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机械毕业设计全套

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MJZ01-187@电池后盖散热片注射模设计,机械毕业设计全套

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1 塑料成型工艺卡 塑料成型工艺卡片 资料编号 班级 08011203 共 1 页 第 1 页 零件名称 散热盖 材料牌号 ABS 材料定额 装配图号 Z0 设备型号 XZY-300 注射机 每模件数 4 零件图号 S1 单件重量 120g 工装号 零件草图 材料干燥 设备 注塑机 温度 / 80100 时间 /h 4 料筒温度（） 后段 / 200210 中段 / 210230 前段 / 180200 喷嘴 / 180190 模具温度 / 5070 时间 注射 /s 35 保压 /s 1020 冷却 /s 1530 压力 注射压力/MPa 80100 背压 /MPa 4050 后处理 温度 140145 时间 4 检验 编制 戴晓强 审核 nts编号： 课程 设计说明书 题 目： 电池后盖散热片 注射模设计 学 院： 机电工程 学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 戴晓强 学 号： 0801120322 指导教师： 宋长发 职 称： 讲师 题目类型 ： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2011年 12 月 27 日 nts 摘 要 本文主要介绍了散热盖的结构特点 , 详细阐述了散热盖凸模、凹模、斜滑块结构及它们的技术难点。在此次设计中，主要用到所学的注射模设计、机械设计、工程材料及热处理和 SolidWorks 及注塑模设计插件 Imold 等方面的知识。着重说明了设计一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。 塑件结构比较简单，设计中使用模具工具对塑料产品进行修补， 然后对其进行分型设计。零件下部的倒钩结构是一种典型的模具设计产品结构，在设计的过程中也进行了详细的描述。型芯的多凸起结构不便于机械加工，这里采用电极设计，采用放电加工的方法来实现加工。 关键词 ：散热盖、注塑模、凸模、凹模、斜滑块、 SolidWorks、 imold ntsAbstract: In the paper introduces the structure characteristics, heat cover expounds heat punch, covering dies.the technoloy block structure and them, the technical difficulties. In this design, the main use of injection mould design, mechanical design, engineering, materials and heat treatment and SolidWorks injection molding design and the knowledge of the respect such as imold plug-ins. Focus on the design of injection mould, vice general process, namely the analysis of injection molding injection machines, the choice and the related parameters of checking, die structure design, the design of injection mould related calculation, the overall size of the mould structure and determine the sketch rendering, die structure and assembly parts working drawing, comprehensive review production manufacturing, etc. Parts structure is simple in design, mould tool used to plastic products, and then to type design. Parts of the overhead structure is a typical kind of product structure, mould design in design process are described in detail. The core structure is more easy machining raised by electrode, here, the design discharge machining methods to realize processing. Keywords: heat cover, injection molding, punch and die, oblique slippery pieces、SolidWorks、 imold nts目 录 1 概述 . 1 1.1 模具概述 . 1 1.2 我国塑料模具现状及发展趋势 . 1 2 塑料选择及塑件工艺结构分析 . 2 2.1 塑料选取及塑料特性分析 . 2 2.2 塑件的结构工艺性分析 . 2 3 模具设计 . 5 3.1 注射机的选择 . 5 3.1.1 注射机型号的确定 . 5 3.1.2 型腔数量的确定和校核 . 5 3.1.3 注射量校核 . 6 3.1.4 注射压力的校核 . 6 3.1.5 开模行程的校核 . 6 3.2 浇注系统设计 . 7 3.2.1 塑料制件在模具中的位置 . 