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机械毕业设计全套

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MJZ01-037@双向水晶头接线座注射成型工艺研究及模具设计,机械毕业设计全套

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湖南农业大学东方科技学院毕业设计中期检查表 系 部： 工程技术系 学生姓名 殷军 学 号 200441914121 年级专业及班级 2004 级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师姓名 莫亚武 指导教师职称 副教授 论文（设计）题目 双向水晶头接线座注射成型工艺研究及模具设计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 塑件的工艺分析 注射机的选定，型腔数的确定 浇注系统的分析和设计 分型面的确定 抽芯机构的设计 推出机构的的设计 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 检查小组意见 检查小组组长签名： 年 月 日 注： 1.此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。 nts 湖南农业大学东方科技学院 毕业论文（设计）任务书 学生姓名 殷军 学 号 200441914121 年级专业及班级 2004 级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师及职称 莫亚武 副教授 20 年 月 日 nts 填 写 说 明 一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。 二、此任务书必需针对每一位学生，不能多人共用。 三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。 四、任务书一经下达，不得随意更改。 五、各栏填写基本要求 （一）毕业论文（设计）选题来源、选题性质和完成形式： 请把合适的对应选项前的“”涂黑，科研课题请注明课 题项目和名称，项目指“国家青年基金”等。 （二）主要内容和要求： 1工程设计类选题 明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。 2实验研究类选题 明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。 3文法经管类论文 明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明 确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。 （三）主要参考文献与外文资料： 在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近 1 3 年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。 （四）毕业论文（设计）的进度安排 1设计类、实验研究类课题 实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的 20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的 50%，撰写初稿、修改、定稿约占总时间的 30%。 2文法经管类论文 实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的 60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的 40%。 六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。 nts毕业论文（设计）题目 双向水晶头接线座注射成型工艺研究及模具设计 选题来源 结合科研课题 课题名称： 生产实际或社会实际 其他 选题性质 基础研究 应用研究 其他 题目完成形式 毕业论文 毕业设计 提交作品，并撰写论文 主要内容和要求 双向水晶头接线座形状特殊，在相互垂直的方向上都有抽芯要求，且与其它零件配合精度要求较高。本课题研究的目的是：在研究双向水晶头接线座成型工艺的基础上，对其进行结构设计，保证有良好的成型性能，同时设计相应的模具，以满足该产品投产的要求。 对双向水晶头接线座成型工艺进行分析研究；针对其特殊结构，研究塑料件成型工艺方法，设计相应的模具，以满足生产要求。 基本要求 1提出塑件在成型时存在的主要工艺问题，并进行分析研究； 2应用 Pro/E 软件进行塑件的产品造型设计； 3针对生产中具体塑件所用的模具，进行结构上的合理设计； 4设计全套的模具工程图； 5设计模具工作零件的制造工艺规程； 6要求图纸总工作量不少于 3 张零号图，设计说明书不少于 10000 字。 注：此表如不够填写，可另加页。 nts主要参考文献与外文资料 1 傅建军 . 模具制造工艺 M. 北京 机械工业出版社， 2004.7 2 冯炳尧 .模具设计与制造简明手册 M.北京：机械工业出版社， 2001， 6 3 屈华昌 .塑料成型工艺与模具设计 M.北京：高等教育出版社， 2007， 1 4 王树勋等 . 典型模具结构图册 M.广州 .华南理工大学出版社 . 2005， 4. 5 王广文等 . 塑料注射模具设计技巧与实例 M. 北京，化学工业出版社 . 2004.1. 6 陈志刚 .塑料模具设计 M，北京：机械工业出版社， 2003.8 7 马正元 . 基于虚拟现实的注塑模工作过程仿真 J,沈阳工业大学学报 2004， 2(1):1 3. 