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湖南 文理 PZ 电器产品 注塑 设计 CAD

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湖南文理PZ型电器产品注塑模设计(带CAD图）,湖南,文理,PZ,电器产品,注塑,设计,CAD

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本科生毕业设计说明书 题 目：PZ型电器产品注塑模设计 学生姓名： XXXXXXXXX 学 号： XXXXXXXXXXXXX 专业班级： 机自XXXXXX班 指导教师： XXXXXXXX 完成时间： 2017年4月12日 IIIPZ型电器产品注塑模设计目 录中文摘要及关键词IV英文摘要及关键词V第1章 绪 论11.1 概述11.2塑料模现状11.3 模具产品发展趋势21.4 本课题的设计步骤41.5 注塑模CAD内容5第2章 塑件的工艺分析62.1 塑件的工艺性分析62.1.1 塑件的原材料分析62.1.2 ABS的性能分析62.1.3 ABS的注射成型过程及工艺参数72.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析82.2.1 结构分析82.2.2 尺寸精度分析82.2.3 表面质量分析82.3 计算塑件的体积和质量8第3章 注射机的选择及校核103.1 注射机的选择103.2 型腔数目的确定及校核123.3 锁模力的校核123.4 开模行程的校核13第4章 浇注系统的设计144.1 分型面的选择144.2 主流道的设计154.3 分流道设计154.4 浇口设计164.4.1 剪切速率的校核174.4.2 主流道剪切速率校核174.4.3 浇口剪切速率的校核18第5章 成型零部件设计195.1 成型零件校核195.2 型腔零件刚度和强度校核205.3 型腔侧壁厚度计算20第6章 合模导向机构设计22第7章 顶出系统机构设计247.1 推杆推出机构247.2 推件板推出机构257.3 推出机构的导向与复位机构设计26第8章 温度调节系统设计288.1 对温度调节系统的要求288.2 冷却系统设计288.2.1 设计原则288.2.2 冷却时间的确定298.2.3 塑料熔体释放的热量298.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热308.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量308.2.6 冷却系统的计算318.2.7 凹模冷却系统的计算32第9章 模具工作原理说明35总结36参考文献37致 谢38中文摘要及关键词摘要：本设计是PZ型电器产品零件的注塑模具设计，塑料工业的飞速发展，对注塑模具的设计与生产提出了质量好、制造精度高、研发周期短等越来越高的要求，能否适应这种需求已成为模具生产企业发展的关键因素。模具技术是融合机械工程、计算机应用、自动控制、数控技术等学科为一体的综合性学科。本文中针对PZ型电器产品注射模具制定出合理的设计结构，其中包括成型部分及其零部件设计，浇注系统设计，脱模机构设计，冷却系统设计等。根据分析，设计了一套塑料注射模具，并对模具以及主要零件进行了CAD绘图。关键词：PZ型电器产品注射模具；注射模具CAD；CAM；注塑模；工艺- V -英文摘要及关键词Abstract:This design is the design of injection mould for PZ type electrical products, the rapid development of plastic industry, the good quality, high manufacturing precision, short development cycle, the increasingly high requirements of injection mold design and production, can adapt to this demand has become a key factor in the development of mold production enterprises. Mold technology is the integration of mechanical engineering, computer applications, automatic control, numerical control technology and other disciplines into a comprehensive discipline.In this paper, a reasonable design structure is designed for injection mold of PZ electrical products, including the design of the forming parts and parts, pouring system design, demoulding mechanism design, cooling system design and so on. According to the analysis, design a set of plastic injection mold, and the mold and the main parts of the CAD drawing.Keywords: PZ type electric injection mould injection mould; CAD; CAM; injection molding process;PZ型电器产品注塑模设计第1章 绪 论1.1 概述塑料模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具。