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机械毕业设计全套

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MJZ02-013@加水盖注射模设计,机械毕业设计全套

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计 算 内 容 说 明 第一部分 塑件的分析 一、塑件的使用要求 耐用，耐磨，可以承受较大的冲击力，不易摔坏；好看， 有光泽表面较光滑；化学性质稳定，可以耐高温（一般低于 100oC），耐化学腐蚀。 二、塑件的材料选择及其材料的介绍 根据塑件的用途及其使用要求，选用 ABS 塑料。 ABS 的介绍： 1.名称 中文名：丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯共聚物 英文名： Acrylonitrile-Butadiene-Styrene copolymer 2.基本特性 无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的 密度在 1.021.05g/cm3,其收缩率为 0.30.8%。 ABS 吸湿性 很强成型前需要充分干燥，要求含水量小于 0.3%。流动性 一般，溢料间隙约在 0.04mm。 ABS 有极好的抗冲击强度， 且在低温下也 nts 计 算 内 容 说 明 不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐 性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。 3.成型特点 ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的 阻 力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 5060oC，要 求塑件光泽和耐热时，应控制在 6080 oC。 4.主要技术指标 比容： 0.860.98cm3/g。 熔 点： 130160oC 吸水性： 0.20.4% (24h) 热变形温度： 4.6 105Pa- 90108oC 18.0 105Pa- 83103oC 屈服强度 : 50MPa 拉伸弹性模量： 1.8GPa 抗弯强度： 80MPa nts 计 算 内 容 说 明 5.ABS 的注射工艺参数 注射机类型： 螺杆式 螺杆转速（ r/min）： 3060 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度（ oC）： 180190 料筒温度（ oC）： 前 200210 中 210230 后 180200 模温（ oC）： 5070 注射压力（ MPa）： 7090 保压力（ MPa）： 5070 注射时间 (s)： 35 保压时间 (s)： 1530 冷却时间 (s)： 1530 成型周期 (s)： 4070 nts 计 算 内 容 说 明 三、 塑件的形状及其尺寸 塑件的工作条件对精度要求较低，根据 ABS 的性能可选择其塑件的精度等级为 5 级精度（查阅塑料成型工艺与模具设计P66 表 3-8）。 经计算得塑件的底面积为： S 塑 =2827.433mm2 得塑件的体积为： V塑 =13.619cm3 塑件的质量为： W 塑 =V 塑 r 塑 =13.7(g)。 塑件图 nts 计 算 内 容 说 明 第二部分 分型面的选择 分型面为定模与动模的分界面。合理地选择分型面是使塑件能完好的成形的先决条件。 一、分型面的选择原则 1.使塑件在开模后留在有动模上； 2.分型面的痕迹不影响塑件的外观； 3.浇注系统，特别是浇口能合理的安排； 4.使推杆痕迹不露在塑件外观表面上； 5.使塑件易于脱模。 二、分型面的设计 如下图所示： 分型面图 nts 计 算 内 容 说 明 第 三 部分 型腔数目的决定及排布 已知的体积 V 塑或质量 W 塑 ，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，综合考虑生产率和生产成本等各种因素，初步确定采用一模四腔对称性排布。排布图如下图示： 型腔数 目及排布图 nts 计 算 内 容 说 明 第 四 部分 注射机的初步选择 一、注射量的计算： Q=4x13.7=54.8 (g) 二、初步选择： XS-ZY-125 型注射机 三、 XS-ZY-125 型注射机的主要参数 额定注射量 (cm3)： 125 螺杆直径 (mm): 42 注射压力 (MPa): 120 注射行程（ mm）： 115 注射时间（ s） : 1.6 注射方式 ： 螺杆式 合模力 kN : 900 最大注射面积（ cm2）： 320 最大开（合）模行程（ mm）： 300 模具最大厚度（ mm）： 300 模具最小厚度（ mm）： 200 喷嘴圆弧半径（ mm）： 12 喷嘴孔径（ mm）： 4 nts 计 算 内 容 说 明 第 五 部分 浇注系统的设计 浇注系统的设计是注射模设计的一个重要环节，它对注射成形周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度等）都直接影响。 