在产品的分型线上，在物品顶部，比较 隐蔽，产品外观漂亮。要设计多一组水口分模线，加工复杂。细水口模具的定 模部分常由三块钢板组成故也有称此类布局模具为“三板模” 。 （3） 热流道模具：此类模具与上款相似，最大不同是通过热流道系统对 流道进行加热融化，无冷流道，因此流道不必要脱模，此体系又称为无水口体 系。 1.2 模具的重要性及发展趋势模具的重要性及发展趋势 1.2.1 模具在加工工业中的地位模具在加工工业中的地位 模具是利用指定形状去成型形状和尺寸的东西。 在种种质料加工工业中运 用很广泛。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精确、表面、物理性能等各 方面都满足利用要求的制品。以模具利用的角度，要求高速度、自动化操作轻 便；从模具生产的角度，要求布局合理、生产容易、成本低价。 模具影响着制品的质量。第一，模具型腔的外观、大小、外貌光洁度、 以及脱模要领等对制件的尺寸精细度和形状精细度、表面质量、外貌整洁度、 等对模具的精度都有非常重大的关系。第二模具对制品的成本也有影响。当少 量生产时，模具的费用所占的比例将很大，这时应尽大概的接纳布局合理而简 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 3 略的模具，以缩小成本。 1.2.2 国内外的发展现状及趋势国内外的发展现状及趋势 最近几年，模具的发展速度非常快速。从模具计划和创造角度来分析，模 具的生长趋势可分 4 个方面： （1）高效率、自动化 大批量接纳种种高效率、自动化的模具布局。高速自动化的机器结合技术 领先的模具，对提高产品塑件的质量，提高生产率，低价成本起了较大作用。 （2）大型、超小型及高精度 由于用途多元化，于是出现了种种大型、精密和寿命高的成型模具，为 了餍足这些要求，研制了种种高标准、高硬度、高耐磨性并且加工容易、热处 理不易变形、导热性良好的制模质料。 （3）改革模具制造工艺 在制造模具的技术上，为减少制造周期，淘汰钳工的工作量，在模具加工 工艺上作了很大的革新，特别是异形型腔的加工，接纳了种种先进的机床，这 不但大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。 现在我国模具生产总量虽然已排名世界第三，但水平要比其它国家逊色。 根据调查，约有 65的欧洲客户认为中国模具便宜但是质量不过关。 我国低 标准的模具市场需求大，市场利润空间狭窄；塑料模和压铸模比例增大；面对 外部的专业模具厂商数量及本领增长快速。中国汽车模具公司以后的生长偏 向，应该看重产品布局的调解和定位，进一步提拔模具的制造技能水平，霸占 布局庞大、高技能的高等模具市场。 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 4 2 塑料的工艺分析塑料的工艺分析 2.1 塑料元件图及技术要求塑料元件图及技术要求 2.1.1 塑料元件图塑料元件图 图 2-1 塑料元件图 2.1.2 产品技术要求产品技术要求 1，材料选用 ABS. 2，产品厚度一致，内外壁应该平整，产品内部不能有气泡、裂口和裂痕、凹凸、 颜色不一致等缺陷。 3，产品应完好无破损，入口及溢边应修除光滑。 2.2 原料原料 ABS 的成型特性和工艺参数的成型特性和工艺参数 ABS 树脂是一种混合体，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名 Acrylonitrile-butadiene-styrene (简称 ABS)， 这三者的一般比例为 20： 30： 50(熔 点为 175)。若是更改这三种配比、调和办法、颗粒大小，便能生产出另外一种具 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 5 有不同冲击力度、流动特性的品种。如果增多丁二烯，则冲击强度会得到改进，但 硬度和流动性就缩小，强度和耐热性亦变差。 2.2.1 ABS 塑料主要的性能指标塑料主要的性能指标 查塑料模具成型（第二版） 得出 ABS 主要性能指标如下： 表 2.1 ABS 塑料主要的性能指标 密度 g/ cm3 1.021.08 收缩率 % 0.40.6 熔 点 195240 热变形温度 9499 拉伸强度 MPa 3060 拉伸模量 GPa 1.53.5 弯曲强度 MPa 6390 2.2.2 ABS 的注的注射射成型工艺参数成型工艺参数 查塑料成型工艺与模具设计得 ABS 的注射成型工艺参数如下： 表 2.2 ABS 的注射成型工艺参数 预热温度 8085 预热时间 h 0.51 料筒后段 190200 料筒中段 180200 料筒前段 200220 喷嘴温度 180200 模具温度 5070 注塑压力 MPa 60100 保压 MPa 1530 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 6 注塑时间 S 2080 高压时间 S 05 冷却时间 S 20120 周期 S 2080 螺杆转速 r/min 30 2.3 塑件的体积和重量塑件的体积和重量 该产品材料为 ABS，查书本得知其密度为 1.02- 1.08g/cm，收缩率为 0.4%- 0.6%， 计算其平均密度为 1.05 g/m，平均收缩率为 0.5。 