机械毕业设计-三角衣架塑料模设计（含CAD图纸全套）
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沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章塑件塑件成型工艺分析沈阳化工大学科亚学院本科毕业论文 题 目： 三角衣架塑料模设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制1101 学生姓名： 胡亮明 指导教师： 陈慧珍 _论文提交日期： 2015 年 6 月 1日论文答辩日期： 2015 年 6 月 4日25 摘要塑料成型的方法有很多，其中最主要的是注射成型的方法，他的优点是可以快速的大量的成型大量塑料制品，本设计主要是用三维软件先进性整体计，之后再用二维软件进行图形的绘制，主要可以使工作量大大减少，使得设计本身更加的方便。在本设计里，三角衣架做为生活里的日常用品可以使用注射成型的方法，通过对模具的结构进行分析，设计出一套一模两腔的塑料注射模具，并且要合理的写出制造的流程，在这个设计里，三维软件Pro/E的使用贯穿整个设计的过程，第一步是利用软件对对三角衣架的整个模型进行建模设计，然后在分模，型芯的设计、浇注系统的设计。最后要利用外挂为（EMX4.1）成标准模架，在对其模具整个系统进行合理布置。 在模具设计里，有许多的尺寸要确定列如：壁厚，顶杆直径，流道尺寸，这些尺寸的大小都要根据进一步的查找相关的文献进行设计，而且在得出的数据中要进行大量的校对，对于一些尺寸的确定要对实际的环境进行考虑尺寸大小要基本满足设计的要求与此同时也要符合实际生活的要求，而且由于一些成本和加工难易度的原因也要对尺寸大小进行更进一步的计算，最终得出整个系统合理的尺寸大小。 对于本设计来说，最终的绘制要用到CAD二维软件，前期我们主要是利用三维软件对模具的整体部分进行设计，并计算分析出它的尺寸，并且对其校对，但是考虑到CAD强大的制图能力以及很方便的功能，所以决定用CAD进行最终零件图和装配图的绘制，利用三维软件强大的建模能力，在建模完成后就将结果直接导入到CAD中这样很方便快捷，不仅体现了三维软Pro/E的强大之处，也结合了CAD的优点，这样的二者结合使的整个设计变得更加的方便和便捷。经过本设计，对于模具的整体结构有了一定的了解以及对模具设计成型的过程有了一定的把握，对于零件的结构也有了一定的了解，也查找了大量相关的资料。本设计主要是利用了三维软件Pro/E进行设计，与此同时运用CAD进行绘制零件图和装配图，在设计里要进行大量的细节设计以及进行分析，了解了模具的结构以及模具的工作。模具各部分结构设计好后，利用创建好的模型生成Pro/E工程图并将其导入autoCAD中做出符合国标的装配图及部分零件图，跳过了直接绘制工程图中大量繁琐的工作，降低了设计工作量。该设计充分体现了Pro/E软件在模具设计的优越性。关键词： 三角衣架塑件； 注射模； Pro/E； EMX4.1 AbstractPlastic molding method has a lot of, is one of the main injection molding method, he has the advantage that can quickly a large number of molding plastic products in great quantities, this design mainly is to use advanced 3 d software overall design, and then using two-dimensional graphic drawing software, main can greatly reduce the workload, making itself more convenient. In this design, the triangle hanger as life everyday objects can be used in the injection molding method, through the analysis of the structure of the mould, design a set of one module and two cavities of plastic injection mould, and should be written out in reasonable manufacturing process, in this design, the use of 3 d software Pro/E throughout the entire design process, the first step is to use the software for the whole model of triangle hangers modeling