一、设计时须遵循如下原则 1.结合型腔布局考虑； 2.热量及压力损失要小； 3.确 定均衡进料； 4.塑料耗量要少； 5.消除冷料； 6.排气良好。 二、浇注系统的组成 普通流道浇注系统一般由主流道，分流道，浇口和冷料穴等四部分组成。 三、浇注系统设计 为使塑件去掉浇口方便，并结合物料特性，以及塑件的形状，以采用点浇口为宜。 1.主流道尺寸 根据该塑件体积及表 3-10，可得体积流率 Q=（ 13.7x4）/1.6 35cm3/s,取主流道中熔体流动 rs=5x103s-1,由图 nts 计 算 内 容 说 明 3-56r-Q-Rn 关系曲线图，可得 Rn=2mm,故得主流道大端尺寸D=2Rn=4mm ， 小 端 尺 寸 由 注 射 机 喷 嘴 尺 寸 ， 取d=4mm,SR=12+2=14mm。主流道的形状和尺寸如图所示： . 浇口套图 2.分流道尺寸 为使四浇口能同时进料，各分流道按平衡式布置，故熔体在各分流道中的流速 QR=35/4=8.5cm3/s,取 rR=5x102s-1由图 3-56 得： Rn=2.5mm,取 3mm，为使分流道易于加工和顶出凝料系统容易，采用设在模具一边的 U 形分流道。 3.点浇口尺寸 根据 QG=QR=8.5cm3/s,并取 rG=105s-1,由图 3-56可得 Rn=0.5mm，故得 dG=2Rn=1.0mm。 nts 计 算 内 容 说 明 4.冷料穴 底部设计成带有球头形拉料杆的冷料穴，目的是捕集料流前锋的“冷料”，防 止“冷料”进入型腔而影响塑件质量。 该模具浇注系统的尺寸如图所示。 模具浇注系统图 nts 计 算 内 容 说 明 第 六 部分 排气槽设计 一、 排气槽设计 当塑料熔体填充型腔时 ,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而产生的气体不被排除干净 ,一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，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（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。 通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间 隙进行排气，其间隙为0.030.05mm。 nts 计 算 内 容 说 明 第 七 部分 成形零件设计 一、成型零件的结构设计 1.凹模 采用整体式凹模 2.凸模 由于塑件带有螺纹，为了简化模具的加工工艺，凸模设计成活动镶块的形式，活动镶块的固定方式如下图所示： 活动镶块的固定方式 nts 计 算 内 容 说 明 二、成型零件工作尺寸的计算 1.产生偏差的原因 .塑料的成型收缩 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。 s=(Smax-Smin)制品尺寸 s 成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。 Smax、 Smin 分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。 .成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。 .成型零部件的磨损 .本产品为抗冲制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取 .8%和 .3 。 nts 计 算 内 容 说 明 此产品采用级精度，属于低精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数 x 取值可在0.50.75 的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到 IT IT级，综合参考，相关计算具体如下： 型腔径向尺寸的计算： LM1=(1+(Smax+Smin)/2) sl-0.5 + Z0 = (1+0.55%) 36.2-0.5 0.36+0.36/30 =36.22+0.120 mm LM2=(1+(Smax+Smin)/2) s2-0.5 + Z0 = (1+0.55%) 46-0.5 0.40+0.40/30 =46.03+0.130 mm nts 计 算 内 容 说 明 LM3=(1+(Smax+Smin)/2) s3-0.5 + Z0 = (1+0.55%) 60-0.5 0.46+0.46/30 =60.1+0.150 mm 型腔深度尺寸的计算： HM1=(1+(Smax+Smin)/2)Hsl-0.5 + Z0 = (1+0.55%) 18-0.5 0.28+0.28/30 =17.88+0.090 mm HM2=(1+(Smax+Smin)/2)Hs2-0.5 + Z0 = (1+0.55%) 16-0.5 