塑件的体积：V1 =25.8cm 如图 2- 2，由软件测得 V1=25.8cm 塑件的 质量 M=V=1.05*25.8=27.09g 图 2-2 塑料体积 3 模具分型模具分型面面及及浇浇注注系统系统的的确确定定 3.1 分型面的设计分型面的设计 分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具 的结构，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具体可以从以下方面进行选择。 1.分型面应该在最大的轮廓地方。 2.便于塑件顺利脱模，模具开模后，产品应该在动模上。 3.保证塑件的精度要求。 4.满足塑件的外观质量要求。 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 7 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 根据以上要求，分型面选取如图 图 3- 1 分型面（方案 1） 优点：如果分型面选择在产品顶部，产品的流道长度可以减短，注塑成型时废料 少，节约注塑成本。 缺点：模具加工制造困难，增加模具加工成本，产品所有的胶位部分全部在动模， 产品推出困难。 图 3- 2 分型面 优点：模具加工制造简单，模具加工成本较低，产品外部胶位部分在定模，产品推 出合理。 缺点：产品的流道长度相对较长，注塑成型时浇口废料多，注塑成本高。 综上所述：为了模具制造方便合理，选择方案二，浇口的废料可以回收后再次注塑。综上所述：为了模具制造方便合理，选择方案二，浇口的废料可以回收后再次注塑。 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 8 3.2 浇注系统的设计浇注系统的设计 3.2.1 主流道的设计主流道的设计 主流道是一端与注塑机射嘴碰触，另一端与分流道相接触的一段带有弧度的流 动通道。形状结构如图 5-1 所示，其设计要点： 1.主流道计划成圆锥形， 其锥角可取 15， 流道壁表面粗糙度取 Ra=0.8m， 且加工，内部用精密线割后非常光滑，可不用抛光。 2.主流道球头半径 R 比喷嘴球头半径 R 大 12 mm；球头深度 36mm 左右；主流 道入口直径 d 比注入机的喷嘴孔直径大 0.5mm1mm。 3.主流道最后圆形，圆角半径 r=13mm。 4.主流道长度 L 要小于 80mm 最好，最长不可超 120mm。 5.主流道常开在可拆的套上；其材质采用 T10A 钢，处理后硬度 HRC5357。 图 3-3 主流道浇口套 3.2.2 分流道的设计分流道的设计 在一模多腔或一模一腔多浇口时应设置分流道，分流道是指主流道的末尾与产 品进胶口之间这一段的塑料。它是浇注过程中塑料由主流道流入型腔前与产品的过 度段，因此该计划应满足良好的压力传递和保持最佳的充填状态，并在流动过程中 降低损失，能将塑料熔体平均分布各个型腔。 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 9 图 3- 4 主流道与分流道 3.2.3 浇口的设计浇口的设计 浇口也称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除浇口部分，它是截面最小的 一部分，但却是最重要的，浇口的距离、外形及大小对塑件性能和质量的影响非常 大。 在进行模具的设计过程时，浇口的位置及尺寸要求比较严谨，初步试模后还要 更改设计尺寸，不管运用哪种浇口，进胶口位置的选择对塑件成型性能及质量影响 很关键， 有效选择浇口的开设位置是提高产品质量的关键步骤，同时进胶口位置的不同 还影响模具性能。总的来说要使塑件具有良好的性能与外表，一定要设计好浇口位 置。 通常要考虑以下几项原则： 1.尽量缩短流动距离。 2.浇口应在最厚最大外形处。 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 10 3.必须尽量减少熔接痕。 4.应有利于型腔中空气排出。 5.考虑分子定向影响。 6.避免产生喷射和蠕动。 7.浇口处避免弯折和受冲击载荷。 8.注意对外观质量的影响。 