塑料模具对塑料制品的质量和操作难易程度都有相当的影响因此要求模具在生产度，外观，物理性能等各方面都满足使用要求并要求其效率高，操作简便，结构合理，制造容易，成本低廉。现代塑料制品中合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少三项重要因素。尤其是塑料模具要实现塑料加工工艺要求，制件使用要求和造型设计起着十分重要的作用。因此，对塑料模具生产也提出了越来越高的要求。因此促使模具生产不断向前发展。模具工业是现代工业的基础，它的技术水平很大程度上决定了产品的质量和市场的竞争能力。随着我国加入“WTO”步伐的日益加快。“入世”将对我国模具工业产生重大而深远的影响，经济全球化的趋势日益明显，同时世界众多知名公司不断进行构调整，国内市场的国际性进一步现，该行业将经受更大的冲击，竞争也会更加激烈。在如此严峻的行业背景下，我国的技术人员经过不断的改革和创新使得我国模具水平有了较大的提高，大型，复杂，精密，高效和长寿命模具有上了新的台阶。塑料制品的成型是塑料成为具有实用价值制品的重要环节。塑料成型方法已达40多种。其中最重要的是注射，挤出，吹塑和压制等。它们几乎占了整个塑料成型的85%；其中注射尤为突出，占塑料成型的30%以上。注射模具成形是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型，有些热固性塑料也可以用注射模塑成型。1.2塑料模现状近年来我国塑料模具有了长足的进步，大型，复杂，高效和长寿命模具又上了新台阶，特别体现在高科技应用的深度和广度上，表现在下列几个方面：（1）广泛应用CAD/CAM/CAE，特别是加工方面，计算机造型，编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE软件也已得到广泛应用，提高了设计水平。（2）热流道技术的推广应用更上一层楼，内热式和外热式流道装置，自制热喷咀和引进热喷咀都得到了应用，有的已达到国际先进水平。（3）气体辅助注射技术已得到应用，不少厂家均采用了此技术，例如熊猫公司开发气辅模具是时，采用了C-MOLD气辅分析软件使模具顺利研制成功。（4）应用优质塑料模具钢，现注射模较少采用45钢，P20钢得到广泛应用，大大提高了使用寿命和表面光洁度。（5）抽芯脱模机构的创新设计，很多厂家已设计出结构新颖，脱模容易，具有创新意识的脱模机构，并解决了很多以前脱模难的问题但与发达国家。（6）精密，复杂，大型，高寿命模具的制造水平有了很大提高。那些尺寸精度高，模具零件要求互换，塑件形状复杂的模具由于采用了CAD三维技术计算机模拟注射成型，气辅技术等先进的方式，使模具达到了国外同类模具水平。模具的寿命也达到100万次或更高。我国的模具工业在“九五”期间虽有较快发展，但相比一些发展较快的国家，我国仍存在相当大的差距。据资料显示，CAD，CAE的应用，发达国家远高于中国，而中国大陆的应用程度有远低于香港，台湾。特别是FLOW软件和COOL软件，发达国家已普及而中国大陆才刚刚起步。差距之大，使人感慨。在模具标准零件及标准模架方面，发达国家已普及，并实现了商品化，而中国大陆已有国家标准但尚未实现商品化。热流道及热管技术发达国家已大量使用，并形成了系列和标准。而我国大陆70年代开始研究迄今尚无标准。在发达国家及发达地区塑料模具行业向小而专的方向发展；向技术密集方向发展；高技术与高技艺相结合；生产规模以小而专见长；专业化与柔性化相结合。而在中国大陆则恰恰相反。独立的模具工厂难以生存；多属于劳动密集型企业；有忽视高技艺的倾向；大而全居多；尚无专业化与柔性化相结合的规划。而且大型，精密，复杂，长寿命模具产需矛盾仍然十分突出，高档模具进口的比例达40%以上，而有些模具已出现过剩。1.3 模具产品发展趋势模具工业是我国国民经济的基础工业，随着全球经济的发展，新的技命不断取得新的进展和突破，市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种，小批量，高质量，低成本的方向发展，于是对制造各种产品的关键工艺装备-模具的要求越来越苛刻，模具必然会有如下发展趋势：1.模具CAD/CAM/CAE技术将日益深入人心并发挥越来越重要的作用。基于网络的一体化系统结构CAD/CAM/CAE将达到开放性，兼容性和专业化的统一。CAD/CAM软件在智能化，面向对象，基于特征和面向制造方面将获得长足的进步。模具3D分析的重要性更加明确。国产软件CAXA系统，HSC系统和Z-MOLO等软件的功能和水平将不断提高和完善。2. 模具的精度将越来越高，并日趋大型化，现在模具精度已达23毫米，不久1毫米精度的模具将上市。随着零件微化及精度要求的不断提高，这就要求发展超精加工。另一方面，由于用模具成型的零件日益大型化以及由于高效率要求而发展的一模多腔，势必要求模具随之大型化。3.随着热流道技术的日益推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高，由于热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，因此，热流道技术的应用将会发展很快，比例也将逐渐提高。4.随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具也将随之发展。气体辅助注射成型技术能改善塑件的内在和外观质量。