0.24+0.24/30 =15.87+0.080 mm 型腔工作尺寸图 nts 计 算 内 容 说 明 型芯的径向尺寸的计算： lM1=(1+(Smax+Smin)/2)lsl+0.5 0- Z = (1+0.55%) 46+0.5 0.400-0.40/3 =46.430-0.13 mm lM2=(1+(Smax+Smin)/2)ls2+0.5 0- Z = (1+0.55%) 44+0.5 0.400-0.40/3 =44.420-0.13 mm lM3=(1+(Smax+Smin)/2)ls3+0.5 0- Z = (1+0.55%) 40+0.5 0.400-0.40/3 =40.420-0.13 mm 型芯深度尺寸的计算： hM1=(1+(Smax+Smin)/2)hsl+0.5 0- Z = (1+0.55%) 14+0.5 0.240-0.24/3 =14.270-0.08 mm nts 计 算 内 容 说 明 hM2=(1+(Smax+Smin)/2)hs2+0.5 0- Z = (1+0.55%) 15+0.5 0.400-0.24/3 =15.280-0.08 mm 型芯工作尺寸图 计算螺纹型芯的工作尺寸 ： 螺纹型芯大径： (dM 大 )0- z=(1+ s)ds 大 + 中 0- z 螺纹型芯 中径： (dM 中 )0- z=(1+ s)ds 中 + 中 0- z 螺纹型芯小径： (dM 小 )0- z=(1+ s)ds 小 + 中 0- z nts 计 算 内 容 说 明 dM 大 , dM 中 , dM 小 分别为螺纹型芯的大，中，小径； ds 大 ， ds 中 ， ds 小 分别为塑件内螺纹大，中，小径基本尺寸； 中 塑件螺纹中径公差； z 螺纹型芯的中径制造公差，其值取 /5。 则 (dM 大 )0- z =(1+0.55%) 56+0.030-0.03/5 =56.3380-0.006 (dM 中 )0- z =(1+0.55%) 55+0.030-0.03/5 =55.3320-0.006 (dM 小 )0- z =(1+0.55%) 54+0.030-0.03/5 =54.3270-0.006 三、成型零件的强度、刚度计算 注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。因此，在模 nts 计 算 内 容 说 明 具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和较核是必不可少的。 一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。 因在设计时采用的是整体式圆形型腔。因此，计算参考公式如下： 侧壁： 按强度计算： 按刚度计算： 底部：按强度计算： 按刚度计算： 凸模、型芯计算公式： 按强度计算： )12( mp pc prt )1)1()1( urPEurPErtmpmpc341758.0pmhErPtpmPLr2nts 计 算 内 容 说 明 按刚度计算： 由公式分别计算出相应的值为： 按强度计算得： tc=11.1mm th=14.8mm r=18.5mm 按刚度计算得： tc=2.83mm th=1.91mm r=3.97mm 参数符号的意义和单位： Pm 模腔压力（ MPa） E 材料的弹性模量（ MPa）查得 2.06105； 材料的许用应力 （ MPa）查得 176.5； u 材料的泊松比 查表得 0.025； 成型零部件的许用变形量（ mm）查得 0.05； 采用材料为 45，调质， 200HBS。 34pmELPrppnts 计 算 内 容 说 明 第 八 部分 导向机构的设计 导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。 一、 导柱导向机构的作用 1.定位件用 模具闭 合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。 2.导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 3.承受一定的侧向压力 。 二、 导柱导套的选择 1. 导柱导套结约形式及尺寸如下图： nts 计 算 内 容 说 明 导柱的结构形式 其材料采用 T8A 经淬火处理，硬度为 5055HRC。导柱、导套固定部分表面粗糙度 Ra 为 08m，导向部分表面粗糙度 Ra 为0.80.4m。具体尺寸如上图所示。导柱、导套用 H7/k6 配合镶入模板。 2.导柱的布置采用等径导柱不对称布置，如图所示。 nts 计 算 内 容 说 明 导柱的布置形式 第 九 部分 推出机构的设计 一、推出机构的组成 推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导 向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。 nts 计 算 内 容 说 明 二、设计原则 1.推出机构应尽 量设在动模一侧； 2.保证塑件不因推出而变形损坏； 3.机构简单动作可靠； 4.合模时的正确复位。 