8 王卫卫 . 材料成形设备 M. 北京： 机械工业出版社， 2006.1 9 邹继强 .塑料制品及成型模具的设计 M，北京：清华大学出版社， 2005.3 10 成大先 . 机械设计手册 M，北京： 化学工业出版社， 2004.1 工作进度安排 阶段 起止日期 阶段工作内容 1 2007.11.10 2007.11.28 选题 2 2007.11.29 2007.11.30 下达任务书 3 2007.12.01 2008.01.06 开题 4 2008.01.07 2008.04.16 设计 5 2008.04.17 2008.04.20 中期考核 6 2008.04.21 2008.05.13 完善与总结课题 7 2008.05.14 2008.05.25 提交正稿与预审 8 2008.05.26 2008.06.12 答辩与修改 要求完成日期： 2008 年 06 月 03 日 指导教师签名： 审查日期： 20 07 年 11 月 10 日 专业负责人签名： 批准日期： 2007 年 11 月 12 日 系部负责人签名： 接受任务日期： 20 07 年 11 月 30 日； 学生签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。 nts 1 双向水晶头接线座注射成型工艺研究及模具设计 学 生 ： 指导老师： 摘 要 ： 根据 该零件的结构特点，分析了零件的注射成型工艺，介绍了注射模系统结构设计、尺寸计算、流道系统、抽芯机构的确定方法，以及设计时要注意的一些问题。其模具结构简单实用，合理可靠，且注射成型工艺过程稳定可靠。 关键词 ： 水晶头接线座 ； 注塑模具 ； 成型工艺 ； 模具结构； Injection Molding Technology and Mold Design for the Socket of Plug Student:YinJun Tutor:MoYaWu (Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: According to the structural characters of this part, the injection molding technology of parts was analyzed. And introduced structural design and calculation of system and flow system and the deciding method of pulling-core. And the key points in designing the injection mold were discussed in detail. Mold structure is simple and useful, rational and reliable. And it injection forming technique process stable and reliable. Key words: Socket of Plug; Injection Mold; Molding Technology; Mold Structure; 1 前言 我 国 模具工业发展起步晚， 20 世纪 80 年代前，模具工业基础差，技术设备落后，管理水平低。随着我国改革开放的不断深入，经济建设的高速发展， 1989 年国务院颁布了关于当前产业政策要点的决定，模具被列为机械工业技术改造序列的首位，成为重点支持发展的产业； 1997 年以来，又相继把模具及其加工技术 和设备列入当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录，从而极大的促进了我国模具工业的快速发展。模具产品不断向着复杂、精密、nts 2 高效、长寿命方向发展，模具工业逐渐成为技术密集 、 设备先进 、 管理科 学的行业。 目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中， 60 80 的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但 是 许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低， CAD/CAM/CAE 技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特 别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。 在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。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资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达 30 余家，从事模具技术教育 的培训的院校已超过 50 余家。其中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学 CAD国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心等。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 中国模具工业和技术的发展前景 ： 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。 2007 年中国大陆制造工业对模具的总 市场需求量约为 900 亿元，今后几年仍将以每年 13%以上的速度增长。