具有注射压力低，制品变形小，节约原料，提高制件生产率，从而大幅度降低成本等优点。而高压注射成型可减小树脂收缩率，增大塑件尺寸的稳定性，提高其精度。5.快速经济制模技术的前景十分广阔，突出的表现在快速成型（RP）快速模具制造（RT）上。21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。模具的生产周期将越来越短，成本也将相应降低。精度和寿命又能满足生产上的使用要求RP+RT的研究成为国内外RPM界十分关注并大力发生的领域之一，正大力向着快速模具制造（RTM）发展，一些新的快速成型方法相继涌现，RPM是电脑，激光，光学扫描，先进的新型材料，计算机辅助设计（CAD），计算机辅助加工（CAM），数控（CNC）综合应用的高进技术。利用它可以直接或间接的快速制模。快速制模技术为适应市场的需求，必然呈现多元化的发展趋势。6.模具标准件的应用将日益广泛。模具标准件不但能缩短模具制模周期，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益广泛，在今后的模具市场中必将成为一类。十分活跃而又高速发展的产品。7.三维扫描仪的多样化和高速化将会使模具的逆向工程获得发展，逆向工程技术已成为模具制造，信息传递的简便途径，是模具CAD/CAM的关键技术之一。8.高性能的模具钢的用量也将以较快速度增长，由于对模具钢的要求越来越高，迫切需要研制出高强度，高硬度，高耐磨性惬意加工，热处理变形小，导热性优良的制模材料，并广泛的投入应用。如各种导型材模具，PVC塑料等。随着以塑料钢的进一步发展，塑料模的比例将不断提高，发展速度也将高于冲模。对模具的要求也将越来月高，高档模具在市场上的份额也将逐步扩大。1.4 本课题的设计步骤本设计要求使用CAD等软件对机构进行零件图纸绘制，设计成型注射模具。带联合顶出机构对于注塑模的设计比较简单，使用常规的设计方法就能够设计出合理简单有效的模具。机构的材料：PE根据选择模具要一腔一模，对于模具的基本方案是：（1）对于注塑机的选择，由于机构的结构和产量以及所给的各项要求，进行综合的考虑，采用卧式注塑机；（2）模具结构设计 （a）浇注系统设计所给设计要求是一模一腔，因此将型腔对称放置，使用圆锥型主流道，使用球型头的拉料杆的冷料井。（b）成型零件结构设计阴模使用整体嵌入式，上下模板上均嵌入阴模。由于结构的上下结构特征，在上下模板均设计了型芯；（c）合模导向和定位机构设计使用导向柱四根，同时与导套配合，既能够导向，又能够定位；（d）脱模机构设计使用推杆进行脱模，同时在喷雾器嘴的下侧使用一推环，虽然塑件有四处筋板，可使用使用四处推杆，但使用一推环可防止在推模时对塑件造成破坏；（3）零件图的绘制在对模具的结构进行了基本的设计后，首先要进行三维图以及零件图的绘制，以为后一部的加工提供必要的尺寸及一些数据参数。（4）对模具进行模具的CAD设计在对模具进行基本设计之后，就要进行相关的设计计算，在得到正确的数据后，利用CAD进行相关的设计，通过进行人机交互，即可得到简单又优良的设计。在对模具进行设计完成之后，我们得到了模具的三维图,并生成模具的装配图，同时生成我们所需要的所有零件的图纸。进行以上的工作之后，还要进行注射模具的制造工艺设计,在完成所有的设计之后完成设计说明书的撰写。1.5 注塑模CAD内容在模具设计中，模架及某些零件，如导柱、导套、推杆、支撑块、浇口套、定位圈等分别已形成厂标、行标或国标。对于这些标准的或本单位采用的模架及零件可在通用的二维工程图CAD系统中建立模架、零件库，以被设计时调用。对于浇注系统、温控系统、模架结构强度计算等内容，已有一些较成熟的计算方法或经验计算方法，可设置这些计算公式的模块，以便设计人员进行快速计算。注塑模CAD的内容有以下几点：1.注塑制品的几何造型2.模腔面形状的生成3.模具结构方面的设计4.标准模架选择5.部装图及总装图的生成6.模具零件图的生成7.常规计算和校核。34PZ型电器产品注塑模设计第2章 塑件的工艺分析该塑件是PZ型电器产品产品，其零件图如图所示。本塑件的材料采用ABS，生产类型为大批量生产。图2-1 PZ型电器产品图2.1 塑件的工艺性分析2.1.1 塑件的原材料分析（1） 外形尺寸 该塑件壁厚为3mm，塑件外形尺寸一般，塑料熔体流程不太长，适合于注射成型。（2） 精度等级 按实际公差MT5进行计算。（3） 脱模斜度 ABS属于无定型塑料，成型收缩率较小，参考表2-10选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1。2.1.2 ABS的性能分析（1） 使用性能 综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合做一般机械零件、剪摩零件、传动零件和结构零件。（2） 成型性能1) 无定型料，吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件要求长时间预热干燥。2) 流动性中等，溢变料0.04mm左右3) ABS的主要性能指标表2-1 ABS的主要性能指标塑料名称ABS密度g/cm1.02-1.08比容cm/g0.86-0.98吸水率0.2-0.4收缩率0.4-0.7熔点C130-160比热容 1470屈服强度MPa50拉伸弹性模量MPa1.4抗弯强度MPa80抗压强度MPa53弯曲弹性模量MPa1.42.1.3 ABS的注射成型过程及工艺参数（1） 注射成型过程1) 成型前的准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于HIABS吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。