7 3.2.2 浇注系统的设计 . 8 3.3 排溢系统的设计 . 错误 !未定义书签。 3.4 成型零件的设计 . 错误 !未定义书签。 3.4.1 成 型零件的结构设计 . 错误 !未定义书签。 3.4.2 成型零件工作尺寸的计算 . 错误 !未定义书签。 3.5 合模导向机构设计 . 15 3.6 侧向分型与抽芯机构设计 . 16 3.7 温度调节系统 . 错误 !未定义书签。 4 模架设计 . 错误 !未定义书签。 5 脱模结构的设计 . 19 6 设计小结 . 22 致 谢 . 23 参考文献 . 24 附 录： . 25 nts - 1 - 1 概述 1. 1 模具概述 注塑成型是生产塑料制件最常用的制造方法之一，采用这种方法既可以生产小巧的电子器件和医疗用品，也可以生产大型的汽车配件和建筑构件，生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的发展前景。随着塑料材料技术和注塑成型加工技术的不断进步，塑料注塑加工行业得以持续发展。塑料加工是将 原材料变为制品的关键环节，只有迅速的发展塑料加工业，才可能把各种性能优良的高分子材料变成功能各异的制品，在国民经济的各领域发挥作用。 模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料和设备的“效益放大器”，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。因此，模具工业已成为国民经济的基础工业，被称为“工业之母”，模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。塑料成型加工及模具技术不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技 术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。模具的类型很多，按照成形材料的不同可分为冲压模具、塑料模具、锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金 模具、玻璃模具和陶瓷模具。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随着我国经济日益与世界经济的接轨，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。我国的模具工业的发展，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。注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的发展前景。 1. 2 我国塑料模具现状及发展趋势 CAD/CAM/CAE 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍，特别是 CAD/CAM 技术的应用较为普遍，取得了很大成绩。使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。应用电子信息 工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。这不仅缩短了生产前的准备时间，而且还为扩大模具出口创造了良好的条件，也相应缩短了模具的设计和制造周期。此外，气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，热流道技术的应用更加广泛，精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高，模具寿命及效率不断提高，同时还采用了先进的模具加工技术和设备。目前我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模nts - 2 - 具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集 团到我国进行模具采购趋向也十分明显。 因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。近年来，我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，有些已达到或接近国际水平，随着科技兴国政策的不断深入，“三资”企业蓬勃发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平衡，因此从总体上来看，与国际先进水平相比和与国内市场需求相比，差距还很大 。这主要表现在以下方面：塑料模具产品水平不高，与国外先进水平相差甚远；我国塑料模制造企业设备数控化率和 CAD/CAM 应用覆盖率比国外低很多，且设备不配套、利用率低的现象十分严重；开发能力低，在市场上处于被动地位，创造的经济效益方面，国内大多数是微利甚至亏损；国内外模具企业管理上的差距十分明显；我国塑料模具市场总体上供不应求，特别是大型、复杂、长寿命塑料模产需矛盾十分明显。 随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能 满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原 则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。 随着经济的发展，各行各业对各类模具的需求不断增加，所需品种也越来越细化。据预测，国内模具发展的趋势： （ 1）模具日趋大型化；模具的精度将越来越高；多功能复合模具将进一步发展； （ 2）热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高； （ 3）随着塑料成形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将随之发展； （ 4）标准件的应用将日渐广泛； （ 5）快速经济模具的发展前景十分广阔； （ 6）以塑代钢、以塑代木的进程 进一步加快，塑料模具的比例将不断增大； （ 7）模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大。 