对于大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超过每年 10%的增幅。汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左右。 2007 年，国内汽车年产量为 888 万辆， 保有量为 5180 万辆，预计到 2008 年汽车年产量将达 1000 万辆。汽车、摩托车行业的发展将会大大推动模具工业的高速增长，特别是汽车覆盖件模具、塑料模具和压铸模具的发展。例如，到 2007 年汽车行业将需要各种塑料件 50 万吨，而目前的生产能力仅为 30 多万吨，因此发展空间十分广阔。家用电器， 如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场很大。目前，我国的彩电的年产量已超过 8613 万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了nts 3 2000 万台。家用电器行业的发展对模具的需求量也将会 很大 。 国内模具技术的发展方向： 虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括：提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平 ； 在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM 技术 ； 大力发展快速制造成 形和快速制造模具技术 ； 在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；发展优质模具材料和先进的表面处理技术；逐步推广高速铣削在模具加工的应用；进一步研究开发模具的抛光技术和设备。 模具加工技术与设备的现代化发展，推进了模具行业企业向技术密集、专业化与柔性化相结合、高技术与高技艺相结合的方向 发展 。 2 塑件的工艺分析 塑件的设计内容主要包括塑件的形状、尺寸、精度、表面粗糙度、壁厚、斜度、加强肋、支撑面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、文字、符号及标记等方面的 设计。 设计塑件时必须考虑的 以下 几个方面的问题 1 ： (1)塑料的物理机械性能，如强度，刚性，弹性，吸水性等。 (2)塑料的成型工艺性，如流动性、收缩率等。 (3)塑料成型所导致冲模流动，排气，补缩等。 (4)塑件在成型后的收缩情况以及收缩率差异。 (5)模具的总体结构，使模具型腔易于制造，抽芯和推出机构简单以及脱模的复杂程度。 (6)模具零件的形状和制造工艺。 2.1 尺寸和精度 该塑件主要 用于水晶头的连接，塑件上有 个双向 水晶头接线口，与水晶头配合精度要求较高。 因此 ， 对塑件的制造也有比较高的精度要求。 同时考虑到模具设计和制造的结构性、经济性与工艺性 ，经分析 后 选择一般精度等级 4 级精度。 2.2 塑件的形状 该塑件 形状 比较 特殊 ， 在相互垂直的方向上都有抽芯要求。因此，为实现双向的 抽芯动作，模具 将 采用 侧抽芯机构 进行侧抽芯。 由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型 芯 和 型 腔中凸出的部分，为了使塑件顺利从模具内脱出，在该塑件的内外壁设置 00.5 的脱模斜度，确保塑件 顺利 脱模。 nts 4 2.3 塑件的 壁 厚 塑件的壁厚对塑件的质量影响很大， 壁厚过小，成型时流动阻力大，大型复杂制品就难以充满型腔，壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性材料成型来说增加了压塑的时间，而且 容易造成固化不完全，对热塑性材料来说就会增加冷却时间。 该塑件的壁厚均匀，初步估计 该塑件壁厚为 2.5mm。 2.4 塑件的材料 对材料的选择主要考虑的是材料的力学性能以及使用性能和经济性能，考虑到实际 使用 情况。 塑件采用 ABS2 ， 该材料有很好的抗冲击强度和良好的机械强度以及一定的耐磨性， 其 成型特点流动性中等，吸湿性 大 ， 注塑时若湿度超过 0.2%，塑料表面质量会受大的影响，所以对 ABS 进行成型加工时， 一定要预先干燥，而且干燥后的水分含量应小于 0.2%，表面要求光泽的塑件 至少要 经过 约 2 小时 的预热干燥 ，适合取高料温，高模温，但是料温过高容易分解； 对精度的要求较高的塑件，模温适合取 50 60 摄氏度，对光泽，耐热塑件， 模温控制 在 60 90 摄氏度 。注射压力高于聚苯乙烯 ， 注射压力一般控制在 1500bar，而在保压阶段可在 750bar 左右 。 使用螺杆式注射机成型时，料温为 180 230 摄氏度 。收缩率为 0.4% 0.7%。质量密度为 1.022 克每立方厘米。塑件 的 3D 图 与 2D 图 见 图 1， 图 2。 图 1 塑件 3D 图 Fig1 Plastic Parts 3D view nts 5 图 2 塑件 2D 图 Fig2 Plastic Parts 2D view 3 塑件的体积估算和注射机型号的选择 3.1 估算塑件体积 塑件的体积采用公式 （ 3.1） 1 ： V总=nV塑+ V浇（ 3.1） 式中： V塑 整个塑料实心体积 ； V浇 分流道和浇口等浇注系统所需塑料体积 ； V总 塑件所需塑料的体积 。 用 PRO/ENGINEER 的 模型分析功能测得： V塑=5.365cm3 初步估计 （借助于 PRO/E分析） ： V浇=7.353 cm3 初步确定此模具为一模 四 腔，即 n=4， 故所 得 的总体积为 ： V总=4 5.365+7.353= 28.813cm3 因为 ABS 塑料的密度为 1.03 1.07g/ cm3 取平均密度 1.05g/ cm3 故 有公式（ 3.2） m V 1 . 0 5 2 8 . 8 1 3 3 0 . 