design, and then in the die, the design of the core, the design of gating system. Finally, use the plugin for (EMX4.1) generate standard mould frame, reasonable layout in the mold of the whole system. In die design, there are many dimensions to determine the column, such as: wall thickness, plunger diameter and flow channel size, the size is according to the size of the further search the related literature to carry on the design, and in the data to a large number of proofreading, for the determination of some size to the actual environment, considering the size to meet the requirements of design basic at the same time also want to accord with the requirement of practical life, and because of some of the costs and processing difficulty level also want to further calculation of the size, the final size of the whole system is reasonable. For this design, the final draw will use 2 d CAD software, we mainly use 3 d software to design an integral part of the mould, and the calculation and analysis of its size, and the proofreading, but given the CAD powerful mapping ability and very convenient, so I decided to use the final detail drawing and assembly drawing CAD drawing, use 3 d software modeling capabilities, strong in modeling is completed will result directly imported into the CAD of its so convenient and quick, not only embodies the powerful 3 d software Pro/E, and combines the advantages of CAD, such combination to make the whole design becomes more easy and convenient. Through this design, for the overall structure of the mould had certain understanding and the mold design molding process with a degree of certainty, for the structure of the parts have a certain understanding, also to find a large number of relevant materials. This design mainly is to use the 3 d design software Pro/E, at the same time using CAD drawing parts drawing and assembly drawing, in the design to a large number of detail design and analysis, understand the structure of the mould and die work. Mold structure design, the parts used to create a good model to generate the Pro/E engineering drawing and import it into