nts - 3 - 2 塑料选择及塑件工艺结构分析 2. 1 塑料选取及塑料特性分析 本塑件为散热盖。主要形状大体上类似弧形的壳类零件 ,塑件结构比较简单，零件下部为倒钩结构，具体尺寸请看产品图纸。塑件的视图（ SolidWorks 造型）如图 2 1 所示： (正面 ) (背面 ) 图 2 1 2. 2 塑件的结构工艺性分析 2.2.1 1) 尺寸精度 由于塑件的尺寸精度主要决定于塑 料收缩率的波动，而本塑件的配合精度不高，所以塑件公差数值根据模具设计与制造简明手册中表 2-17 确定。精度等级根据表 2-18选择，由于所用材料为 ABS 所以确定其采用一般精度，为 4 级精度，无公差值者，按 8级精度取值。 2）脱模斜度 由于塑件在冷却收缩时，会使它包紧在模具型芯或者型腔中的凸起部分。因此为了便于从塑件中抽出型芯或者从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉住塑件，而又因为本塑件是一个壳类零件，如不设适当的斜度将比较难脱模。因此根据模具设计与制造简明手册中表 2-19 中查得：型腔的脱模斜度选 40 1 20；型芯选 35 1。所以选取 1o。 3）表面粗糙度 由于塑件的外观要求不高，所以表面粗糙度也不用很高的要求 ,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求高 12 级 .所以塑件的表面粗糙度 在 0.80.2 之间。这里取 0.8。 4）形状 塑件在满足功能的要求下，其内外表面应尽 可能保证有利于成型和降低成本以及简化模具的复杂度。由于此塑件有一表面在使用过程中看不到，分析塑件的结构，可以把浇口设在外表面上。 nts - 4 - 5）壁厚 塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型塑件就难以充满型腔。塑件壁厚的最小尺寸应满足一下几方面要求：具有足够的强度和刚度；脱模时能够受推出机构的推出力而不变形；能够受装配时的紧固力。查热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚可知， 所以本塑件壁厚选 2.5 3.5 mm。 2. 2.2 结构及选料分析 根据塑件的分析，所选的材料为 ABS。塑件成型性较 好，它的流动性好，收缩率小，加上塑件的表面质量、尺寸问题，故适合采用潜伏浇口； 由于模具的结构简单，考虑注射机的各项规格及工作性能、制品的精度要求、模具制造费用、生产效率等，采用双型腔模具。 通过使用 SolidWorks 软件实体造型后知 m = 120 g， 取材料密度为 = 1.05g/cm3， 塑件体积： V = 114.29 本塑件材料为丙烯腈丁二烯苯乙烯，文名称为 Acrylonitrile-butadiene-styrene。 俗称为 ABS 以下均简称为 ABS 。 ABS 树脂成微黄色，外观是不透明粒状或粉状热塑性树脂，无毒 、无味，其制品可着成五颜六色。是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看， ABS 是非结晶性材料。 三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯 -丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。 ABS 的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性， ABS 材料具有良好的抗冲击强度、表面硬度、表面光泽度、尺寸稳定性、耐化学 药品性和电绝缘性，且耐磨性较好。它的不足在于热变形温度比较低，低温抗冲击性能不够好，耐候性较差。 ABS 塑料的使用范围为 -40100。 注塑模工艺条件干燥处理： ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件 为 8090下最少干燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1%。 熔化温度：210280；建议温度： 245。 模具温度： 2570（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）；注射速度：中高速度。 ABS 塑料的主要技术指标见表 2-1。 表 3-1 ABS 塑料的 主要技术指标 nts - 5 - 密度（ kg/cm3） 1.02 1.16 抗拉屈服强度 (MPa) 50 比体积（ cm3/ kg） 0.86 0.96 拉伸弹性模量 (MPa) 1.8 103 吸水率（ p c 100） 0.2 0.4 抗弯强度 (MPa) 80 收缩率 (%) 0.4 0.7 冲击韧度 ( kJ/m2) 261(无缺口 )/11(缺口 ) 熔点 ( ) 130 160 硬度 (HB) 9.7 热变形温度 ( ) 90 108(0.46 MPa) 80 103(0.185MPa) 体积电阻系数 ( cm) 6.9 1016 3 模具设计 3.1 注射机的选择 3.1.1注射机型号的确定 为了保证注射质量和充分发挥设备的能力 ,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型。根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的 50%80%之间。由此得（初步估算浇注系统的质量为 3g）： 由此查表可初选注射机型号为 XZY-300的注射机，其主要技术参数如下： 表 2-2 结构形式 卧式 锁模力 / 1500 理论注 射量 /cm3 320 最大成型面积 / 2 700 螺杆直径 / 60 最大模具厚度 / 355 注射压力 /mPa 77.5 最小模具厚度 / 285 喷嘴口孔径 / 4.5 移模行程 / 340 喷嘴球半径 / 12 注射行程 / 150 3.1.2型腔数量的确定和校核： 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。