三、推出机构的设计 此塑件带有螺纹，它的型芯是设计成活动镶块的形式，所以可以利用活动镶块来推塑件，开模时，塑件和镶块一起脱模，在模外，用手将塑件旋出。 四、复位零件 利用弹簧的弹力使推出机构复位。 nts 计 算 内 容 说 明 第 十 部分 冷却系统设计 一 、注射模冷却系统设计 基本原则 ：熔体热量 95%由冷却介质（水）带走，冷却时间占成型周期的 2/3。 A、 冷却系统从模具中带走热量： Q=KA Tt/3600 (J) A 冷却介质传热面积（ m2） :A= dL。 冷却管道直径（ m） ; L 冷却管长度（ m） ; K 冷却管壁与介质间的传热膜系数 J/（ m2hC） K=0.032xW/d(vd / )0.8( gC/W)0.4 . W冷却水的平均导热系数 (w(/mk)； f 与冷却介质温度有关的物理系数； g 重力加速度（ m/s2 ） v 冷却介质在 管中流速（ m/s） ; 冷却介质在该温度下的密度 kg/m3 ,水在 30 nts 计 算 内 容 说 明 时取为 0.996 103kg/m3。 d. 冷却管直径； T 模温与冷却介质的平均温差（）； t 冷却时间； 水温与 f 关系 平均水温 20 25 30 35 40 45 f 6.45 6.84 7.22 7.60 7.98 8.31 二、冷却管尺寸 （直径 d，长度 L、面积 A= dL） 1.忽略其他散热，冷却介质流量。 V=WQ 1/（ 1C （ t1 -t2 ） (m3 /min) C1 介质比热 J/kg.o C，水为 4.187x103 ； W 单位时间内注入模具中塑料重量（ kg/min） ; Q1 塑料熔体的单位热量（ J/kg） ; 冷却介质密度（ kg/ m3 ） ,水为 103 kg/ m3 nts 计 算 内 容 说 明 2. 经验确实管道直径 直径 d(mm) 最低流速 v(m/s) 流量 (m3 /min) 8 1.66 5.0x103 10 1.32 6.2 x103 12 1.10 7.4 x103 15 0.87 9.2 x103 20 0.66 12.4 x103 25 0.53 15.5 x103 3. 冷却水对其通道表壁传热系数的简化公式 当冷却水平均温度在 0o C 以上， e=6 x10 43 时，其计算结果产生误差在 以内： K=2041x(1-0.015 )v 87.0 /d 13.0 为冷却水平均温度； 4.计算 流量 V=W Q 1/（ )( 211 ttC =2.62x106 min/3m 初步确定冷却水道 d=8mm; 流速为 =Q/ d2 =1.31x102 m/s 管子的长度 L=60WQ1 /k t nts 计 算 内 容 说 明 t 热传导面的平均温度与冷却水平均温度的差值，其中冷却的平均温度为冷却水在进口处和出口处温度的平均值。 第 十一 部分 注射机的参数校核 一、塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核 注射成型时，塑件在模分型面的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需锁模力也就越大， 若超过注射机的允许最大成型面积，则在成型过程中会出现涨模溢料现象。因此有： 塑件总的投影面积 nA1 与浇注系统的投影面积 A2之和要小于最大成型面积 A。 nA1 +A2 A 4x28.27+4x0.6x6=127.48mm320 mm 满足要求 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力： （ nA1 +A2 ） PF T=127.48x3500=446180N=446.18kN900kN 满足要求 nts 计 算 内 容 说 明 i. 模具厚度校核 模具厚度 H 必须满足： HminHHmax 式中 Hmin 注射机允许的最小模厚，即动， 定模板之间的最小开距； Hmax 注射机允许的最大模厚。 H=210mm,Hmin =200mm,Mmax=300mm。符合条件。 三、 开模行程校核 由于注射模最大开模行程 Smax与模厚无关，因此有： S H1+H2+a+(510)mm 式中 H1 推出距离（脱模距离）（ mm）； H2 包括浇注系统凝料在内的塑件高度（ mm）； a 取出浇注系统凝料必须的长度（ mm）。 H1=40mm, H2=40mm,a=24mm 所以 s=114mm,远小于注射机的最大开模行程 300mm,合适。综上所述，所选择的注射 机满足注射要求。 nts 第十二部分 设计总结 通过这次系统的注射模的设计，我更进一步的了解了注射模的结构及各工作零部件的设计原则和设计要点，了解了注射模具设计的一般程序。 进行塑料产品的模具设计首先要对成型制品进行分析，再考虑浇注系统、型腔的分布、导向推出机构等后续工作。通过制品的 零件图就可以了解制品的设计要求。对形态复杂和精度要求较高的制品，有必要了解制品的使用目的、外观 nts 第十二部分 参考文献 参考资料： 1. 钟 疏斌主编 .冲压工艺与模具设计 .北京：机械工业出版社， 2. 冲模设计手册编写组编著 .冲模设计手册 .北京：机械工业出版社， 3. 