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1出8 冲水 手柄 注塑 模具设计

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附件4毕业设计(论文)任务书系别：机械工程系学生姓名： 学号： 年级专业： 指导教师姓名： 职称：讲师题 目冲水手柄注塑模具设计毕业设计（论文）的任务（包括目的要求、技术要求、工作要求、时间安排等）毕业设计任务：任务：在分析某卫浴产品冲水手柄实体的基础上，对其进行模具结构与制造工艺设计。 产品名称：冲水手柄产品数量：20万件进度安排及完成时间 （1）2010年2月1日-3月30日，学生查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告，完成外文文献翻译。（2）2010年3月31日-5月20日，进行毕业设计。其中，4月上旬，进行毕业实习，撰写实习报告。（3）2010年5月20日-25日，评阅老师评阅论文。（4）2010年5月25日-29日，毕业设计（论文）答辩。毕业设计（论文）主要内容（包括题目性质、来源，研究目的、内容等）毕业设计的目的（1）通过毕业实习和毕业设计，完成从产品三维建模、模具设计、成本核算、模具制造工艺规划等过程，强化专业理论知识和专业技能，全面提高独立分析问题、解决问题的能力。（2）培养理论联系实际的工作作风和严肃认真的科学态度；培养调查研究、查阅文献资料和表达展现等综合技能。毕业设计要求本课题要求学生根据卫浴件中冲水手柄产品实体的尺寸和有关参数，测量产品尺寸，分析其材料，并针对性地设计完整的塑料模具，再此过程中掌握注塑模的设计步骤及其设计要点，并具备相关的机械设计方面的知识等。在分析零件材料、测量得到零件的实际尺寸和参数的基础上，通过检索、收集和整理模具设计及制造的有关资料，确定整体设计方案，进行工艺分析和工艺设计，选择相关设备并设计相应模具，最终生成能切合实际的、较完整的模具总装及部分零件图纸，并写出设计说明书。要求：（1） 方案论证充分；设计、计算准确； （2） 条理清楚、文理通顺、用语符合技术规范；（3） 能针对工厂的实际情况进行模具设计；（4） 进行必要的校核计算；（5） 如条件许可，最好能进行模拟工件成形过程；（6） 工艺合理、技术先进，同时要便于加工制造、工作可靠且经济实用；（7） 应贯彻国家和行业的有关标准。毕业设计结束后，能进行一般难度的塑料模具设计。主要参考文献1 李建国.注射模成型零件工作尺寸计算方法分析J.模具工业，2003（11）：38-41.2 骆志文.注射模冷却时间计算分析J.模具工业，1994（3）：29-34.3 宗殿瑞.热流道注射模中充模力的计算J.模具工业，2001（7）：34-36.4 艾方.精密注塑模具J.模具技术，1993（5）：67-71.5 袁中双，李德群.注塑成形的流动平衡分析J.模具技术，94（1）：12-16.6 申长雨.注射模保压过程的数值模拟和塑料的收缩分析J.模具工业，2001（5）：48-52.7 郑生荣，辛勇.注射工艺参数的快速确定方法J.模具工业，2003（12）：9-37.8 张沛，陈家庆.注射模温控系统的设计计算J.模具工业，2001（2）：37-40.9 德E林纳P恩格著，吴崇峰主译.注射模具130例M.北京：化学工业出版社，2005.10 黄天佑.材料加工工艺M.北京：清华大学出版社，2004.11 美T.A.奥斯瓦德，L.特恩格，P.J.格尔曼著，吴其晔等译.注射成型手册(S).北京：化学工业出版社，2005.12 德F约翰纳伯著，吴宏武等译.注射成型机使用指南M.北京：化学工业出版社，2004.13 蒋继宏，王效岳.注射模具典型结构100例M.北京：中国轻工业出版社，2000.14 区英鸿，塑料手册S.北京：兵器工业出版社，1991.15 塑料模具技术手册编委会.塑料模具技术手册S.北京：机械工业出版社，2001。指导教师签字: 年 月 日注：表格不够填写可另续页。 注射成型CAD/CAE/CAM集成系统中国，华中科技大学，袁中双， 李德群，陈兴，叶翔高，高先科和肖景容著本文描述的是一个CAD/CAE/CAM集成系统。在 CAD/CAE阶段，注塑件的图纸可与模具零件交互转换，同时，根据用户需求，可以进行机械检验、运行平衡分析、流动分析及冷却模拟。