一般根据注射机的最大注射量来确定型腔数量 ； nts - 6 - n ( KmN )/ 式中 注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8； mN 注射机允许的最大注射量（ g 或 cm）； 成型周期（ s）； 浇注系统所需塑料质量或体积（ 或 ）； 单个塑件的质量或体积 ( 或 )。 由此可求出： n (0.8 250 1.05-3)/7=29.5 故取 n=2满足设计要求。 3.1.3 注射量校核 由参 1公式（ 4-4） n + k =120, =3 , =320 n=2 2 120+3 0.8 320 即： 243 256 注射量满足要求。 其中： n 型腔数量； m单个塑件的质量或体积； 浇注系统所需塑料质量或体积； 注射机允许的最大注射量； k注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8。 3.1.4 注射压力的校核 初选注射机 XZY-300 的注射压力为 77.5Mpa,塑料 ABS 的注射范围为 7090，故所选的注射机的注射压力满足要求。 3.1.5 开模行程的校核 不同型号的注射机其安装模具部位的形状和尺寸各不相同，设计模具时应对相关尺寸加以校核，以保护模具能顺利安装。需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大厚度与最小厚度及安装螺钉孔等。 3.2 浇注系统设计 3.2.1 塑料制件 在模具中的位置 nts - 7 - 一、 型腔数量及排列方法 1） 有以上计算得出，型腔数为 2，即一模 2 件。 2） 此塑件结构非对称，故塑件在模具型腔位置居中。 二、分型面的设计 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模具的分型面。 根据塑件的形状和尺寸，采用单分型面即可满足要求。所以采用平直分型面，分型面的形状如图 5 1 所示： 图 3 1 分型面形式 本模具采用平直分型面有以下优点和符合设计基本原则： 1. 分型面在塑件外形最大轮廓处； 2. 便于塑件顺利脱模； 3. 保证塑件的精度要求； 4. 满足塑件的外观要求； 5. 便于模具加工制造； 6. 减少塑件在合模分型面上的投影面积，可靠锁模避免涨模溢料现象； 7. 有利于排气； 8. 保证抽心机构顺利抽心。 nts - 8 - 3.2.2 浇注系统的设计 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，而且对于塑件所用的塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此这是一个重要环节。浇注系统设计主要包括主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分。 3.2.2.1 主流道的设计 主流道 (俗称浇口套 )是塑料熔体的流动通道，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，锥角取 3，选用材料为 T10A，热处理要求淬火53 57HRC。其主要尺寸可由以下计算获得： 主流道小端直径 D为注射机喷嘴直径 主流道球面半径 为喷嘴球面半径 球面配合高度 3 5 mm，取 3 mm； 主流道锥角 2 6，取 3 ； 主流道长度 L 68.75 mm； （根据本塑件实际情况确定） 具体尺寸标注如图 5 2 所示： 图 3 2 3. 2.2.2分流道的设计 nts - 9 - 分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道 ,它是浇注系统中熔融状态的塑料 由主流道流入型腔前通过截面积的变化及流向变换来获得平稳流态的过滤段 .因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态 ,使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔 ,并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小 ,能将塑料熔体均衡分配到各个型腔。 分流道的形状及尺寸根据分析，采用半圆形截面的分流道 如下： 图 3 3 3. 2.3 浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔的通道，根据塑料成型工艺与模具设计书中表 5-5 查得，材料 ABS 适应于任何浇口。根据对塑件的分析，由于其外表面要求不是很高 ,再结合各种浇口的特点，选择用潜伏浇口。潜伏浇口的截面为圆形，尺寸一般为 4.1mm 图 3 4 为本设计塑件所选的浇口位置 浇口的尺寸的确定 浇口截面积通常为分流道截面积的 0.07 0.09 倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度约为 0.5 2mm 左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正 d=nk nts - 10 - 式中 d 浇口直径（ mm） n 塑料系数，由塑料性质决定 k 系数，塑件壁厚的函数， k = 0.206 = 0.206 1.8 = 0.3708 A 型腔表面积（ mm） t 塑件壁厚（ mm） 浇口的校核 生产实践表明，当注射模浇口的剪切速率 = 时，所成型的塑件质量较好。 点浇口的经验公式 = 式中， 浇口剪切速率 ( ) ； q 熔体的体积容量 /s； Rn 表征流道断面尺寸的当量半径 (cm)， 在 5 5 之间，所以满足剪切速率的要求 3. 