2) 注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3) 塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为6075，处理时间为1620s。（2） 注射工艺参数1）注射机：螺杆式，螺杆转数为30r/min.2）料筒温度（）：后段150170； 中段165180； 前段180200.3）喷嘴温度():1701804）模具温度():50805）注射压力(MPa):601006）成型时间（s）:30(注射时间取2.2，冷却时间19.8，辅助时间8).2.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.2.1 结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。在凸台上,孔对称分布,因此,模具设计,该零件属于中等复杂程度.2.2.2 尺寸精度分析从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为3mm,壁厚均匀,，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺尺寸中等。2.2.3 表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.2.3 计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：由PRO/E软件测得为234580.45 采用一模二腔的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XSZY500型。第3章 注射机的选择及校核3.1 注射机的选择设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。公称注塑量；指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注塑成型过程所需要的时间称为装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表所示。表3-1 注射速率注射量/CM125250500100020004000600010000注射速率/CM/S125200333570890133016002000注射时间/S11.251.51.752.2533.755塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.选择螺杆式注塑机的型号为：XS-ZY-500，其主要技术参数如下：表3-2 注射机参数注塑机型号XS-ZY-500额定注射量500cm3螺杆（柱塞）直径85mm注射压力121Mpa注射行程260mm注射方式螺杆式锁模力4500KN最大成型面积1800cm2最大开合模行程700mm模具最大厚度700mm模具最小厚度300mm喷嘴圆弧半径R18mm喷嘴孔直径7.5mm顶出形式两侧设有顶杆，机械顶出动、定模固定板尺寸900X1000mm拉杆空间650X550mm合模方式中心液压、两侧机械顶杆液压泵流量200、18L/min压力614Mpa电动机功率40KW加热功率14KW机器外形尺寸7670X1740X2380mm3.2 型腔数目的确定及校核根据市场经济及生产效率的要求，本模具采用一模2腔型腔结构，即型腔数目。因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量； (3-1)式中注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；注射机最大注塑量，g；浇注系统所需塑料质量，；单个塑件的质量，。式中、也可以为注射机最在注射体积（cm3）、浇注系统凝料体积（cm3）、单个塑件的体积（cm3）。故取满足我们设计要求。3.3 锁模力的校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模离，即：模具的锁模力通常应该满足下式 (3-2)F为锁模力，K为系数取1.1-1.2，为模腔压力可取35Mpa，A为塑件在分型面上的投影面积，由PRO/E软件测得为234580.45 ，代入上式可得F=9031.347KN10000KN (3-3)符合要求3.4 开模行程的校核注射机开模行程是有限的，开模行程应该满足分开模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型机的最大开模距离必须大于取出塑件所需的开幕距离。为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的凝料，对于双分型面注射模具，需要满足下式： (3-4)式中模具开模行程；推出距离（脱模距离）塑件高度；（H2）定模板与中间板之间的分开距离。则=291mm500mm (3-5)小于注射机最大开合模行程，故满足要求。第4章 浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流到，分流道、冷料穴，浇口。浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。概括说来，需要注意以下问题：1.适应塑料的工艺性；2.流程要短；3.排气良好；4.避免料流直冲型芯或嵌件；5.浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小；6.浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称；7.