2 5 4 g 总 （ 3.2） 3.2 注射机的类型和规格 nts 6 注射机的类型和规格有很多，按结构形式可分为机的类型和规格有很多，按结构形式可分为立式，卧式和直角式三类，国产卧式注射机 已 标准化和系列化。这三类不同的结构形式的注射机的特点如下： 立式注射机的螺杆垂直装设，锁模装置推动动模板也沿垂直方向移动，优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上安放嵌件，嵌件不容 易倾斜或坠落。缺点是制品自模中顶出后不能靠重力下落，需要靠人工取出，有碍于全自动操作。此类注射机注射量一般均在 60 克以下。 卧式注射机是目前使用最广，产量最大的注射成型机，其注射柱塞与螺杆合模运动均沿水平方向布置，并且多数在一条线上。优点是机体比较低，容易加料和操作，制件顶出模具后可自动坠落，所以容易实现全自动操作，机床中心比较低，安装稳妥。其缺点是模具的安装比较麻烦，嵌件放入模具有倾斜或下落的可能，机床的占地面积大。 直角式注射机的注射螺杆或柱塞与合模运动方向相互垂直，这种注射机的重要优点是结构简单，便于 自制，适合单件生产，中心不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时 常 利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或螺纹型环旋转，以便脱下塑件。缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力和锁模力，模具受冲击震动比较大。 根据注射机注射成塑件所用的塑料起量，选择最少不小于 76g 的注射机。 同时考虑到塑件于分流道有比较大的投影面积，需要比较大的锁模力。两者结合起来 选择 型号 为 JPH80 B 的注塑机 ， JPH 系列机型为我国独创的新产品，领先于世界先进水平，它的锁模装置采用四缸直压式锁模，具 有锁紧力大、开模行程长、无需调节闭模厚度和回杆不必另 注润滑油等优 点。 其工艺参数如下 表 14 ： 表 1 注射机的工艺参数 Table1 Injection of the technical parameters 分类 项目 参数 注射装置 螺杆直径 /mm 36 理论注射容量 / cm3 127 理论注射质量 /g 115 螺杆最大转速 /( r/min) 150 塑化能力 /(kg/h) 38 注射速率 /(g/s) 105 锁模装置 锁模力 /kN： 800 nts 7 续表 1 分类 项目 参数 锁模装置 拉杆间距 (HV)/(mmmm) 360310 模板行程 /mm 540 模具最小厚度 /mm 160 定位孔直径 /mm 100 定位孔深度 /mm 25 喷嘴伸出量 /mm 25 喷嘴球半径 /mm SR10 顶出行程 /mm 80 顶出 力 /kN 800 锁模形式 全液压式 最大开距 /mm 700 电气 油泵电机功率 /kW 11 加热功率 /kW 5.8 3.3 型腔数目的校核 根据公式 （ 3.3） 4 ： n（ kMn-M2 ） /M1 （ 3.3） k 注射机最大注射量利用的系数 ； Mn 注射机允许最大的注射量 ； M2 浇注系统所需的体积 ； M1 单个塑件的体积 。 所以有 n（ 0.8127 8.794） /5.365 18.936 由此可知 n 4 符合要求。 4 浇注系统与排溢系统的设计 浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此浇注系统设计是模具设计的重要环节。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下基本原则： （ 1） 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性能 ； （ 2） 采用尽量短的流程，以减少热量和压力损失 ； （ 3） 浇注系统的设计应有利于良好的排气 ； （ 4） 防止型芯变形和嵌件位移 ； （ 5） 便于修整浇口以保证塑件外观质量 ； （ 6） 浇注系统应结合型腔布局同时考nts 8 虑。 4.1 主流道衬套的设计 在卧式注射机的模具中，主浇道应设计成垂直的分型面，为了使凝料从主流道拔出，故设计成圆锥形， 其 锥角 一般为 02 04 ，内壁 表面粗糙 度 为 0.63aRm，其小端直径常见为 4mm 8mm，看制品重量和补料需要而定，但是小端直径应大于喷嘴直径约 1mm，否则主流道中的凝料将无法顺利脱出 。 主流道的 长度由定模板厚度而定，为了减少熔体充 模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的长度，一般流道的长度控制在 60mm 内 。由于主流道要与高温的塑料和喷嘴反复的接触和碰撞，所以模具的主流道部分常设 计成可以拆卸更换的主流道衬套，以便选用优质钢材进行加工和热处理。主流道衬套常用 T10 或 T8 钢材制作，并淬火处理到洛氏硬度 5055HRC。 主流道与喷嘴接触处多作成半球形的凹坑，二者严密的配合，以避免高压以至塑料从缝隙处溢出。一般凹坑的半径 R2 应比 R1 大 1 2 毫米。主流道衬套大端的圆凸出定模端面 5 10 毫米，并与注射机定模板的定位孔成功配合，起定位环作用， 结 合以上条件设计的浇口套结构如图 3 所示。 图 3 浇口套 Fig3 Gate Sets 4.2 分流道的设计 nts 9 分流道是主流道与浇口 之间的进料通 道， 在多 型 腔模具中分流道是必不可少的。 4.2.1 分流道的截面形状 本次设计中采用半圆形截面的分流道。为半圆形流道具有较高的效率，同时也易于加工。在设计中常将分流道的表面加工得比较粗糙，一般取 1 .2 5aR 2.5 m，以加大对外层塑料的流动阻力，使外层塑料凝固层固定。 4.2.2 分流道的截面尺寸 分流道的直径采 用公式 （ 4.1） 1 计算如下： 40 .2 6 5 4D G L (4.1) 40 . 