2.4 冷料穴的设计 用来容纳注射机所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴除了具有容纳冷料 的作用以外，同时还具有在开模时将主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在动模一侧，便于脱模的功能。设计为端部为锥形拉料杆的冷料穴，开模时主流道凝料被拉料杆拉出，推出后自动脱出。 3. 2.5 拉料杆设计 拉料杆的作用是勾着浇注系统冷料，使其随同塑件一起留在动模或定模一侧，为了便于浇道凝料脱模，本设计采用 Z 形拉料杆。 图 3-5 拉料杆 材料： T8A 热处理 50 55HRC d=8mm D=13mm L=118mm nts - 11 - 3.3 排溢系统的设计 当塑料融体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因没有将产生的气体排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度。因此必须考虑排气问题，注射模 成型时排气通常用如下四种方式进行： （ 1） 利用配合间隙排气； （ 2） 在分型面上开设排气槽排气； （ 3） 利用排气塞排气； （ 4） 强制性排气； 考虑到本塑件的顶杆数目比较多，因此可以利用此配合间隙排气，不专门设计排溢系统，如在调试中认为必须开设排溢系统，到时也可以开设。塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气，除此之外，塑料熔体会产生微量的分解气体，这些气体必须及时排出，否则，被压缩的气体会产生高温，会引起塑件局部炭化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良而引起强度下降，甚至充填不 满等。 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件，即成型零件设计，包括凹模、镶块、凸模和成型杆等。 3.4 成型零件的设计 3.4.1成型零件的结构设计 凹模（型腔）的结构设计 型腔是成型零件外表面的主要零件，按其结构，分为整体式和组合式，此塑件的凹模采用组合式，利用组合式可以使凹模加工起来更加方便，使其精度高 ,因此利用螺钉固定起来 ,在使用中就不易发生变形，可以满足成型零件外观美观，无缺陷等技术要求。 图 3 6 nts - 12 - 3.4.2 成型零件工作尺寸的计算 成型零件工作尺寸是成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯之间的位置尺寸等。 由于考虑到影响因素较多，所以我们一般按照平均收缩率、平均磨损量和模具平均制造公差为基准的计算方法。 3.4.2 1型腔和型芯工作尺寸的计算 （ 1） 型腔径向尺寸 由平均收缩 率法公式： ) 式中 凹模径向尺寸（ mm） 塑件径向公称尺寸（ mm） 塑料的平均收缩率（ %） 塑件公差值（ mm） x 修正系数（ 0.50.75）在此取 0.6 其余的同上。 型腔的尺寸如下： 图 3 7 nts - 13 - （ 2） 型芯径向尺寸 由平均收缩率法公式： 得 : 75.0； 10.0； 25.0； 25.0 如图 6 3 所示 如图 3 8 3 4.2.2 型腔深度尺寸和型芯高度尺寸 型腔深度也由平均收缩率法公式： 得： 42.0； 32.0 型芯高度也由平均收缩率法公式： 得： = 26.0； 小型芯 3 .4.5中心距尺寸 制件上凸台之间，凹槽之间或凸台到凹槽的中心线之间的距离称为中心距。由于模具上中心距 和塑件中心距公差都是双向等值公差，同时磨损的结果不会使中心距尺寸nts - 14 - 发生变化，所以计算中心尺寸不必考虑磨损量。因此，塑件中心距的基本尺寸 Cs和模具上成型零件中心距的基本尺寸 CM均为平均尺寸。于是： 标注上制造公差后得： 对于塑件，图纸上的规定是： 对于模具型芯 图纸上的规定是： 根据以上公式得： 3. 4.6 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 （ 1）、型腔侧壁厚度 d 确定 侧壁厚度由于型 腔是采用组合式，并且是矩形型腔。 由参 1表 5-17 查得： h=42mm (2)、厚度的计算 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： 式中 由型腔边长比 决定的系 数，查塑料成型工艺与模具设计表 5-15。 型腔内溶体的压力（ ）； 型腔边长（ ）； 钢的弹性模量，取 允许变形量 ； nts - 15 - 查表得 =0.0267（由于 l/b=1.8125） p=80MPa， b=150mm。 =0.05 将上述数值代入，得 由于考虑到这是近似计算，所以选取 h=25mm。 3.5 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。 导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。 一、 导柱 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 8 12，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 T8A， HRC54 58，导柱固定部分表面粗糙度 Ra 为 0.8 m，导向部分 Ra 为 0.8 0.4 m，本设计采用四根导柱，固定端与模板间采用 H7/m6 过渡配合，导向部分采用 H7/f7 间隙配合。 形状和尺寸如下： 图 3-9导柱尺寸图 二、导套 导套常采用带头导套的形式，采用 H7/m6 配合镶入模板。具体结构尺寸见装配图。 nts - 16 - 3.6 侧向分型与抽芯机构设计 经过对产品的分析，我们发现塑件在下部结构上有两个倒钩结构。并倒钩尺寸都比较小，在一般情况下所采用的侧向成型（如斜导柱和滑块、斜推杆）都可以成型，但考虑到所要求成型的部位是很小的抽芯，没有必要作的那么的复杂和对材料的浪费，以对生产成本的影响，在此选用侧型芯滑块抽芯机构。