修整方便，保证制品外观质量；8.防止塑件变形。4.1 分型面的选择分型面是模具结构中的基准面，选择模具分型面时通常考虑如下有关问题：1根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置；2塑件的生产批量；3结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置；4型腔的溢流和排气条件；5模具加工的工艺性。图4-1 分型面图4.2 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。在卧式注射机上主流道垂直于分型面，为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，主流道通常设计在主流道衬套（浇口套）中，为了方便注射，主流道始端的球面必须比注射机的喷嘴圆弧半径大12mm，防止主流道口部积存凝料而影响脱模，通常将主流道小端直径设计的比喷嘴孔直径大0.51mm。其中，浇口套主流道大端直径D应尽量选得小些。如果D过大模腔内部压力对浇口套的反作用也将按比例增大，到达一定程度浇口套容易从模体中弹出。4.3 分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。多型腔模具一定设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。分流道的作用是改变熔体流向，使其平稳的流态均衡地分配到各个型腔。设计时应注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。1.分流道的设计要点分流道的设计要点是：（1）流经分流道的熔体温度和压力的损失要少。为此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容积要小，四是少弯折。（2）要使分流道的固化时间稍慢于制品的固化时间，以利保压、补缩和压力传递。（3）要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔，故在多型腔设计时，在保证模具结构强度前提下，力求采用平衡进料，而且在保证模具结构强度前提下，力求紧凑、集中。（4）便于加工，便于使用标准刀具，免于制造专用刀具。2.分流道的截面形状分流道的截面类型有圆形、梯形、U形、半圆形等，根据塑件的材料流动性较好，长度较短，无侧抽，可以采用圆形分流道且呈辐射状布置。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。3.分流道的布置分流道的布置取决于型腔的布局，两者互相影响。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种。（1）平衡式布置平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。因此各个型腔的浇口尺寸可以相同，达到各个型腔同时均衡进料。（2）非平衡式布置非平衡式布置的主要特点是主流道至各个型腔的分流道长度各不相同（或加上型腔大小不同）。为了使各个型腔同时均衡进料，各个型腔的浇口尺寸必定不相同。本塑件的分流道采用了平衡式布置。4.4 浇口设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，浇口是连接分流道与型腔的通道，它是浇注系统最关键的部分，它的形状、尺寸、位置对塑件的质量有着很大的影响。它的作用主要有以下两个：一是作为塑料熔体的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。常用的浇口形式有直接浇口、侧胶口、侧胶口、轮辐浇口、潜伏浇口等。由于不同的浇口形式对塑料熔体的充型特性、成型质量及塑件的性能会产生不同的影响。而各种塑料因其性能的差异对于不同的浇口形式也会有不同的适应性。在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它一般根据下述几项原则来参考：尽量缩短流动距离；浇口应开设在塑件壁最厚处；必须尽量减少或避免熔接痕；应有利于型腔中气体的排除；考虑分子定向的影响；避免产生喷射和蠕动；不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口；浇口位置的选择应注意塑件外观质量。4.4.1 剪切速率的校核生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.810510S、浇口的剪切速率R=1010S时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示：R= (4-1) 式中 q体积流量（CM/S）；R浇注系统断面当量半径（CM）。4.4.2 主流道剪切速率校核Q=0.8Q/T =338.21.5=225.5 （CM/S） (4-2) T注射时间：T=2.5（S）； R主流道的平均当量截面半径：R=0.538（CM） (4-3)d 主流道小端直径 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直径，d=1.2（CM） (4-4)R= 3.1158.9/(3.140.2783)=1.4710 S (4-5)5101.4710510 (满足条件)4.4.3 浇口剪切速率的校核R= =3.67152/(3.140.423)=1.45103 S (4-6)其中：浇口面积S=/4(D22-D12),当量面积S=R 所以R=7mm。 