图 3- 5 浇口图（具体尺寸见图 3- 4） 3.2.4 定位圈的设计定位圈的设计 塑胶模具定位圈的作用是在模具裝上注塑机时，要保证模具的浇口套和注塑机 射嘴位置在同一直线上，如何保证同心度，在模具的浇口套上加一个圆环，这个圆 环，与浇口套同心，因此模具的浇口套的位置和注塑机射嘴的位置就一致了，设计 如图 5-3 所示： 图 3-5 定位圈 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 11 4 模具结构设计模具结构设计 4.1 型腔布局 考虑到模具成型零件和抽芯结构以及产品批量生产等原因，模具的型腔为一模二 腔。 图 4- 1 4.2 型型芯芯型型腔腔的的结构结构及及固固定定方式方式 上下内模是成型产品外形的主要零配件，它结构特征是根据产品的构造和模具 的加工办法而改变。上下内模有整体式和组合镶拼式。 组合镶拼方式的优点：对于外形繁琐的型腔，如果采用整体式结构，加工很困 难。所以采用组合式的模具结构。同时可以使内模边缘材质性能低于内模的材质， 避免了采用同种材质的，由于内模的拼接特质可以通过间缝便于排气，减少变形。 组合式的内模简单了加工程序，有利于模具成型配件的热处理和模具的修复， 有利于采用拼接间缝来排气，可节约贵重模具材质。 本设计组合式内模结构如图 4- 2，4- 3 所示： 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 12 图 4- 2 定模组合式内模 图 4- 3 动模组合式内模 4.3 模架的选用模架的选用 选用标准注塑模架零件，该标准是 1984 年 2 月 27 日由原国家标准局批准并发 布，规定了 1985 年 1 月 1 日实施。该标准共有 11 个通用零件，主要包括注塑模具 中常用的推出、导向、定位等零件和模块、模板。 1.GB/T4169.8-1984 模板， 见中国模具设计大典表 13.2-10。 2.GB/T4169.6-1984 垫块， 见中国模具设计大典表 13.2-8。 3.GB/T4169.7-1984 推板， 见中国模具设计大典表 13.2-9。 4.GB/T4169.5-1984 有肩导柱，见中国模具设计大典表 13.2-6。 5.GB/T4169.4-1984 带头导柱，见中国模具设计大典表 13.2-5。 6.GB/T4169.3-1984 带头导套，见中国模具设计大典表 13.2-4。 7.GB/T4169.2-1984 直导套， 见中国模具设计大典表 13.2-3。 选用 A1-300350-16-Z2 GB/T 12556.1-1990 模架（单分型面模架）如图 4-4 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 13 图 4- 4 模架 A1- 300350- 16- Z2 GB/T 12556.1- 1990 4.4 推出机构的设计推出机构的设计 1.应设在脱模阻力大的部位，均匀布置。 2.应保证塑件被推出时受力均匀，推出平衡，不变形；当塑件各处脱模阻力相同 时，则均匀布置；若某个部位脱模阻力特大，则该处应增加推数目。 3.推杆应尽可能设在塑件厚壁、凸缘、加强等塑件强度、刚度较大处；当结构特 殊，需要推在薄壁处时，可采用盘状推杆以增大接触面积。 4.推杆的设置不应影响下模强度与寿命。 5.在模内排气困难的部位应设置推杆，以利于用配合间隙排气。 6.若塑件上不允许有推杆痕迹时，可在塑件外侧设置溢料槽，从而靠推杆推在溢 料槽内的凝料上而带塑件。 7.推杆与推面配合应减少远动摩擦， 推杆与型芯侧壁之间应有 0.200.25mm 的间 隙，以防止两者间的擦伤而或卡死，推杆与型芯间的配合间隙以不产生塑料溢料为 准，ABS 塑料的最大溢料间隙为 0.05，推杆与型芯相配合的表面粗糙度可以取 Ra0.80.4m。 8. 推杆可用经调质处理的 45#钢制造，对要求比较高的模具，也可以采用 T8 或 T10 等材料，并淬硬到 HRC 5355。 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 14 图 4- 4 产品采用 16 支2.5 顶针 4.5 滑块与斜销的设计滑块与斜销的设计 滑块是在模具的开模动作中能够按垂直于开合模方向或与开合模方向成一定角 度滑动的模具组件。 当产品结构使得模具在不采用滑块不能正常脱模的情况下就得 使用滑块了。斜销主要用在存在扣位的产品上，滑块与斜销的组合才能保证有扣位 的塑件的有效脱模。 滑块与斜销是利用成型机的开模动作，使斜销与滑块产生相对运动趋势，斜销 拨动滑块使滑块沿水平方向形成运动，使之脱离倒勾。 