autoCAD to comply with the national standard of the assembly drawing and parts diagram, skip the directly map project in a large amount of tedious work, reduce the workload of design. The design fully embodies the advantages of Pro/E software in the mold design.Key words: Triangular plastic hanger; Injection mold; Pro/E; EMX4.1 目 录第一章绪论 11.1 设计的目的和意义 1第二章塑件成型工艺分析 22.1 塑件的使用要求 22.2 塑件的材料分析 22.3 塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析 22.3.1 塑件的尺寸精度分析 32.3.2 塑件的表面质量分析 32.3.3 塑件的结构工艺性分析 3第三章选择成型的设备和编写模塑工艺的参数 53.1 该衣架的重量和体积 53.2 对于零件型腔数量确定 53.3 浇注系统凝料的估算 63.4 注射机的选用及其技术参数 63.5 成型工艺参数 7第四章模具结构方案的确定 94.1 分型面位置确定 94.2 型腔数量的最后确定及型腔的排列形式 94.3 浇注系统的设计与计算 104.3.1 主流道设计 104.3.2 分流道的设计 114.3.3 浇口的设计 134.4 成型零件结构的确定 144.4.1 凹模的结构设计 144.4.2 凸模（型芯）的结构设计 154.5 排气与引气系统结构的确定 164.6 冷料穴与拉料杆的设计 164.7 侧凹部分的处理 174.8模具结构形式的确定 17第五章主要零部件的设计计算 185.1 成型零件工作尺寸计算 185.2 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 205.2.1 凹模侧壁厚度计算 205.2.2 凹模底部厚度计算 215.2.3 动模垫板厚度计算 215.3 标准模架的选择 225.3.1 模架的确定 225.3.2 各模板尺寸的确定 225.3.3 导柱长度确定 235.4 脱模机构的设计与计算 235.4.1 推出方式的确定 2315.4.2 脱模力的计算 245.4.3 推杆尺寸确定及校核 255.5 模具冷却系统的计算 275.5.1 冷却介质 275.5.2 冷却系统计算 275.5.3 水路的布置形式 28第六章注射机有关参数的校核 306.1 注射量的校核 306.2 注射压力的校核 306.3 合模力校核 306.4安装部分相关尺寸的校核 316.5 开模行程的校核 31第七章模具的建模过程 327.1 三角衣架模型创建 327.2 衣架的分模步骤 337.3标准模架的导入 36第八章成型零件的加工工艺设计 388.1 动模大型芯加工工艺 388.2中部型芯加工工艺 398.3 整体式凹模加工工艺 398.4定模小型芯加工工序 40第九章绘制模具装配图及相关零件图 41第十章结束语 42参 考 文 献 43致谢 44第一章绪论1.1 设计的目的和意义在社会中模具越来越占重要地位，如今需要大批的模具人才。为提升模具设计的水平，再一次了解计算机辅助设计，提升自身竞争力，本次三角衣架塑料模设计将会以一个起点为开始，然后将大学四年所学的知识融合起来，而且可以知道到塑料模具设计的流程，为其它设计提供模板。 本课题是用Pro/E软件进行的模具设计，Pro/E是计算机辅助设计这一抽象概念的一个例子，我们可以知道利用三维软件进行模具设计的具体流程。平常课本上学到的都是一些书本知识，怎么将其应用到生活中呢？所以，三维软件的应用融合到整个设计流程中，不管是零件的分模还是系统结构的设计，包括了理论知识与生活的有机结合，这不但有利于模具知识水平和软件的应用技能的提升，并且在老师指导下，经过查找资料，大大培养了分析问题、处理问题等综合能力。3沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章塑件塑件成型工艺分析第二章塑件成型工艺分析2.1 塑件的使用要求衣架作为日常生活用品的物品，使用时应安全和无毒，不容易破坏等特点和价格合理；并且，作为承有一定重量的物品在高处摔下时不容易摔坏，表明了零件所用的材料要有十分的刚度和强度。2.2 塑件的材料分析从2.1中可以得出，并且考虑到本零件价格的原因，所以决定使用ABS工程塑料。ABS塑料是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种原料为单体经过融合的一种热塑性塑料，所以拥有三种性能，让其拥有了极硬的优点。