单从计算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比较特殊，为一模1腔，无分流道，压力损失少，进料速度快，成型比较容易，传递压力好，所以浇口的剪切速率是合适的。从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。第5章 成型零部件设计本成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表得ABS收缩率为Q=12.5%，故平均收缩率为Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取z=/3。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。工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。ABS的成型收缩率为0.4%-0.7%所以平均收缩率取 s=0.55%。塑件尺寸公差按SJ1372-78标准中的5级精度成型。5.1 成型零件校核（a）采用台肩固定的形式，（b）塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值表3.1。塑件尺寸， (5-1) (5-2)式中 s塑料的平均收缩率，ABS为0.005；塑件外径尺寸；修正系数（取0.75）；塑件尺寸公差，见上塑料尺寸公差值；模具制造误差，其他误差忽略，当尺寸小于50mm时，；当塑件尺寸大于50mm 时，。（a）采用台肩固定的形式，下底面用模珂与动模压紧。（b）塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值表。 塑件尺寸 ，。(5-3) (5-4)式中各符号同前。5.2 型腔零件刚度和强度校核由于塑件成型部分采用模仁，再从模板上开框把模仁镶入，用螺丝吃紧。成型部分离模仁有满足条件的规定距离（2025mm），而模仁离模板四周也有满足条件的规定距离，所以成型时型腔零件完全满足强度和刚度的要求，在这里就不一一校核。在动模板上，由于成型压力很大部分垂直压在其上，底部为了节约材料不打算采用支撑板。5.3 型腔侧壁厚度计算(1)凹模型腔侧壁厚度计算凹模型腔为组合式型腔，按强度条件计算公式SR-r=r(/-2p)1/2-1进行计算。式中各参数分别为：p=50Mpa(选定值)；=0.05mm；=160MPar=28mmSR-r=r(/-2p)1/2-1 (5-5)=28(160/160-250)1/2-116.8mm一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为17。(2)凹模底板厚度计算按强度条件计算，型腔地板厚为：p=50 Mpar=28mm=160MPah1.22pr2/1/2 (5-6)1.2250282/1601/217.3mm一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为18mm。第6章 合模导向机构设计导向机构是保证动模和定模上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位，本设计采用导柱导向定位。导向机构除了有定位和导向作用外，还要承受一定的侧向压力。塑料熔体在充型过程中可能产生单面侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，从保证模具的正常工作。导柱的结构形式可采用带头导柱和有肩导柱，导柱导面部分长度比凸模端面高出812，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱材料采用T10，HRC5055，导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8m，导向部分Ra为0.80.4m，本设计采用？根导柱，固定端与模板间采用H7/m6 导套常采用T10A，型导套，采用H7/m6配合镶入模板。具体结构如下图所示：导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有：（1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。（2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm，以确保其导向与引导作用。（3）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。（4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。本书模具设置四个标准带头导柱配合标准直导套作为导向系统，导柱设置在动模上，以保护型芯不受损坏。导套和导柱结构如下：导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。第7章 顶出系统机构设计塑件在从模具上取下以前，还有一个从模具的成型零件上脱落的过程，使塑料件从成型零件上脱落的机构为推出机构。推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆或者液压缸来完成的。推出机构可按其推出动作的动力来源分为手动推出机构、机动推出机构、液压和气压推出机构。手动推出机构是模具开模后，由人工操纵的推出机构推出塑件，一般多用于塑件滞留在定模一侧的情况；机动推出机构利用注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模；液压和气动推出机构是依靠设置在注射机上的专用液压和气动装置，将塑件推出或者从模具中吹出。