李 天佑主编 .冲模图册 .北京：机械工业出版社， 4. 品成型与模具设计，叶久新 王群主编，湖南科学技术出版社。 5. 塑料注塑模结构与设计，杨占尧主编，清华大学出版社 。 6. 注塑 模具设计经验点评，王永平主编，机械工业出版社。 7. 注塑模具典型结构 100 例，蒋继宏主编，中国轻工业出版社。 nts第三 部分 型腔数目的 确 定及排布 一： 型腔数目的 确 定及排布 已知的体积 V 塑 或质量 W 塑 ，又因为此产品属大批量生产的中 型塑件，综合考虑生产 率和生产成本等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模一 腔 排布的模具形式。由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，根据所用材料 SPVC 材质硬度不高，材料弹性模量比较小可采用 强制脱模方式。 塑件用顶料杆顶出的 强制脱模方法。 排布图如下图示 ： 第四 部分 模具结构形式的确定 上面分析可知 本 模具采用 一模一 腔 ， 顶料杆顶出，又因为采用单腔 模具，所以 浇注系统 较简单 ，只有进料口，既直 浇 口。 综合上几步的分析，因此基本上可确定 模具形式为 P5 型。它由两块模板组成，用于 直 浇 口，简单整体 型 腔的注射模。 注 释： 直 浇 口 ；又称主流道型 浇 口，在 单型腔 模中，塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失小，进料速度快，成型比较容易；另外它传递压力好，保压补缩作用强，模具结构简单，紧凑，制造方便，但去除浇口困难。 应用范围 :适合各种塑料成型，尤其加工热敏性及高 黏度材料 nts成型高质量的大型或深腔壳体。 第五部分 注射机的型号和规格 一、 注射量的计算 通过对塑体 的质量与体积估算过程得出估算值，塑体质量 m1 为 154g， 体积为 114 cm3。流道凝料的质量 m2 还是个未知数，可按塑件质量的 0.6 倍来计算。 从上述分析确定为一模一腔，所以注射量为 M=1.6n m1 =1.6 1 154=246.2（ g） 二、 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算。 1、 流道凝料包括交口在分型面上的投影面积 A2，在模具设计前是个未知值，根据多型腔的统计分析， A2 是每个塑件在分型面上的投影面积 A1的 0.20.5 倍，因此可用 0.35n A1 来进行估算，所以 A= n A1+ A2 = n A1+0.35n A1 =1.35 1 12265.625 =16558.5938mm2 式中 A1= d2 4=0.78 125 125=12265.625 mm2 nts2、锁模力的计算 Fn=A p 型 =16558.6 25 =413965N=413.965KN 式中型腔平均压力为 25MPa。 三、注射的机的选择 根据每一生产 周期的注射量和锁模力计算值可选用 SZ 125/630卧式注射机。 注射机的技术规格： 型 号 ： SZ 125/630 额定注射量 (cm3)： 140 螺杆直径 (mm): 40 注射压力 (MPa): 126 注射速率 （ g/s）： 110 塑化能力 （ r/min） : 16.8 注射方式 ： 螺杆 式 锁 模力 KN : 530 最大开（合）模行程（ mm）： 270 模具最大厚度（ mm）： 300 模具最小厚度（ mm）： 150 拉杆内向 距离（ mm） : 370X320 喷嘴 球半 径 （ mm）： SR15 nts模具 定位 孔 直 径（ mm）： 125 四、 注射机 有关参数的校核 1、 注射机 料筒 塑化速率 校核 模具 的型腔数 N（ kmt/3600 m2） / m1 =(0.8 16.8 3600 30/3600-0.6 1 154)/154 =2.018 1 故 模具 的型腔数 校核合格。 式中 K 注射机 最大 注射量的 利用系数 ，一般为 0.8 M 注射机 的额定 塑化量 T 成型周期，取 30S 2、 注射 压力的校核 Pe k P0 =1.25 100=125 MPa 式中 k 注射 压力安全系数，一般为 1.251.4 P0 塑件成型时所需的 注射 压力 软聚氯乙烯 厚壁（易流动）为 100120 MPa 而 Pe 额 =126 MPa 125 MPa 故 注射 压力的校核合格。 3、 锁模力的 校核 nts F KAp 型 =1.2 413.965=496.758KN 而 F=530KN 496.758KN 故 锁模力的 校核合格。 注 释： 其他的安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后待定。 第六部分 成型零部件的 结构设计和 工作尺寸计算 一、成型零件的结构设计 1、产生偏差的原因： 塑料的成型收缩 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因 有：预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。 