2 6 5 4 2 2 . 5 3 2 1 0 0 3 . 9 8 4D 取整为 4mm。 式中 ： D 分流道直径 （ mm） ； G 制品重量 （ g） ； L 分流道长度 （ mm） 。 4.2.3 分流道的布置采用平衡式分布 分流道的布置， 如图 4 。 图 4 分流道 Fig4 Shunt 4.3 冷料井和拉料杆的设计 冷料 穴位于主流道正对面的动模板上，或者在分流道的末端。其作用是收集熔体前锋的冷料，防止进入型腔而影响塑件的质量。 4.3.1 设在分流道末端的冷料穴 根据冷料穴的长度为 1.5d 2d， 可计算出分流道上的冷料穴长度为： 7.2mm。如图 5 所示。 nts 10 图 5 分流道冷料穴 Fig5 Streaming Cold Expected Points 4.3.2 设在主流道的冷料穴 注射机用模具的冷料井，设立在主流道正对面的动模上，该模具采用带 Z 型头拉料杆的冷料井，分模时，就可以将该凝料从主流道中拉出，拉料杆的根部是固 定在顶出板上的，所以在制件顶出时，冷料也一同被顶出。制造也方便。 其形状与尺寸 如图 6 所示 。 图 6 拉料杆 Fig6 Material Puller nts 11 4.4 型腔的布局 型腔的布局与浇注系统布置密切相关，同时型腔的排布应尽量满足型腔的压力相同，以保证塑料容体同时，均布地充满每个型腔使各型腔的塑件内在质量均一稳定。也就是说型腔的分布尽量对称，这样有利于模具的设计有利于保证塑件的质量，同时也有利于注塑机锁模。考虑到该模具的实际情况，决定采用平衡式的设计，这样设计的好处是从主流道到各型腔浇口的长度相等， 能 达 到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸要制作得相同。 模具型腔布局如图 7 所示 。 图 7 型腔布局 Fig7 Cavity Layout 4.5 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道 ，浇口的位置、形状及尺寸对塑件的性能和质量的影响很大 。 浇口又可分限制性浇口和非限制性浇口，非限制性浇口起着引料、进料的作用；限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速度，使其成为理想的流动状态，迅速而均衡的充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节 浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间，冷却时间及塑件表面质量， 同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 本 次 设计选用 侧 浇口。侧浇口的形状简单，加工方便，通过改变浇口的尺寸能有效调整充模时的剪切速率和浇口的冷凝时间，所以这种浇口的应用非常广泛。特别是一模多腔的浇注系统，使用这种浇口非常方便，同时去除浇注系统冷凝料比较方便。侧 浇口的截面形状是矩形 ， 尺寸如图 8 所示，浇口的深度 h 决定着浇口冷凝时间（即型腔的补料时间） ，在此取 h 1； 浇口宽度 b 一般根据塑件的质量来决定，nts 12 在此取 b 2； 浇口的长度 L 在结构允许的情况下以短为好，在此取 L=1。 图 8 浇口 Fig8 Gate 4.6 排溢系统的设计 本 次设计通过分型面之间的配合间隙以及推杆 与型芯之间的配合间隙 进行排气（ 包括型腔和浇注系统内的空气及塑料变热或凝固产生的低分子挥发气体）。以防止塑件形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面防止固气体高压，体积缩小而产生高温度使塑件局部碳化成烧焦（褐色斑纹）。以及气体受压产生反向压力降低充模速度。如果排气系统经方式模后，没有出现以上成型缺陷，则无须增设其它排气方式；反之， 则可适当排气方式以利于成型。 5 零部件的设计 5.1 分型面的确 定 将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面。分型面的确定原则主要有： (1)分型面应选在塑件外型最大轮廓处；(2)确定有利的留模方式有利于顺利脱模； (3)保证塑件的精度要求； (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 ； (8)对侧向抽芯的影响 。 考虑上述因素该分型面 选择在塑件的敞 口的最大轮廓处 。 5.2 影响塑件尺寸精度的主要因素 5.2.1 塑件收缩率的影响 收缩率的偏差和波动都会引起塑件尺寸误差， 其尺寸变化后为 公式（ 5.1） 2 ： m a x m in s= ( S S ) L -（ 5.1） 式中 塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差 ； nts 13 maxS 塑件的最大收缩率 ； minS 塑 件的最小收缩率 ； sL 塑件的基本尺寸 。 按照一般要求塑件收缩率波动所引起的误差小于塑件公差的三分之一。本 次 设计塑料 平均 收缩率为 百分之零点五 。但其波动率极小可 视 为零，故满足要求。 5.2.2 模具成型零件的制造误差 成型零件加工精度愈低， 成型塑件的尺寸精度也愈低 。实践表明 成型零件的制造公差约占塑件总公差的 1 3 1 4， 因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的 1 3 1 4 或取 IT5 6 级作为模具制造公差。本设计 成型零件工作尺寸公差为塑件 1 3 或取 IT5 级作为模具制造公差 5 。 5.2.3 模具零件的磨损 模具在使用过程中由于塑料溶体流动的冲刷，脱模时与塑件的摩擦成型过程中可能产生腐蚀性气体的锈蚀以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨抛光等均造成了成型零件尺寸的变化。