ABS塑料没有毒，而且很安全，其特点如下：结构特点：线性结构非结晶型使用温度：小于70化学稳定性：相对稳定性能特点：有着一定的耐磨性、耐寒性、耐油性，有一定的机械强度等，用ABS成型的塑料有着比其他的物品更多的优点。但是缺点就是不耐热，容易受湿气影响，与此同时受气温影响会变脆。成型特性：一般的流动性，吸收水分的能力强，所以在成型前原料要进行干燥处理，因为塑料的脱模性不是太优良，零件上的脱模角度稍大。如果使用出力过大机械加工时塑件表面往往出现白色样子。结论：经过分析我们得出，本设计适合ABS塑料，并且其成型性能十分好，适合用注射方法进行设计，当是成型前要对零件进行干燥。2.3 塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析图1所示为三角衣架装配图，其厚度为3mm。图1 塑件零件图2.3.1 塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸要求一般是基本要求和适合生产要求，所以选择比较低的精度就可以适合生活的要求，根据GB/T 144861993，按MT5级塑料件精度来定公差值。2.3.2 塑件的表面质量分析该零件是用来晾晒衣服，要求是表面光滑，所以塑件不应该有毛边、倒刺。但是提高了表明质量，这样成本也会增加，根据零件的使用要求和成本限制，塑件外表面的粗糙度取Ra1.6，但是内表面没有什么要求。与此同时，对于成型塑件外表面的型腔表面粗糙度定为Ra=0.8，模具内表面的大型芯表面粗糙度定为Ra=3.2。2.3.3 塑件的结构工艺性分析由图一可以观察出，该塑件的外形是三角状，他的整体结构十分简单，壁厚为2mm，但是有些地方不是这个厚度但是不影响，该零件属于厚壁，大大减少了塑料填充型腔时的阻力和零件收缩时的均匀性。零件的整体结构适合，大小尺寸适中。该零件中，环形处大致排有3方孔，完成后结构清晰，孔型长度方向的大致改动要均匀，他的角度适中，用电火花成型加工它的主体结构。该零件挂钩处分布着加强筋，详细分析后，模具结构设计中这里必须要要设计成强脱的方式，而且要对其进行校对。ABS的缺点为脱模性不是很好，此塑件中，该零件的脱模斜度大致设计成3，但是值得注意的是该结构容易损坏。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章选择成型的设备和编写模塑工艺的参数第三章选择成型的设备和编写模塑工艺的参数下图是根据要求绘制了三角衣架的图形，建模后得到了衣架的大执形状，分型面面积等数据之外，这个模型也是分模时的参照模型。图2 塑件的Pro/E模型3.1 该衣架的重量和体积建模完成后可以用软件进行重量和体积的查看： (3-1) 取ABS材料的密度，于是可算得单个塑件质量为： (3-2)3.2 对于零件型腔数量确定因为该塑件为一般生活用品，所以要大量生产，但是由于尺寸和大小的限制，以及加工因素，决定模具选用一模两腔结构。46沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章选择成型的设备和编写模塑工艺的参数3.3 浇注系统凝料的估算零件浇注系统的凝料体积，可以算为塑件1倍。考虑到模具一模两腔的结构，系统中的凝料很少，因此注射量为： f (3-3)3.4 注射机的选用及其技术参数根据上面估算出注入的塑料体积，于是有： (3-4) 根据数据得出注射机的主要技术参数： 表2 XSZY125注射机主要技术参数技术参数值标称注射量/125螺杆直径/mm42注射压力/MPa150注射行程/mm160螺杆转速/（r/min）10140注射时间/s1.8注射方式螺杆式合模力/N最大成型面积/360模板最大行程/mm300模板最大厚度/mm300模板最小厚度/mm200拉杆空间/mm260360合模方式液压机械推出形式中心推出电动机功率/kW11喷嘴球半径/mm12喷嘴孔直径/mm4定位圈尺寸/mm100机器外形尺寸/m3.340.751.553.5 成型工艺参数塑件的工艺参数如下表: 表3 ABS塑料的注射成型工艺参数工艺参数规格预热和干燥温度/8085预热和干燥时间/h23料筒温度（后段）/150170料筒温度（中段）/165180料筒温度（前段）/180200喷嘴温度/170180结构直通式注射压力/MPa60100螺杆转速r/min30模具温度/5080成型时间/s注射时间2090保压时间05冷却时间20120成型周期50220后处理方法（温度/，时间/ s）红外线灯、烘箱（70，24）沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章模具结构方案的确定第四章模具结构方案的确定4.1 分型面位置确定为了让零件从模具里拿出来，模具必须有两部分，此分界面被称为分型面。由于分型面在实际操作中会受到各种因素的影响，在选择分型面时需要注意：分型面不可以影响外观。：分型时塑件要在动模一侧。：选择分型面时应考虑模具的加工制造。：同轴度高的产品，放在分型面的的同一边。：分型面应的选取应在料流末端，到时候有利于排出气体。