s=(Smax-Smin)制品尺寸 s 成型收缩率 波动引起的制品的尺寸偏差。 Smax、 Smin 分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。 成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。 nts成型零部件的磨损 、本产品为 制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取 .8%和 .3 。此产品采用 4 级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数 x 取值可在 0.50.75 的范围之间 第六部分 成型零部件的 结构设计和 工作尺寸计算 一、 成型零 部件的 结构设计 的分析 1、产生偏差的原因： 塑料的成型收缩 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因 有：预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。 s=(Smax-Smin)制品尺寸 s 成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。 Smax、 Smin 分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。 成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。 成型 零部件的磨损 、本产品为 SPVC 制品，属于大批量生产的 中 型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取 1.5%和 2.5 。此产品采用 5 级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的nts制造与作用修正系数 x 取值可在 0.50.75 的范围之间 。 3、 凸凹模各处工作尺寸的制 造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到 IT IT级 。 4、型腔（凹模） 加水盖圆周上均匀的分布着防滑条纹，若凹模制成整体式则直纹用机械加工方法很困难，若制造一个电极加工防滑直纹，成本比较高，整体模板 都要用比较贵的模具钢，维修也不方便。因此加水盖圆周部分采用 局部嵌入式凹模。嵌件外 径 尺寸取 125 mm。 5、成型零件钢材的选用 加水盖 属于大批量生产的 中 型塑件 ， 成型零件所选用的钢材而 耐磨性和抗疲劳性能应该良好，机械加工性能 和抛光性能也应该良好 因此： 构成型腔的局部嵌入式凹模 钢材选用 SM1。 定模板构成 加水盖顶部花纹成型时有料流的冲刷，但没有脱模时塑件的磨檫，因此采用 55 钢调质。 型 芯 因为是采用强制脱模，磨檫比较厉害，采用硬度比较高的模具钢 Cr12M0V 淬火后表面硬度 为 58HRC62HRC 三、 成型零部件的 工作 尺寸计算 1、 型腔（凹模） 径 向尺寸计算 LM = (1+ s )LS-3/4 0+ z = (1+（ 1.5+2.5） %) 125=150 mm nts 式中 尺寸公差值 S 塑件 收缩率 z 模具制造公差 2、 型腔（凹模）高度尺寸计算 HM = (1+S)HS-2/3 0+ z =1.2 15=18 mm 3、型芯 径 向尺寸计算 lm=(1+ s )LS1+3/4 0- z =110 1.2=132 mm 4、型芯高度尺寸计算 hm = (1+ s )HS+2/3 0- z =12 1.2=14.4 mm 5、型芯之间成型孔之间间距计算 CM= (1+ s )CS z/2 =123 1.2=147.6 mm nts 一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。 1、 型腔的侧壁厚度 计算 S=1.14H（ PH/E P） 1/3 =1.14 15（ 25 15/2.1 105 0.023） 1/3 =15.72 mm 参数符号的意义和单位： Pm 模腔压力（ MPa）取值范围 25； E 材料的弹性模量（ MPa）查得 2.01105； 材料的许用应力（ MPa）查得 176.5； 式中： P =25 I1 = 25 0.9045=22.615（微米） 0.023（） 四 、成型零件的强度、刚度计算 注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模 力和脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和较核是必不可少的。 pnts I1 =0.35W1/3+0.001W =0.35 751/3+0.001 75 =0.9045（微米） 式中： W 型腔半 径 型腔 侧壁 是采用嵌件，嵌件壁厚取 8 ，两腔之间受力是大小相等，方向是相反的。在合模状态下不会产生变形，因此两腔之间 壁厚 只要满足结构设计的条件就可以了。型腔与模板周边的距离由模板外行尺寸来确定。 