推动机构还可以根据推出零件的类别分类，可分为推杆推出机构、推管推出机构、凹模或成型推杆（块）推出机构、多元综合推出机构等。另外还可以根据模具的结构特征来分类，如：简单推出机构、动定模双向推出机构、顺序推出机构、二级推出机构、浇注系统凝料的脱模机构；带螺纹塑件的脱模机构等等。推出机构的设计原则：推出机构应尽量设置在动模一侧。保证塑件不因推出而变形损坏。机构简单动作可靠。良好的塑件外观。合模时的正确复位。7.1 推杆推出机构由于设置推杆位置的自由度较大，因而推杆推出机构是最常见的推出机构，常被用来推出各种塑件。推杆的截面形状根据塑件的推出情况而定，可设计成圆形、矩形等等。其中圆形最为常用，因为使用圆形推杆的地方，较容易达到推杆合模板或型芯上推杆孔的配合精度，另外圆形推杆还具有减少运动阻力、防止卡死现象等优点，损坏后还便于更换。合理地布置推杆的位置时推出机构设计中的重要工作之一，推杆的位置分布得合理，塑件就不致于变形或被顶坏。推杆位置分布应注意：1.应设在脱模阻力大的地方；2.推杆应均匀布置；3.推杆应设在塑件强度刚度较大处；4.推杆的直径；5.推杆的形状及固定形式。7.2 推件板推出机构推件板推出机构是由一块于凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑件的整个周边端面上进行推出，因此，作用面积大。推出力大而均匀，运动平稳，并且塑件上无推出痕迹。但如果型芯合推件板的配合不好，则在塑件上会出现毛刺，而且塑件有可能会滞留在推件板上。结合以上这几项设计原则和各种推出机构的特点，和经过对塑件的分析，本人在此提出了两种塑件推出方案，这两种方案的特点分别如下：方案（一）：采用推杆推出，如图3.5.1所示，利用塑件的两个凸台安置推杆，还有顶部可安置一根。图7-1 推杆推出形式方案（二）：采用推板推出，如图7.2所示，用推板将塑件推出。经过对塑件的分析，因为塑件壁厚只有3，如果采用推板推出的话，将会使得塑件变形，所以本人采用方案（一）推杆推出塑件。图7-2 推板推出形式7.3 推出机构的导向与复位机构设计为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，每次合模后，推出元件能回到原来的位置，通常需要设计推出机构的导向与复位装置。（1）、导向零件推出机构的导向零件，通常由推板导柱与推板导套组成，简单的小模具也可由推板导柱直接与推板上的导向孔组成。导向零件使各推出元件得以保持一定的配合间隙，从而保证推出和复位动作顺利进行。有的导向零件在导向的同时还起支承作用。常用的导向形式如图3.5.3 ac所示。图 3.5.3 a中推板导柱固定在支承板上，图3.5.3 b为推板导柱两端固定形式，图3.5.3 a、b均为推板导柱与推板导套相配合的形式，而且推板导柱除了起导向作用外，还支承着动模支承板，从而改善了支承板的受力状况，大大提高了支承板的刚性，图3.5.3 c为推板导柱固定在支承板上的结构，且推板导柱直接与模板上的导线孔相配合，推板导柱也不起支承作用，这种相似用于生产较小批量塑件的小型模具。当模具较大时最好采用图3.5.3 a、b的结构。推板导柱的数量根据模具的大小而定，至少要设置两根，大型模具需要四根。(a) (b) (c)图7-3 导向形式在分析了几种形式的推板导向机构后，本人决定采用图 7.3 a形式的推板导向机构，不过其具体结构有一点改变，其设计如图7.4所示：图7-4 改进后推板导向形式（2）、复位杆复位为了使推出元件合模后能回到原来的位置，推杆固定板上同时装有复位杆，如图所示。常用的复位杆均采用圆形截面,一般每副模具设置四复位杆，其位置近来能够设在固定板的四周，以便推出机构合模时复位平稳，复位杆端面与所在动模分型面平齐。（3）、弹簧复位弹簧复位时利用弹簧的弹力使推出机构复位。弹簧复位与复位杆复位的主要区别是：用弹簧复位时，推出机构的复位先于合模动作完成，所以，通常为了便于活动镶件的安放而采用弹簧先复位机构。在本模具设计中，没有活动镶件，所以使用复位杆复位已经满足设计要求，而且复位杆复位将会使得模具加工方便，所以在设计中选用复位杆复位。第8章 温度调节系统设计模具成型过程中，模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形大，并且还容易造成溢料和粘膜；模具温度过低，则熔体流动性差，塑料轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑料收缩不均匀，导致塑料翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。ABS推荐的成型温度为160-220，模具温度为4080 。8.1 对温度调节系统的要求（1） 根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；（2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；（3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；(4)温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；(5)从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。8.2 冷却系统设计8.2.1 设计原则（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。