三角衣架的分型面位置如下图3中的AA处。这种设计有利于排气和塑件的成型质量会较好。图3 分型面位置4.2 型腔数量的最后确定及型腔的排列形式多型腔模具应该使用平衡的布置，有利于塑件的成型。型腔数目为一模两腔，所以要排成直线。多腔模腔间距小于25mm，凹模模腔直接定在固定板上，这种设计模具很容易实现而且型腔的距离应该小一点，禁止流道冷料。因此现确定两型腔距离为35mm。模腔图如下。图4 型腔排布4.3 浇注系统的设计与计算4.3.1 主流道设计主流道一段大小合适的通道。它的形状尺寸和塑料流速和充模时间关系很大，若太大，就会导致涡流，使塑件的品质下降；若流径太小，造成成型困难，塑件容易产生飞边。设计主流道的要点：孔锥度应该取值为35度，太小太大都会造成成型困难；表面的粗糙度之间。主流道与分流道交汇处圆角R=13mm，减小阻力。主流道应该短一点，防止冷料回收。主流道与喷嘴交汇点制造成球形凹坑。主流道尺寸确定主流道的大小：估算为L=60mm。主流道小口长度：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=（4+0.5）mm=4.5mm。主流道的球面半径：SR=注射机喷嘴球半径+（12）mm=（12+1）=13mm。主流道锥角：取。主流道大口直径： (4-1)半球形的长度：取h=5mm。主流道大端角度数：取R=2mm。主流道的凝料体积 (4-2)主流道当量半径 (4-3)主流道浇口套形式因为主流道的小端口与注射机喷嘴摩擦，容易坏，随意两者应分开来。与此同时也便于选择好的材料进行设计。所以材料为T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC55HRC。为了禁止转，浇口套采用螺钉固定结构。大致形状如下。图5 浇口套、定位圈形状4.3.2 分流道的设计分流道的设计时基本原则为：分流道截面面积和长度尽量小。表面一般光滑即可，通常。设计流道时应该取小尺寸。分流道的布置形式根据上面分析，采用一级分流道，并且浇口和流道要装在定模一边。分流道的长度根据上面分析，可确定长度为。分流道的当量直径因为衣架很轻很薄，所以公式为： (4-4)同时，根据实际情况来看，计算结果与实际相差很大，所以。分流道的截面形状为了方便加工和凝料脱模，分流道需设计在分型面上并在定模一侧。因分流道很短， 热量散失是次要因素，为了便于加工，半圆形流道比较合适，表面粗糙度取。分流道的截面尺寸根据上面分析可得： (4-5)分流道的凝料体积 (4-6)确切的剪切速率 计算分流道体积流量： (4-7)（注射时间为t，根据查表可确定t=1.6s，下同）剪切速率： (4-8)由计算知，该分流道的剪切速率都处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。4.3.3 浇口的设计：浇口的作用很大，设计起来要十分小心。他可以让塑料快速的进入型腔。而且还可以冷却，封闭，预防里面塑料回流。该塑件的形状要求高，所以用矩形侧浇口，而且塑件比较小，充满型腔很快，为了避免出现裂纹，采用一个浇口。而且它的结构简单减少成本。一个从型腔边处进料，主要不容易留下裂纹。浇口尺寸的确定估算侧浇口深度：查看相关的资料，在根据壁厚，而且ABS材料的成型的系数n=0.7。得： (4-9) 查阅资料可知，材料的浇口深度为1.21.4mm之间，但是要保留一定的修模量，现取h=1.2mm。侧浇口宽度：由侧浇口的宽度计算公式可得 (4-10)(式中，A为凹模的内表面积，由Pro/E软件方便地测出为)侧浇口长度 根据分析取。进一步校对侧浇口剪切速率浇口当量半径 根据截面面积一样得： ，即 (4-11)计算浇口的体积流量 (4-12) 剪切速率计算 (4-13)经过分析计算得出该矩形侧浇口的剪切速度满足要求，尺寸满足要求。主流道剪切速率校核上面分析后得出了分流道尺寸和浇注系统的体积，所以主流道的剪切速率也进一步确定了。关于主流道体积流量的计算： (4-14)关于主流道剪切速率计算 (4-15) 由上面可以得出，主流道熔体的剪切速率满足设计要求，尺寸也符合。 图6 浇注系统与塑件的三维模型4.4 成型零件结构的确定4.4.1 凹模的结构设计为了方便加工和避免产生裂纹，所以将型腔直接在定模固定板上进行加工，把凹模结构为整体式，型腔周围的妨碍物做成定模小型芯，因此整体式凹模的模腔周边会分布很多的孔，如图7所示。 图7 整体式凹模4.4.2 凸模（型芯）的结构设计分析塑件的结构后，可以得出该塑件的型芯为：一个是动模大型芯，通过分析得出大型芯让各位整体式就会很不方便，所以考虑用组合、直通式外形结构，把其与中部型芯分开进行加工，为了方便固定，中部型芯非成型部分必须制造成阶梯圆柱形式；另一个是定模的小型芯，将其嵌入定模内部。对于中部型芯一定要防止转，相对于其成型轮廓有对应的位置，所以确定用圆柱销防止转。各型芯形状如下图8示。