因为 模具 采用单型腔的中型模架，所以满足强度和刚度。 nts 第七 部分 浇注系统的 设计 一、 浇注系统 的分析 浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成 。 浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。 浇口 是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是 浇注系统 的关键部位。 浇口 的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。 浇口 截面积通常为分流道截面积的 0.070.09 倍， 浇口 截面积形状为矩行和圆行两种， 浇口 的长度为 0.52.0。 浇口 具体尺寸要在试模时进行校正。 二、 浇注系统 的设计 因为 模具采用单型腔的中型模架， 在 单型腔模具的 浇注系 统 比较简单，只有进料口 或称直 浇口 。 所以本模具 只 采用直 浇口 ， 无需分流道，主流道。 故 根据塑件的外部特征对 浇口 结构尺寸的计算如下： 1、 浇口 尺寸的计算： d=d1+（ 0.51.0） =3+（ 0.51.0） =3.54mm 取 d=4mm a=20 60 D 2T=2（ 3.25.8） =6.411.6mm 取 D=11mm nts L60 取 L=30mm R=13 mm 式中： d1 注射机的 喷孔直 径 T 塑件的壁厚 2、 直 浇口 的剪切速率计算： r =3.3qv/ Rn3 =3.3 114/3.14 (0.4)3 = 1872.01433S-1 = 0.18 104 S-1 而 r0有 104 105 S-1，剪切速率校核合格。 3、 冷料穴 的设计 塑件的截 面厚度较小，不适合采用推杆推出，而采用顶件杆 推出较为合适。因而不宜开设冷料穴， 所以拉料杆采用 带圆锥头形，头部伸入 浇 道中，在 浇 道中拉出 浇 道费料的形式。不影响塑件外观质量，依据上述分析 ， 没有 分流道 故不需 在定模板上采用浇口套。 第八 部分 模架的确定 一 、模架的确定分析： 以上内容计算确定之后，便可根据计算结果选定模架。 模架确定后，对模具相关零件要求进行必要的强度和刚度计算，以校核所选用模架是否恰当。 nts 由前面型腔布局以相互的尺寸，根据成型零件尺寸结合标准模架选用结构形式 P5型，模架尺寸为 315mm 355mm 的标准模架。 模具上所有螺 钉尽量采用内六角螺钉，模具外表面尽量不要有凸出部分，模具外表应光洁，加涂防锈油。两板之间应有分模间隙，即在装配、调试维修过程可以方便地分开两块模板。 1、 压块 固定模具与注射机的连接；材料为 45 钢。 通过 4 个 M16 的内六角圆柱螺钉与定模板连接。 2、 定模板 A 尺寸： A 板是定模型腔板，塑件高度为 15mm在模板上还要开设冷却水管，冷却水管离型腔有一定的距离，有局部嵌件，高为 8mm；浇道长 40mm。因此 A板厚度为 63mm。 定模板有一定的厚定，并有足够的强度，材料采用 45 钢，调 质230HB 270 HB。 模具宽度： B=(a+d) 2+125=(50+28) 2+125=307 模具长度： L=(a+d) 2+150=306 故选定模架 B L=315 mm 355 mm 3、 动模板 B尺寸： 凸模板固定板，凸模底型成型径向尺寸为 132 mm，成型部分高度为 14.4 mm。 因此 B 板厚度为 80 mm。材料为 45钢。 4、支承板 H 尺寸： nts 支承板查表得厚度为 52 mm，支承板应具有较高的平行度和硬度。 材料为 45钢，调质： 230HB 270HB。 5、垫块 C 尺寸： 查表得： B=56 mm， L=315 mm， H=80 mm。 （ 1） 前顶板： B=94 mm， L=200 mm， H=20 mm。 （ 2） 后顶板： B=94 mm， L=200 mm， H=25 mm。 主要作用： 在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适合注射机的模具安装厚度。 结构形式： 可以是平行垫块，或是拐角垫块，该模具采用平行垫块。 材料为 HT200。 6、动模座板： 查表的： B L=355 mm 355 mm，厚度 H=25 mm。 材料为 45钢。 二、模具零件选用： 1、内六角螺钉： M24 190， dk=36 mm,k=24 mm,b=60 mm M16 45, dk=24 mm,K=16 mm,B=44 mm 2、 标准带头导柱： nts D=32 mm， d=25 mm,l1=50 mm,l2=25 mm L=152mm, S=6 mm. 3、标准顶杆： D=26 mm， d=20 mm， S=8 mm， L=160 mm 3、 附型销： D=8 mm， d=4 mm， S=3 mm， L=80 mm 零件图如下： nts第 九 部分 温控系统设计 一、 注射模冷却系统设计： 1、冷 却 介质 一般注射到模具内的塑料温度为 200 oC 左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时温度在 60 oC 以下。