这种变化称为成型零件的磨损，磨损的结果是型腔尺寸变大，型 芯 尺寸变小。磨损大小还占塑件的品种和模具材料及热处理有关其中以脱模时塑件对成型零件的摩擦磨损为主。为简化计算，凡与脱模方向垂直的成型零件表面，可以考虑磨损与脱摸 方向平行的成型零件表面考虑磨损。同时，对于批量较小，磨损量取小值，甚至可以不考虑；玻璃纤维等增强塑料对成型零件磨损严重，磨损量取最大值；摩擦系数较小的热塑性塑料对成型零件磨损较小，磨损量取小值；模具材料而磨性好，表面进行镀铬急化处理的，磨损量取小值；对于中小塑性件，最大磨损两可去公差的 1 6； 对于大型塑件应取 1 6 以下。本设计取磨损量差 的 1 6。 5.2.4 模具安装配合的误差 模具成型零件装配误差以及在成型零件过程中成型零件配合间隙的变化，都会引起塑件尺寸的变化。 塑件在成型过程中产生的最大尺寸误差应该 上述各种误差的总和 ,即为公式（ 5.2） 2 ： = z+c s+ i a （ 5.2） 式中 ： 塑件的成型误差 ； z 模具成型零件制造误差 ； c 模具成型零件在使用过程中的最大磨损量 ； nts 14 s 塑料收缩波动所的塑料尺寸误差 ； i 模具成型零件同配合间隙变化而引起塑件尺寸的误差 ； a 因安装固定成型零件而引起的塑件尺寸误差 。 由此可见由于影响因素多，累计误 差较大，因此塑件的尺寸精度往往较低。为了保证精度及性能（包含使用性能）必须规定其公差值，大于或等于以上各项因素所引起的累计误差，即累计误差不超过塑件规定的公差值： 通过查表的对模具结构和制造的估计和分析 1.2 。 所以，符设计的要求。 计算模具成型零件最基本的公式 （ 5.3） 2 为 ： a=b+bs (5.3) 式中 ： a 模具成型零件在常温下的实际尺寸 ； b 塑件在常温下的实际尺寸 ； s 塑件的计算收缩率 。 以上仅考虑塑 件收缩率似的计算模具成型零件工作尺寸的公式，若考虑其他因素时， 则公式就有所不同。按平均收缩率、平均磨损量和模具平均制造公差为基准计算则有不同的公式 （ 5.4） 2 ： S= (Smax+Smin)/2100% （ 5.4） 式中 ： S 塑料的平均收缩率 ； Smax 塑料的最大的收缩率 ； Smin 塑料的最小的收缩率 。 本设计塑料为 ABS 经查 塑料模具技术手册 6 中 表 2.1 得： Smax=0.8% ，Smin=0.3%。 故 ， S = ( 0 . 8 % + 0 . 3 % ) / 2 1 0 0 % = 0 . 5 %。 为了使成型零件尺寸更准确更满 足生产塑件的要求，以后的计算；偏差为负值，与之相对应的模具型腔最小尺寸为基本尺寸；偏差为正值；塑件内形最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值，与之相对应的模具型芯最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值；中心距偏差为双向对称分布。 5.3 成型零件的结构设计 成型零件主要包括型腔， 型 芯，各种形环的设计，由于型腔直接关系到塑件的质量，因此要求有足够的强度，刚度，硬度和耐磨性，还有要受塑料的挤压和料流的 摩擦力，所以要求成型零件要有足够的精度和表面光洁度，一般表面粗糙度为0.4 m 以上 ，以保证所需的塑料产品的质量以及脱模方便。 nts 15 5.3.1 定 模 的结构设计 由于塑件的的几何形状复杂，为了便于对 定 模型腔进行机械加工、研磨抛光和热处理等操作。本次设计采用局部镶拼组合式 定 模 。其镶块用螺钉固定，以便于装配。如图 9。 图 9 定 模 Fig9 Fixed Half 5.3.2 型芯的结构设计 型芯是用于成型塑料内表面的零件。该模具的型芯；比较分散，而且是一模四腔，所以该模具采用嵌入式的型芯。其型芯 结构 如图 10。 图 10 型芯 Fig10 Core nts 16 5.3.3 成型零件的尺寸计算 塑料制品的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，但还必须充分考虑塑料的性能及成型工艺的特点，过高的精度要求是不恰当的。根据塑件的尺寸， 查文献 6 中表 3 14 得出塑件的尺寸公差并绘图如图 11 所示。 图 11 塑件 零件 图 Fig11 Molding Part View 根据塑件零件图，计算 动定 模工作尺寸如下： (1)相对于塑件的 定 模工作尺寸计算 模具 的径向尺寸， 采用公式 （ 5.5） 6 ： 0 1 k LL 塑件模具 3 （ ） 40 （ 5.5） 式中： L模具 模具制造尺寸 ； L塑件 塑件外形尺寸； K 塑件的平均收缩率 ； nts 17 塑件的尺寸公差 ； 模具制造公差，取塑件尺寸公差的 1/3 1/6。 对于 塑件 00.2631尺寸 ， 0 . 1 3 0 . 1 300 3 1 (1 0 . 0 0 5 ) 0 . 7 5 0 . 2 6 3 0 . 9 6L 模具； 对于塑件 00.2017尺寸， 0 . 1 0 0 . 1 0001 7 (1 0 . 0 0 5 ) 0 . 7 5 0 . 2 0 1 6 . 9 4L 模具 ； 对于塑件 00.167尺寸， 0 . 0 8 0 . 0 800 7 (1 0 . 0 0 5 ) 0 . 7 5 0 . 1 6 6 . 9 2L 模具 ； 对于塑件 00.2016尺寸， 0 . 1 0 0 . 1 0001 6 (1 0 . 0 0 5 ) 0 . 7 5 0 . 2 0 1 5 . 9 3L 模具 ； 对于塑件 00.143.5尺寸， 0 . 0 7 0 . 0 700 3 . 5 (1 0 . 0 0 5 ) 0 . 7 5 0 . 1 4 1 6 . 9 4L 模具 。 