图8 大型芯、中部型芯、小型芯4.5 排气与引气系统结构的确定注意的是塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出各部分零件里的空气及凝固产生的一些挥发气体。要是型腔内有气体的话，会造成在塑件上形成气泡，还会有可能损坏塑件，与此同时气体有可能降低充模的速度，因此必须考虑排气的问题。这个设计里结构简单，所以型腔内气体应该很少。根据对塑件形状大小分析最后要在分型面上填充，所以我们这时候可利用分型面进行排气处理，这样就可以保证工件的品质。4.6 冷料穴与拉料杆的设计冷料穴的作用为是抓住“冷料”，预防其影响工件质量；拉料杆的主要作用为主流道冷料穴在开模时把主流道的凝料拉出。根据以上分析，主流道冷料穴应该用Z形，其圆柱体直径一般用比主流道的大端直径大13mm，所以冷料穴直径取D=9mm。下图反应了冷料穴大小确定及与模板之间，拉料杆的关系。而且分流道很短，所以无须设有分流道冷料穴。图9 “Z”型拉料杆及其配合4.7 侧凹部分的处理该塑件中部发布着加强筋，如图10，位于内表面面积很小，斜顶等结构是行不通的。因此该处只能强脱模。目前对强脱结构的尺寸进行校对，看是否满足强脱的要求。图10 侧凹结构尺寸根据分析： 因此，侧凹尺寸合理，强脱处理在这个位置可以。4.8 模具结构形式的确定塑件只有一个分型面和而且使用侧浇口，塑件体积很小，所以模架为中小型两板模的大水口模架，因为成型塑件的动模大型芯采用的是直通式结构，所以模架中还要增加一块垫板来做支承，而且通过垫板在背面用内六角螺钉拉紧。考虑塑件的形状、高度、壁厚等，决定选用推杆推出方式实现塑件脱模。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章主要零部件的设计计算第五章主要零部件的设计计算5.1 成型零件工作尺寸计算该零件的尺寸要求不是很严格，不用标注公差。在实际操作中对于公差的尺寸则按模具的经济制造精度进行考虑。所以也对塑件的零件也这样处理，公差按经济制造精度取得，并且配合要求的成型尺寸按配合精度进行设计。 表4 型腔成型尺寸类型塑件上的尺寸（mm）计算公式制造公差收缩率Scp%计算结果（mm）型腔径向尺寸104：IT7级精度Scp%=0.55%186.17SR8.545其它R25：IT7级精度Scp%=0.55%R85324.28.518R0.5R1高度尺寸12：IT7级精度Scp%=0.55%型腔凸块尺寸5：IT7级精度Scp%=0.55%6 表5 各型芯成型尺寸类型塑件上的尺寸（mm）计算公式制造公差收缩率Scp%计算结果（mm）型芯径向尺寸1.5：IT7级精度Scp%=0.55%4SR3.7SR36.5104：IT6级精度Scp%=0.55%18R4.97894.2516.2：IT7级精度Scp%=0.55%14.16SR6.545R5.255型芯高度尺寸1：IT7级精度Scp%=0.55%2其它R23：IT6级精度Scp%=0.55%R6：IT7级精度Scp%=0.55%5385.2 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算在实际操作中，型腔主要受型腔压力，所以型腔要足够的硬。而且当型腔各部分厚度不达标时，型腔内部应力大于许用应力时，将会破坏型腔。并且刚度达不到一定时也会破坏。所以要进行刚度和强度计算。5.2.1 凹模侧壁厚度计算根据塑件的尺寸大小，型腔的壁厚为： (5-1)各参数取值如下分析：型腔的尺寸大概为： （长），（宽），（深度）。因为，所以=0.6； ； (5-2)E为模具材料的弹性模量，为；为许用变形量， ； (5-3)P为最大压力，大致可以取为为2030MPa，因为塑件要求的精度不是很高，所以最大压力为30MPa。(在实际生活中，凹模做成整体式，所以壁厚为)5.2.2 凹模底部厚度计算根据刚度公式有： (5-4)式中，但是要根据实际情况来分析；因此，实际设计中也要保证。5.2.3 动模垫板厚度计算通过以上分析在结合型腔的结构分析，所以可以得出动模垫板的厚度： (5-5)注意在计算公式中：动模垫板刚度变形量: ； （5-6）动模垫板长度；A 投影的面积，通过计算可得一个型芯的投影面积： 两个型芯的投影面积就： （5-7）注意：计算得出，动模垫板太厚会导致模具太重，所以动模垫板底用2根支承柱支撑，支承柱的尺寸为直径25mm，长度为70mm，支承柱与模具中心分布，动模垫板厚度可减少为： （5-8）最后考虑到支撑柱与模具的影响，所以可以现取垫板厚度为：。5.3 标准模架的选择根据分析计算以及实际情况因为福踏板被广泛使用，所以标准模架的就用FUTABA_2P。5.3.1 模架的确定模架的选择采用经验公式估算：推板宽度满足：，查FUTABA_2P标准可取得，对应标注模架宽度W=300mm。复位杆的直径d=25mm。复位杆在长度方向的间距须满足：，查FUTABA_2P标准可得，对应的标准模架的长度L=450mm。故现决定采用FUTABA_2P标准中型号为SA型标准模架，规格为WL=300450mm。5.3.2 各模板尺寸的确定A板尺寸：根据以上分析取A板厚度为50mm。