设计时应满足以下公式： =+23(防止合模产生干涉以及开模减少磨擦) 25( 为斜撑销倾斜角度) S=T+35mm(S 为滑块需要水平运动距离；T 为塑件倒勾距离) 本设计中斜导柱 角度取 15，压座角度取 17，产品倒勾距离由软件测出 为 T=3mm， S=3 +5=8mm，本设计滑块与斜销结构如图所示： 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 15 图 4- 5 滑块 2d 示意图 图 4- 6 滑块 3d 示意图 4.6 模具冷却系统的重要性 在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐 应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷 却时间占注射成型周期的约 80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同， 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 16 模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上 决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的 周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要 求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模 冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、 冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模 具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。 1.低的模具温度可降低塑件的收缩率。 2.模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。 3.对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将 导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。 4.随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具 温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应 力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。 5.提高模具温度可以改善塑件的表面质量。在注射成形过程中，模具的温度直 接影响塑件的成型质量和生产效率。 总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。 4.7 模具冷却系统的设计 根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知， 冷却水孔数量大于或等于 3 根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水 的温度差的原则。 另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循： 1.浇口处加强冷却。 2.冷却水孔到型腔表面的距离相等。 3.冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大。 4.冷却水孔道不应穿过接缝部位，以防漏水。 5.进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背 面。 6.冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。而且在冷却系统内，各相连接处应保持 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 17 密封，防止冷却水外泄。 模具在使用水进行冷却的过程中，实际上是熔融塑料与金属与水的热交换过程， 通过冷水吸收热量达到塑件的降温效果，因此可以使用热平衡公式计算： qvWQ1/c（1-2） 式中：qv冷却水的体积流量（m/Min）； W单位时间内注入模具中的塑料重量（Kg/Min）； Q1单位的重量的塑料制品在凝固时所放出的热量（KJ/kg）； 水的密度(Kg/m 3)； c水的比热容； 1水的出口温度(C)； 2水的入口温度(C)； 计算时，先求出注塑的计算器外壳在固化时每小时放出的热量 Q。 设注射时间为 5s，保压时间 15s，冷却时间 15s，开模取件时间 5s，得出注塑 成型所需时间为 40s。 设用 20的水作为冷却介质，其出口温度为 28，水呈湍流状态，一个小时成 型次数 n3600/4090。 