模具 的中心距尺寸，采用公式 （ 5.6） 6 kC 塑件模具 C （ 1 ） （ 5 .6） 式中 ： C模具 模具制造尺寸； 塑件C 塑件尺寸。 对于塑件 0.10.117尺寸， 0 . 0 5 0 . 0 50 . 0 5 0 . 0 51 7 (1 0 . 0 0 5 ) 1 7 . 0 9C 模具 ； 对于塑件 0.090.0911尺寸， 0 . 0 2 3 0 . 0 2 30 . 0 2 3 0 . 0 2 31 1 (1 0 . 0 0 5 ) 1 7 . 0 9C 模具 。 模具 的深度尺寸，采用公式 （ 5.7） 6 0 1 k HH 塑件模具 2 （ ） 3( 5 . 7 ) 式中： H模具 模具制造尺寸 ； H塑件 塑件尺寸 ； 对于塑件0.143.50尺寸， 0 . 0 3 5 0 . 0 3 5002 3 . 5 1 0 . 0 0 5 0 . 1 4 3 . 4 23H 模具 （ ） ）。 （ 2） 相对于 动 模的工作尺寸计算 nts 18 模具的径向尺寸，采用公式 （ 5.8） 6 0 1 k ll 塑件模具 3 （ ） + 4 （ 5 .8） 式中： l模具 模具的制造尺寸； l塑件 塑件尺寸。 对于塑件 12+0.180尺寸， 000 . 0 9 0 . 0 91 2 (1 0 . 0 0 5 ) 0 . 7 5 0 . 1 8 1 2 . 2l 模具 ； 对于塑件 13+0.180尺寸， 000 . 0 9 0 . 0 91 3 (1 0 . 0 0 5 ) 0 . 7 5 0 . 1 8 1 3 . 2l 模具 ； 对于塑件 9.5+0.160尺寸， 000 . 0 8 0 . 0 8 9 . 5 (1 0 . 0 0 5 ) 0 . 7 5 0 . 1 6 9 . 6 7l 模具 ； 对于塑件 4.5+0.140尺寸， 000 . 0 7 0 . 0 7 4 . 5 (1 0 . 0 0 5 ) 0 . 7 5 0 . 1 4 1 2 . 2l 模具 ； 对于塑件 12+0.180尺寸， 000 . 1 1 0 . 1 11 9 (1 0 . 0 0 5 ) 0 . 7 5 0 . 2 2 1 9 . 2 6l 模具 。 模具的深度尺寸， 采用公式 （ 5.9） 6 0 1 k hh 塑件模具 2 （ ） + 3 （ 5 .9） 对于塑件 12.5+0.180尺寸， 000 . 0 9 0 . 0 92 1 2 . 5 ( 1 0 . 0 0 5 ) 0 . 1 8 1 2 . 6 83h 模具 。 5.4 模具型腔侧壁与底板厚度的计算 在注射过程中，模具型腔将受到熔体的高压作 用，所以应具有足够的强度和刚度， 如型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至开裂，或 因刚度不足而产生扰曲变形，导致溢料和出现飞边， 降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模，所以应通过强度和刚度计算来确定型 腔壁厚。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是 主要 问题 ，型腔壁厚应以满足刚度条件为准 7 ；由于设计的塑件属于小型塑件，故因以型腔的壁厚的强度为准。 由于型腔的形状 ,结构形式是多种多样的。同时在成型过程中模具受力状态也很nts 19 复杂，一些参数难以确定 ，因此对型腔壁厚做精确的力学计算几乎是不可能的。只能从实用观点出发，对具体情况具体分析，建立接近实际的力学模型，所以对于本塑件可以简化为整体式圆形型腔进行近似计算。 5.4.1 型腔侧壁厚度计算 按刚度计算 ，采用公式 （ 5.10） 6 ： 12( ) / 1 ( ) 1 ( ) / 1E r P uSr E r P u （ 5 .10） 式 中： ()E 弹性模量，钢材取 52.1 10 MPa； r 型腔内径； P 型腔内熔体压力； 伯松比 ，钢材取 0.25。 故 ： S 15 252 . 1 1 0 0 . 4 5 0 . 7 5 4 7 . 5 3 34 7 . 5 ( ) 1 2 . 1 1 0 0 . 4 5 1 . 2 5 4 7 . 5 4 5 =2.98mm 按强度计算，采用公式 （ 5.11） 6 ： 12 ( ) 1 2Sr P（ 5 . 1 1 ） 式中： 为 模具材料的许用应力，其他符号同前。 故： S 122504 7 . 5 ( ) 1 2 . 3 8 32 5 0 6 6 mm 5.4.2 型腔底板厚度计算 整体式矩形型腔的底板，如果后部没有支承板，直接支承在模脚上，中间是悬空的，底板可以看成是周边固定的受均匀载荷的矩形板，由于溶体的压力，板中心将产生最大的变形量，按刚度条件，型腔底板厚度为： 按刚度计算 采用公式 （ 5.12） 6 ： 43 Pr0 .1 7 5hS E（ 5 .12） 式中： 为允许变形量，其他符号同前。 故： nts 20 hS43 54 7 . 50 . 1 7 5 3 3 = 1 4 . 5 9 82 . 1 1 0 0 . 0 4 5 按强度计算 采用公式 （ 5.13） 6 ： 23 Pr4 hS （ 5 . 1 3 ） 故： 23 3 3 4 7 . 5 1 4 . 9 54 2 5 0hS m m5.5 模架型号与尺寸的选择 根据该模具定模板 与 型腔宽度 的尺寸可以选择 3030 模架 8 。 其中： 30 模架的宽度为 30cm； 30 模架的长度为 30cm。 而且该模架有 H=50、 H=60 两种型号 ， 根据该模具的要求 ， 选择 H=50 的型 号的模架 。 5.5.1 垫块 的选择 考虑到推出行程， 垫块 的高度 选 为 H=70mm。 5.5.2 定模座板 厚度的选择 因为 定模座板 上要装斜导柱，同时考虑到 定 模 镶件安装的问题， 定模座板 厚度选 35mm。 5.5.3 动模座板厚度的选择 动 模座板 上 需要安装 动 模镶件，故 动 模座板 选为 30mm。 