B板尺寸：B板取为35mm。C板尺寸：C板高度尺寸可按：垫块=推出行程+推杆固定板厚度+推板厚度+（5-10）mm=16+20+25+（5-10）mm=(66-71)mm,初步选定C为70mm。注意：上面分析计算只是一个估算过程，真正的尺寸确定还要根据实际的情况来定夺，所以个尺寸还要考虑实际的情况以及成本的限制。图11 模板各尺寸5.3.3 导柱长度确定因为导柱长度一个比型芯端面高出57mm。该设计里，型芯高度为28mm,所以导柱长度为69mm。进一步结合实际得出长度为72mm。5.4 脱模机构的设计与计算脱模机构的设计一般有如下要点：塑件滞留于动模侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。因为塑件缩小是与型芯过紧所以推出里要靠近这里。外观合理便于制造。5.4.1 推出方式的确定根据分析，采用推杆推出的脱模机构可以使设计更为简单，而且经过分析计算的话，认为中国方法使得设计更为简单便捷。5.4.2 脱模力的计算塑件在成型时会收缩所以要包紧力，而且还要克服大气压力。动模大型芯脱模力计算：分析得出，三角转换为矩形计算合理。设等效矩形的一边长为，通过Pro/E绘图软件测得三角形型芯最大截面处的面积为，于是根据面积相等关系有。所以等效矩形的另一边长为已知量求出后，现在就可以用公式进一步估算脱模力了。根据，于是塑件可视为薄壁塑件，根据公式可计算该部分的脱模力，有： （5-9）其中，E是材料弹性模量（MPa），查表确定值为；S是塑料平均收缩率，； L是被包型芯的长度（mm），为；是脱模斜度，此处；是ABS材料与钢材的摩擦系数，；是塑料泊松比，；一个无因次数，。注意：因为该型芯对应三角衣架的部位有通孔，不存在大气压的影响，所以面积A=0。中部小型芯脱模力计算：中部小型芯大端脱模处的直径为14mm，因为，此处视为圆形厚壁塑件。应用公式有： （5-10） （5-11） （5-12） L=16.3mm注意：因为此处型芯对应的塑件部位也有通孔，所以A=0。单个塑件的总脱模力 （5-13） 5.4.3 推杆尺寸确定及校核圆形推杆直径的估算由公式得： （5-14）其中，安全系数； 推杆长度（初步估算值）； F为单模腔总脱模力，为2795N； 推杆数量n=9； 推杆材料的弹性模量。注意：在实际操作中，推杆直径要比计算结果大一些，一下所以现取为。然后为了安全起见，还应对其进行校对。若推杆材料选T8A，于是根据强度条件有： （5-15）所以能满足要求。推杆固定及与模体的配合这里我们使用推杆固定板固定，与此同时顶杆与塑件接触处均为平面，所以推杆不要安置止转系统。因为推杆和模体的配合为H8/f8，其长度一般为直径的35倍，推杆端面应该比塑件成型表面高出0.050.10mm，推杆对于固定板是浮动的，图13是尺寸的关系。图12 推杆及其配合推杆的布置因为平稳性的要求，所以布置如下图13所示。图13 推杆的布置5.5 模具冷却系统的计算5.5.1 冷却介质本设计里温度不可以太高，温度太高会造成塑件的损坏，与此同时因为成本原因，因此采用常温水进行冷却工作。5.5.2 冷却系统计算单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W塑料制品的体积 （5-16） 塑料制品的质量 （5-17） (，所以注射周期）由此得每小时注射的次数：N=(3600/20)次=180次。单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量： （5-18）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量查表知ABS的单位热流量的值的范围在，故取。计算冷却水的体积流量设冷却水道入水温度为，出水口的水温为，取水的密度，水的比热容。则根据公式可得： （5-19）确定冷水路的直径d：根据，通过查表可确定模具冷去水孔直径为10mm。冷却水在管内的流速： （5-20）求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h：因为平均水温为23.5度,查表可得（按插值法确定）,则有： （5-21）计算冷却水通道的导热总面积A： （5-22）计算模具所需冷却水管的总长度L： （5-23）冷却水路的根数 设每条水路的长度为300mm，则冷却水路的根数为： （5-24）注意：因为要考虑实际条件的影响因此要进行一系列调整，调整结果为d=8mm。5.5.3 水路的布置形式下面两幅附图（14、15）分别为模具上定模和动模的水路布置示意图: 图14 定模水路布置图15 动模水路布置注意：要考虑到漏水的影响，所以要使用“O”型密封圈进行密封。用带螺纹的管塞对水路端部进行密封。第六章注射机有关参数的校核6.1 注射量的校核现在可进行注射量进行校核了：塑件连同浇注系统的实际总体积: （6-1） 显然,校核合格。