这种结构适用于当塑件上侧凹或者侧壁有个别较小凸起时，侧向成型零件抽芯时抽芯力和抽芯距都不大，此时，只要模具结构允许，可以采用侧型芯滑块分型与抽芯结构。所选用的形式如 下： （侧型芯滑块抽芯机构） 图 3 10 图 3 11 在所要求设计的塑料件，一共有二处要求这样的侧向成型，但是由于他们是在两个侧面上，且对于整个塑料件是对称分布，因此，在整副模具中就需要二个侧型芯滑块抽芯机构。这两个抽芯都是一样的，可以只利用一根斜导柱即可。 nts - 17 - 3.7 温度调节系统 （ 1） 无论什么塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此模具温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量较高。为了使模温控制在一理想的范围内，现设计一模具温度调节系统。由于本次设计的塑料 ABS 黏度和 流动性一般，模温为 50 80，故无须设计加热系统，只需设计冷却系统以确保合理的模温。常用的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却，本设计设计采用的是水冷却，经济实惠。 （ 2）冷却的计算 在单位时间内所需排除的总热量可近似由下面公式计算： Q = nm h/60 其中 n 为每小时注射次数， m 为每次注入模具的塑料质量（ kg） , h 为塑料成型时放出的热熔量（ J/kg） 由于 ABS 成型周期为 50 220S，本次设计的塑料注射量较大，故取 T=140（ S） n=3600/140=25 (次 )； m=120g)=0.12(kg); 查塑料模具设计表 3-19 得 : h=326.26396.48kJ/kg, 取 h =380kJ/kg, 所以 h=380 0.048=2.52（ kJ） =18240(J) Q = 25 0.048 18240/60 =346.8（ J/min） 为了满足注射模冷却需要，在单位时间内所需冷却水量可按下式计算： V = Q/ C （ t1-t2） = nm h/60 C （ t1-t2） （ 2） 冷却系统的设计原则与常见冷却系统的结构 a) 冷 却系统的设计原则 i. 冷却水道应尽量多 ii. 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 iii. 浇口出加强冷却 iv. 冷却水道、入口温差应尽量小 v. 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的溶接部位以免产生溶接痕，降低塑件强度； （ 3） 冷却系统机构的确定 塑件的形状是变化万千的，因此对于不同的塑件，冷却水道的位置形状也不一样。本塑件的冷却水道如图 10 1。 图 3 12 nts - 18 - 4 模架设计 模架的选取应综合考虑型腔的大小与布置、凸凹模结构形式、推出机构、合模导向机构等方面。尽量选取标准模架，根据成型零件的计算和，还有注射机的参数，选择如下模架： 图 4 1 图 4 2 nts - 19 - 5 脱模机构的设计 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出的过程 ,使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。它包括以下几个部分，脱模力的计算、推出机构、复位机构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强度、 刚度或稳性校核。在设计此机构时，应遵守以下几个原则： 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； 良好的塑件外壳； 合模时的正确定位； 5. 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。 5. 2 推出机构的设计 推出机构一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件 板推出机构、活动镶块及凹模推出机构、多元综合推出机构等。考虑到本塑件的形状较大，而且深度的拉开幅度很大，而推管推出机构通常使用于有孔的圆形套类塑件，推件板推出机构易使塑件产生变形且易产生毛刺。 一、推出机构的选择：选择推杆推出机构 推杆推出是一种最简单常用的推出形式。推出元件制造简便，更换容易，滑动阻力小，推出效果好。 推杆设计要点如下： 1、 推杆应设在塑件能承受较大力的部位，尽量使推出的塑件受力均匀，但不宜与型芯或镶件距离过近，以免影响凸凹模的强度 2、 推杆直径不宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取 直径 2.5-12mm，对直径在3mm 以下的推杆宜用阶梯式，即推杆下部加粗。 3、 推杆装配后不应有轴向颤动，其端面应高出型腔或镶件平面 0.05-0.1mm 4、 塑件浇口处尽量不设推杆 ,以防该处内应力大而碎裂 5、 推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯 ,以免推杆与抽芯机构发生干扰 .如果无法避开侧抽芯 ,则应设置先复位机构 . 根据塑件的分析和推杆的设计要点 ,选择圆形推杆推出机构 . （） 圆形推杆直径的确定 根据压杆稳定公式，可得推杆直径公式为： nts - 20 - d=K(LF/nE) 式中 d推杆的最小直径 mm； k安全系数，取 k=1.5； L推杆的长度， mm；（ L 138 mm） F脱模力， N ； n推杆数目；（ n 45 ） E钢材的弹性模量， Mpa； K=1.5 E=2.06*100000Mpa F=1.92*10000 L=128 将已知代入式中可得 d=1.5*(128*192*10000/12/206000) =1.5*2=3mm 其尺寸形状如下 : 图 5-1 技术要求 : 1、 材料 T8A 碳素工具钢 2、 热处理要求 HRC 50 3、 工作配合部分表面粗糙度 Ra0.8m （ 2）、推杆应力的校核 由塑料模具设计手册公式 5-