WMxn0.0790 kg/h=6.3kg/h 查手册可知，ABS 塑料单位重量释放的热量 Q1=3.510 2kj/h，故 Q总=WQ1=6.33.510 2kj/h=2.205103kj/h 将计算出的总热量 Q总带入式 qvWQ1/c（1-2），可以计算出水的体积流量： qvWQ1/c（1-2）=2.110 -4m3/min 最后，根据水的体积流量查表，得出冷却系统冷却通道直径 d=8mm。 具体如图 9- 1,9- 2 所示： 图 4- 7,前模冷却水路 图 4- 8,后模冷却水路 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 18 5 主要零部件的设计主要零部件的设计 5.1 成型成型零零件的概述件的概述 模具中决定外形和大小的零件称为成型零件，包含上内模、下内模、滑块、镶 件等。成型零件运作时，是直接与树脂碰触，树脂熔体的高压冲击，脱模时与塑件 间还发生碰擦。设计成型时，应根据塑料产品的特点和产品的要求，确定模具的结 构，选择分型位置和浇口位置，确定脱模机构的方式、排气地方等，然后根据加工 方式、是否热处理、装配关系等一系列要求进行成型零件结构设计，确定成型零件 的工作尺寸。 5.2 产品产品收缩率收缩率的的选择选择 塑料的收缩率是指塑料成品在合适温度下从模型里取出来并且冷却。它反映出 冷却后尺寸缩减的程度。影响塑料收缩率的因素有：塑料品种、成型条件、模具结 构等。不同的材料回缩率也不同。根据以往经验 ABS 的回缩率为 0.5%，放过收缩的 产品尺寸是原尺寸的 1.005 倍。 5.3 成型成型零零件工件工作尺寸作尺寸的计的计算算 本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和 平均磨损量来进行计算， 已给出 ABS 的成型收缩率为 0.05， 模具的制造公差取 z=/3。 1）凹模(型腔)的內形尺寸： () () 3 13/ 4LLk + =+ 凹 6.1 式中：L 凹为型腔內形尺寸(mm)； L 塑为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸； K 为塑料平均收缩率(%)，此处取 0.5% s 为塑件公差，查表知 ABS 塑件精度等级取 5 级；塑件基本尺寸在 36mm 范 围内取 0.24mm;1824mm 范围内取 0.24mm;80100mm 范围内取 1.00mm;在 100120mm 公差取 1.14mm；在 140160mm 公差取 1.44mm;在 200225mm 公差取 1.92mm;在 280350mm 公差取 2.5mm;在 315355mm 公差取 2.8mm 所以型腔尺寸如下： L1=69(1+0.005)- (3/4)0.74 3 74 . 0 + =68.79 24 . 0 0 + L2=69(1+0.005)- (3/4)0.74 3 74 . 0 + =68.79 24 . 0 0 + 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 19 型腔深度的尺寸计算： h凹=h 塑 (1+k)- (3/4) 3 + 式中： h凹凸模/型芯高度尺寸(mm)； h 塑 为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸； s 、K 含义如（1）式中。 H1=30(1+0.005)- (3/4)0.32 3 32 . 0 + =29.91 107 . 0 0 + 2）凸模（型芯）的外形尺寸计算： L凸=L 塑 (1+k)+(3/4) 3 式中： L凸凸模/型芯外形尺寸(mm)； L 塑 为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸； s 、k 含义如（1）式中。 由于该塑料的收缩率为 5%，故只需在型腔尺寸比较大的考虑其收缩率，在尺寸 小的地方不用考虑由收缩率引起的尺寸偏差。 所以型芯的尺寸如下： L1=63(1+0.005)- (3/4)0.74 3 74 . 0 + =62.76 24 . 0 0 + L2=63(1+0.005)- (3/4)0.74 3 74 . 0 + =62.76 24 . 0 0 + 型芯的深度尺寸计算： H凸=h 塑 (1+k)+ (2/3) 3 式中： h凸为凸模/型芯高度尺寸(mm)； h 塑 为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸； s 、k 含义如（1）式中。型芯的高度为： H1=27(1+0.005)- (3/4)0.32 3 32 . 0 + =26.895 107 . 