6.2 注射压力的校核查表可得，用ABS材料制成的塑件为注射压力为90120MPa，注射机的公称注射压力为150MPa,进一步得出： ，故注射机压力满足要求。6.3 合模力校核单个塑件投影面积为。单边流道凝料在分型面上的的投影面积。根据流道定出的尺寸有：达到A的体积为。塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积，有： （6-2）模具型腔内的胀型力 （6-3）注意：该注射机的公称锁模力为,锁模力安全系数为，这里取，则有：。所以，注射机锁模力合格。6.4安装部分相关尺寸的校核模具平面尺寸 根据以上分析300450mm260360mm，故满足要求。模具高度尺寸 245mm处厚度适中，满足要求。模具定位圈直径为100mm，满足要求。6.5 开模行程的校核模具的开模行程： （6-4）其中=塑件的高度，=塑件被推出距离。满足设计要求。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第七章模具的建模过程第七章模具的建模过程根据以上分析后，接下来我们利用三维软件进行衣架的实体建模过程。7.1 三角衣架模型创建第一步，进入软件后，先确定尺寸以及用拉伸命令拉出一个正三角形。然后用倒圆角命令，导出圆角，接下来用旋转命令做成固定挂钩的圆柱，然后用抽壳命令，就可以得出下图的图形。图16 塑件大致外形下一步就是绘制出塑件表面的长方形的凹槽，在拉伸的草绘中，我制作了下图，下图是使用一次拉伸命令后的结果。 图17 方孔切出当拉伸出长方形后，因为该表面凹槽是线性排列的，所以要利用阵列命令，一下图中红色部分作为起始值，并输入合适的数据，按确定后就会绘制出下图的形状。图18 方孔阵列对于塑件上的其他部分的形状，可以用拉伸的命令进行操作，然后在进行倒圆角命令，就可以绘制出图形。7.2 衣架的分模步骤 单击图标，调入2个衣架模型，然后单击图标调整比例，之后再单击图标，自动生成下图的模型。 图19 工件毛坯创建下一步就是绘制分型面，单击图标，进入分型面创建的环境，然后用合并，复制，填充命令，创建出了主分型面，如下图20所示。图20 主分型面生成注意：之后经过多次的拉伸、合并命令，创建出中部型芯和定模小型芯的分型面。图21 定模小型芯分型面图22 中部型芯分型面接下来退出分型面命令，单击图标，用分型面把绿色工件毛坯分成几个小部分：中部型芯分型面定主分型面模小型芯分型面。此时点击抽取命令，然后选择列出的所有体积块，按确定导出实体。根据分析计算出浇注系统尺寸，最后应用铸模命令，创建出铸件。分模的最终结果如下图24所示。图23 分模爆炸图最后根据设计要求，还要对零件各部分进行调整。对其结构进行修改。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第七章模具的建模过程7.3标准模架的导入图24 模架定义界面模具尺寸确定后，三维软件分析计算后一套标准的模架就产生了，如下图所示： 图25 标准模架生成接下来在模架生成的基础上，点击装配命令，将衣架模型导入到模架中，然后对模板结构做一系列的必要修改。最终的模具结构如下爆炸图所示。 图26 模具爆炸图沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第八章成型零件的加工工艺设计第八章成型零件的加工工艺设计零件结构设计完后，就可以进行加工工艺的编写（零件图下图所示）。8.1 动模大型芯加工工艺动模大型芯确定三角形，材料用锻件，加工工艺如表6: 表6 动模大型芯加工工艺序号工序名称工序内容1备料毛坯尺寸160145482热处理退火：HB180220；调质：HRC28323铣削铣毛坯上下表面，到尺寸45.54平面磨削磨上下面到尺寸到要求5数控铣钻中间孔为钻通；并铰孔到要求，铰孔深度为7；钻推杆孔钻通，并铰孔至符合要求，铰孔深度为16；铣顶面周边的圆角到要求，铣削深度为8；工件翻面，扩中间孔和孔到要求；钻推杆孔到要求，深度为30；并钻底孔到要求；6线切割切割侧边外形到符合要求7电火花打顶面周边9个凹槽到要求8钳工划线，钻5个水孔到要求；攻丝，攻水孔端口螺纹丝到要求；并攻丝孔到要求；用砂纸打磨成型表面和线切割表面，达图样要求。8.2中部型芯加工工艺 中部型芯形状为圆柱，其加工工艺如表7： 表7 中部型芯加工工艺序号工序名称工序内容1备料毛坯尺寸2热处理退火：HB180220；调质：HRC28323车削车外圆到要求；并车外圆到要求4电火花加工出型芯头部各成型表面到要求5平面磨削将其与动模大型芯装配后磨平大端底面到要求6钻削与大型芯装配后配钻出圆柱销钉孔到要求7钳工打磨成型表面到图样要求8.3 整体式凹模加工工艺从定制的标准模架上取下的A板是整体式凹模的坯料，其加工工艺如表8： 表8 整体式凹模加工工艺序号工序名称工序内容1备料标准定模板，已备好加工基准2数控铣钻孔，钻通型腔周边型芯配合孔和与浇口套配合孔（）的穿丝孔
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