（4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；（5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5（6）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。（7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。8.2.2 冷却时间的确定在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；取闭模时间3S，开模时间3S，顶出时间2S，冷却时间30S，保压时间20S，总周期为60S。其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异，一般用下式计算：t=62/(3.1420.07)8/3.142(200-50)/(80-50) (8-1)= 73（S）式中：S塑件平均壁厚，S取6mm； 塑料热扩散系数(mm/s)，=0.07；T成型温度160-220，T取200；T平均脱模温度，T取80；T模具温度4080，T取50。 由计算结果得冷却时间需要73 S，这么长的冷却时间显然是不现实的。本模具型芯中的冷却管道扩大为腔体（如下图），使冷却水在型芯的中空腔中流动，冷却效果大为增强。参照经验推荐值，冷却时间取30S即可。8.2.3 塑料熔体释放的热量Q =nG C(tt)=60217.6101.9（22060） (8-2)=3969.02KJ/h式中：n每小时注射次数， n=60 （次）；G每次的注射量(KG)，G=217.610； C塑料的比热容(KJ/KG)，C=1.9；t熔融塑料进入型腔的温度，t=220；t塑件脱模温度，t=60。8.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热Q=3.6A(tt)=3.6406910140（22050） (8-3)=348.63 KJ/h式中：A注塑机的喷嘴头与模具的接触面积（m），A=406910m（A=4R =43.1418=406910m，R=18mm注塑机喷嘴球半径，）；金属传热系数 =140(W/ m)； t模具平均温度 t=50 ；t熔融塑料进入型腔的温度 t=220。8.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量（1）对流传热Q=hA( tt)=5.350.203（5020） (8-4)=112KJ/h 式中：h传热系数（KJ/ m h ），h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187（0.25+）= 5.35）； A两个分型面和四个侧面的面积m2，A=0.203【A=（A）+ (A)n = 0.097+0.220.48=0.203，A=2BL=222022010=0.097 m； A=4BH =422025010=0.22m）；B模具宽度m m，B=220； L模具长度m m，L=220，开模率n= =（60-31.5）/60=0.48】； t模具平均温度，t=50；t室温，t=20。 （2）辐射散发的热量Q=20.8 A()()=20.80.220.8（）（） (8-5)=128.7 KJ/h式中: 辐射率，一般表面=0.80.9；A=0.22； （3）工作台散发的热量Q=hA( tt)h (8-6)= 5020.0484（5030）=485.94 KJ/h式中:传热系数h=502KJ/(mh)； A 模具与工作台的接触面积m，A=0.0484；A=bl= 22022010=0.0484;b模具与工作台接触宽度m m，b=220;模具与工作台接触长度m m,l=220。从计算的结果看，工作台散发的热量比塑料熔体释放的热量还多，这显然是不正确的，说明了Q的计算结果错误。这是因为有关Q的计算参考资料很少，计算中有很多地方不规范。简单的计算以塑料熔体释放出的热量Q为总热量，这些热量全部由冷却介质带走，这些热量应分别由凹模和型芯的冷却系统带走，实验表明，约1/3的热量被凹模带走，其余由型芯带走。模具应由冷却系统带走的热量：Q=（Q+ Q）（Q+ Q+ Q） (8-7)由于现在无法得到Q的正确值，所以计算以简单计算原则，取Q= Q。8.2.6 冷却系统的计算型腔内发出的总热量（KJ/h）：Q= n G Q (8-8)=60 217.610300 =3916.8（1）每次需要的注射量（KG）G=217.610（2）确定生产周期（S）t=60（3）塑料单位热流量（KJ/h）Q=280350；取Q=300（4）每小时的注射次数n=60从计算结果看，Q与Q相差不多但不相等，这是因为Q涉及的因素较多，所以应该应该取Q来计算。 8.2.7 凹模冷却系统的计算（1）凹模的冷却水体积流量q= (8-9)= 763103/1034.187103（25-20）60 = 0.6110 m/min式中： Q=1/3 Q=1/32289=763 KJ/h 水的密度10KG/m；C水的比热容4.18710 J/KG；T水管出口温度，T取25；T水管入口温度，T取20。（2）冷却水管的平均流速：V= (8-10)=40.6110/（3.140.0082）=12.14 m/min =0.202 m/s式中：d冷却水管直径，取d=8 mm 查冷却水的稳定湍流速度与流量得，管径为8mm的冷却水管所对应的最低流速为1.66 m/s时才能达到湍流状态，故冷却水在凹模冷却管道中的流动未达到湍流。（3）冷却水管壁与水交界面的传热膜系数= (8-11)=7.6（10000.202）0.8/0.0080.2=1395 (w/mk)式中：是与冷却介质温度