结合以上选择绘制出模架如图 12。 nts 21 图 12 模架 Fig12 Die-Set 6 推出机构的设计 塑件在从模具上取下以前，还有一个从模具成型零件上脱出的过程，使塑件上脱出的机构称为推出机构。 推出机构一般由推杆、推件板等组成。推出机构可按其推出动作的动力分为手动推出机构、机动推出机构、液压和气动推出机构 。 推出机构的设计原则是： 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； 合模的正确复位。 6.1 脱模力的计算 注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出，就必须 要 克服因包紧力而产生的摩擦阻力。一般而论，塑料制件刚开始脱模时，所需克服的阻力最大，所以选择此时作为临界条件。 脱模力的计算 公式（ 6.1） 1 如下： 122 ( ) ( t a n ) 0 . 1( 1 )a b E S l fFAu k k （ 6 .1） 式中： a 、 b 矩形型芯的端面尺寸 （ mm） ； E 塑料的弹性模量（ MPa）； nts 22 模具型芯的脱模斜度（ 0 ）； 塑料的伯松比； 1k 21 22c o s 2 c o sk ； 2k2 1 s i n c o s 1kf （无因次系数）； A 盲孔塑件型芯在脱模方向上的投影面积。 查 文献 1 得出 ： 21 222 2 2 9 . 3 4 . 9 7c o s 2 c o s c o s 0 . 5 2 5 . 4 1 7 c o s 0 . 5k S=0.0045 ， E=1800MPa ， l=10mm ， f=0.2 ， = 00.5 ， 6mm ，3 2 . 5 5 . 4 1 76r ， k=1。 故： 02 ( 7 9 8 ) 1 8 0 0 0 . 0 0 4 5 1 0 ( 0 . 2 t a n 0 . 5 ) 0 . 1 6 3(1 4 . 9 7 ) 1F 89.965KN 因为此脱模力 较小 。 通过对塑件结构的分析以及模具的结构特征，本次设计采用推杆推出机构 。 6.2 推杆 机构 的设计 6.2.1 推杆的形状及固定形式 由于推出部位受限制、尺寸较小，而又要求推杆有足够大的刚度。故在本次设计中选用 阶梯式 推杆 。推杆 与模板采用 H8/f8 间隙配合，同时为了不影响塑件的使用性能，通常推杆装入模具后，端面应与型腔底面平齐， 或高出型腔底面 0.050.1mm， 推杆固定端与推杆固定板通常采 用 0.5mm 的间隙 ， 推杆材料用 T10 碳素工具钢 ，热处理淬火，低温回火至硬度 HRC50 60，工作端融合部分表面粗糙度 Ra=0.8um9 。 6.2.2 推杆位置的设置 本塑件的围周紧紧包在 型芯上面，此处的脱模力相对来说比较大，故在塑件的四周应均匀布置推 杆，从而受力平衡，使塑件均匀地推出 。 6.2.3 推杆的尺寸 推杆在推塑件时，应具有足够的刚性，以承受推出力。推杆 d直径的确定可根据nts 23 推 杆稳定 公式 （ 6.2） 10 ： 12 4()LFdnE（ 6.2） 查设计手册可得： =1.5， L 取 85， 推杆数目为每腔 4 根。 得出 ： 148 5 8 9 . 9 6 5d 1 . 5 ( ) 1 . 5 2 2 7 6 m m4 1 8 0 0 。由此确定 推 杆小端直径为 2.5mm。如图 5.1 所示。 图 13 推杆 Fig13 Stripper 6.3 推出机构 导向与复位 的设计 6.3.1 推出机构的导向 推板在推出的过程中由于推板的尺寸较大， 容 易发生推板不水平运动，也就是常说的推板 S 形运动。要解决这个问题就必须设计推板的导向机构，也就是为推板设计导柱，导套。 考虑到该零件并不复杂所以设计的尺寸忽略。具体形状如图 14， 图 15。 图 14 推板导套 Fig14 Guide Bush of Stripper nts 24 图 15 推板导柱 Fig15 Pillar of Stripper 6.3.2 推出机 构的复位 由于模具中 采用斜导柱安装在定模，滑块安装在动模的侧向抽芯机构。因 此，为了避免复位干涉，在设计时采用弹簧先复位机构， 以保证 推杆 顺利地复位。 7 侧向分型与抽芯机构设计 抽芯机构有三大类型：手动抽芯机构、液动或气动抽芯机构和机动抽芯机构。为了提高生产效率降低生产成本，本次设计采用机动抽芯机构。在定模板上装斜导柱，用斜导柱来实现侧抽芯。 7.1 抽拔力的计算 根据公式 （ 7.1） 1 ： 22l h p f c o s s i nQ （ ）（ 7.1） 式中： l 活动型芯被塑件包紧的断面形状周长 （ mm） ； h 成型部分的深度 （ mm） ； 侧孔或侧凹的脱模斜度（ 0 ）； 2p 塑件对型芯单位面积的挤压力，一般取 8 12MPa； 2f 塑料与钢的摩擦系 数，一般取 0.1 0.2。 由此可得： 007 7 7 . 5 1 0 0 . 1 c o s 0 . 5 s i n 0 . 5Q （ ） 5 2 7 N 7.2 抽芯距的计算 抽芯距的计算按公式 （ 7.2） ： 1 (2SS 3)（ 7.2） 计算得： 4 . 7 5 2 6 . 7 5S 取 7mm。 7.3 斜导柱的设计与计算 7.3.1 斜导柱的安装形式 斜导柱与滑块上导柱孔之间应保持 0.5 1mm的双边间隙，这样，斜导柱只起驱动滑块的作用，它们之间的松动配 合有利于滑块灵活运动。滑块运动的平稳性由导滑槽与滑块之间的配合精度保证；滑块的最终位置由压紧块保证。 斜导柱的安装形式 1 如图 16 所示。 nts 25 图 16 斜导柱的安装形式 Fig16 Installation Form of Beveled Pillar 7.3.2 斜导柱的结构形式及尺寸 （ 1） 斜导柱所受弯曲力的计算：斜导柱所受的弯曲力 P主要取决于抽拔力 Q和倾斜角 ，其简化计算公式 （ 7.3） 1 为： cosQP （ 7.3