0 0 + 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 20 图 5- 1 型腔尺寸图 图 5- 2 型芯尺寸图 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 21 5.4 滑块抽拔力的计算滑块抽拔力的计算 抽拔力的计算与脱模力相同，由于影响抽拔力的因素很多，如塑件的壁厚，塑件包 容截面形状的大小，塑件的性能，成型工艺参数等。如要全面考虑这些因素较困难。 在实际生产中只考虑主要因素，因此，可按简化公式计算： P1=CLq（ sincos ） 式中： P1斜导柱的抽拔力 N。 C- - - - - 侧型芯被包紧的截面周长 mm（C=(37.2+13）X2=100.4 ） 。 L型芯被包紧部分的长度 mm（L=3mm） 。 摩擦系数，一般为 0.10.2。 侧抽芯的脱模斜度（取为 1 ） 。 q单位面积的积压力，一般为 812（MPa） 。 所以 P1=CLq（ sincos ） =100.43() ()sincos 6 1012 =100.430.0811 =24.42（N） 图 5- 3 滑块尺寸示意图 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 22 6 注射机的选择及校核注射机的选择及校核 6.1 注注射机射机的的选择选择 6.1.1 模具所需塑料熔体注射量 该产品材料为 ABS，查书本得知其密度为 1.02- 1.08g/cm，收缩率为 0.4%- 0.6%， 计算其平均密度为 1.05 g/m，平均收缩率为 0.5。 一幅模具所需塑料的体积： V= n V1 + V2 =2*25. 8+15.48=66.88cm 式中 V1单个塑件的体积 由软件测得 V1=25.8cm V2浇注系统的体积 （设计时一般取 V2=0.6 V1=0.6*25.8=15.28cm） ； n初步设定的型腔数量（模具设计 n=2） 。 质量 M=V=1.05*66.88=70.23g 6.1.2 分型面上的投影面积及所需锁模力 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积： A= n A1 + A2 =2*47.61+33.327=128.547cm2 式中 A1单个塑件在分型面上的投影面积 （投影面积=投影长*投影宽=6.9cm*6.9cm=47.61cm2） ； A2流道凝料在分型面上的投影面积 （设计时一般取 A2=0.35 nA1=0.35*2*47.61=33.327 cm2） 。 所需锁模力： Fm=(n A1 + A2)* P/1000 =128.547*300/1000=38.56 T 式 中 P 塑料 熔体 对 型 腔 的 平均 压力 （ 一 般 塑 胶材 料充 填 压 力 在 150- 350KG/CM2，ABS 最大一般取 300 KG/CM2） 6.1.3 选择注射机 根据塑料制品的体积或质量， 可选定注塑机型号为:HTF120W2 （海天牌注塑机） 表 HTF120W2 注塑机参数为 注射装置 单位 数值 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 23 理论容量 cm3 173 注射重量 g 157 锁模力 T 120 顶出行程 mm 120 最大开模行程 mm 360 拉杆内距 mm 410X410 最大模厚 mm 450 最小模厚 mm 150 定位孔尺寸 mm 100 射料嘴尺寸 mm 3 喷嘴球径 mm SR10 图 6- 1 海天牌注塑机 6.2 注塑机的校核注塑机的校核 6.2.1 最大注射量的校核最大注射量的校核 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是注塑机的最大注塑量的 80%。所以选用的注塑机最 大注塑重量应满足：0.8 M 机 n* M 塑M 浇 式中 M 机注塑机的最大注塑重量 无锡职业技术学院毕业设计(论文) 24 M 塑塑件重量 （27.09g，计算见 2.3） n模具穴数（n=2） M 浇浇注系统重量（M 浇=V=1.05*2.8983=3.05g ） 图 6- 2 浇口体积 套入公式：0.8 M 机=0.8X157=125.6g ， n* M 塑M 浇=2*27.09+3.05=57.23g，故 0.8 M 机 n* M 塑M 浇 选定的注塑机满足要求。 6.2.2 锁模力校核锁模力校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所加压的最大夹紧力。当高压的塑料熔体 融入型腔时，会沿锁模力方向产生巨大胀型力。所以，注射机的锁模力必须大于该 模的胀型力，即 F 塑 F 模 。 式中 F 塑注塑机的额定锁模力（120 T） F 模 模具所需胀型力（38.56 T） 具体锁模力计算，见 6.1.2 故选定的注塑机满足要求。 6.2.3 最大模厚