热塑性塑料在注射成形后，必须对模具进行有效的 冷 却 ，使熔融塑料的热量尽快的传给模具，以使塑料可靠 冷 却 定型可迅速脱模。 冷 却 介质有冷 却 水和压缩空气，但用冷 却 水较多。因为水的热容量大、传热系数大，成本低。 SPVC 的使用模具温度为 3060 oC， 常用温水对模具进行冷 却 。用水冷 却 ，既在模具周围或内部开设冷 却 水管。 2、冷 却 水管 设计的分析： （ 1.） 冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面 尺寸及冷却水的温度有关。 （ 2 ） 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于 10mm，常用 1215mm. （ 3 ） 浇口处加强冷却 塑料熔体充填 型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却。 （ 4 ） 冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时应引起注意。 nts（ 5 ） 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 SPVC 聚乙烯的收缩率大，水道应尽量沿着收缩方向设置 。 故： 冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产 生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理一般水道孔径为 10mm 左右，不小于 8mm。根据此套模具结构，采用孔径为 8mm 的冷却水道。 2、 冷却系统设计的相关计算： qv=WQ1/pc1（ a1-a2） 式中： W 单位时间内注入模具中的塑料质量，按每分 钟 注射两次，即 W=2 140cm3 1.35 g/cm3 =378g/min=0.378kg/min Q1 单位质量的塑件在凝固化时放出的热量 ,PE=160360kj/kg p 冷却水 的密度（ 1000 kg/ cm3） c1 冷却水 的比热容（ 4.187 kj/kg. oC） a1 冷却水 的出口温度（ 26.5 oC） a2 冷却水 的进口温度（ 25 oC） 故查表的有关数据代入公式的 : qv =0.378 200/103 4.187（ 26.5-25） =0.012037 m3/min=12.037 10-3m3/min nts3、 冷却水 管道内的流速： V=4 qv/ d2 =4 0.012037/3.14（ 8/1000） 60 =36.11m/s 由式： 大于最低流速 1.66 m/s 故，所选的管道直 径 合理。 4、 冷却水 管壁与 冷却水 之间的传热膜系数： f=7.22(水温为 30 oC 时 ) h=3.6f(pv)0.8/d0.2 =3.6 7.22 (10 10 10 36.11) 0.8/(8/1000) 0.2 =529266kj/(m2.h. oC） 5、 冷却水 管道的总传热面积： A=60WQ1/ h a =60 0.378 160/529266（ 40-25.75） =4.8 e-4 6、 模具上应开设的冷却水孔数： N=A/ DL 1 在强制脱模的情况下，型芯必须冷却，但由上的分析计算可知该模具塑料释放的总热量不大，只在模具型腔周围开设 冷却水 管即可。 nts nts 第十 部分 合模导向 机构的设计 一： 导柱导向机构 ： 导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。 当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，设计人员只要按模架规格选用即可。 导柱导向机构的作用： 1、 定位件用：模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。 2、 导向 作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 3、 承受一定的侧向压力。 二、 导柱导向机构 的总体设计： 1、导向零件应合理地均匀分布在模具的周围，或靠边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。 2、该模具采用 3 根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置。 3、该模具导柱安装在支承板上，没有设置导套。 4、为了保证分型面很好的接触，导柱有导角。 5、合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模 先进入型腔，导致模具损害。 6、动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。 nts 三、导柱设计： 1、该模具采用带头导柱，不加油槽，图形如下： 2、导柱的长度必须比凸模端面高度高出 6 mm