在CAM阶段，能够生成线切割或铣床刀具路径的数控磁带。实践表明：该系统是模具设计与制造的有用工具。注射成型是当今工业最重要的聚合物加工方法之一，在复杂零件的大批量生产中，它具有以低成本获得高精度的优点。在相当长的一段时间里，经验、直觉与反复试验已成为模具设计、制造及成型操作的关键因素。而这些方法已越来越低效且其成本也越来越高，尤其是当其应用于大型零件和高精度零件或新型聚合物的注射成型加工。而现在，大部分这些问题已通过结合CAD/CAE/CAM的最新技术进展成功的解决了。近年来越来越多注射成型中的CAD/CAE/CAM集成系统已被研发并被传递到了西方工业国家，如美国AC一Teeh公司的C一M3.1，德国IKV公司开发的模具计算机辅助设计软件，加拿大McCill大学的MCKAM和澳大利亚MoldFlow公司开发的二维流动软件。通过使用这些软件包，注射成型零件的生产力及其数量能够提高，同时也缩短了其启动时间。自1980以来中国的注射成型CAD/CAE/CAM技术已取得了飞速发展. 我国作为这一领域的先驱，已经学习和开发注射成型CAD/CAE/CAM技术多年。 通过五年的发展和实践证明，一个注射成型CAD/CAE/CAM集成系统HSC-1.1，已被开发并且成功的被许多工厂所采用。系统描述HSC- 1.1是建立在个人电脑如PC386和PC486上的。其理想的内存大于等于4 MB，而其外部存储容量超过100 MB。图1所示为HSC - 1.1的软件要求。该系统是在操作系统II（OS/ 2）或MS - DOS环境下开发和运行的。在该系统中AutoCAD 10.0只作为一个图形编辑和绘图软件。编程采用的是标准Fortran语言和AutoLISP 77。除了几个图形驱动程序外，计算机中所有系统的软件是独立的，以确保该系统有较好的可移植性.如图2所示。HSC- 1.1集成了9个基于用户需求的设计功能模块。系统中的所有模块都是由一个名为控制面板或控制菜单的主控程序监控。用户可以通过控制面板命令显示在屏幕上的菜单来调用任何模块。而数据以数据文件的形式自动的从一个模块交换到另一个模块中。图3所示为HSC - 1.1数据流程图。HSC-1.1软件要求图2 HSC-1.1功能模块HSC-1.1数据流动表CAD功能模块CAD模块的任务是高效的把注射成型零件的图纸转换成模具零件图纸，并为模拟和数控模块提供所需数据。由于复杂型腔，一个曲面造型程序已包络在图形输入中了。故平面，曲面和双三次曲面可以轻松地创建。曲面的点坐标可由零件图尺寸和先前输入点坐标的程序来计算。当零件图纸的表面一个又一个的创建时，零件的尺寸通过互动尺寸将转换成型腔和型芯，而型腔和型芯的数据都将被记录下来作为为模具设计和模拟用。一种由中国人民共和国机电部发出的包含10种模具标准件套的据库已经设立了。每一套模具类包含13系列。因此，有31150套模具组合完全在数据库中。一旦腔布局确定，所有的标准模具零件可以通过互动尺寸自动选择。该系统为用户设计热流道系统，编辑型腔和型芯结构，布置顶针脚和冷却水道提供了一个功能组。最后能够生成所有的模具零件图，包括动模装配图，定模装配图和模具总装配图。图4所示为上海第九无线电厂生产的彩电开关插座的模具装配图。模具总装图CAE功能模块CAE模块包括CAD与CAE模块间的界面，模板的机械检验，运动平衡分析，流动和冷却仿真。在这些CAE模块的帮助下，模具结构设计得到了改善，同时我们能在模具制造前解决注射成型零件在注射过程中可能出现的缺陷，如降解、注射量不足、熔接痕位置不当。 通过CAD与CAE模块间的界面读取型腔的几何模型及在CAD前一阶段制成的可自动生成有限元网格模型的送料系统。用户使用该界面，还可以选择聚合物，冷却液，模具材料和设置如注射温度，注射时间，冷却液温度等成型工艺条件。该界面从数据库中读取材料的属性数据，并将网格结构、材料性能及成型工艺条件写入作为如下介绍CAE模块输入的数据文件中。目前，该系统使用二维有限元法（FEM）来分析模板的强度及其一个典型的模具截面的刚度。而基于三维有限元法的分析程序也正在开发中。为了保证在一模多腔生产中获得同等质量的注射成型零件，每个型腔应在相同的压力和温度下同时填充。这就要求浇注系统是平衡的。在HSC - 1.1中其平衡能够通过调整流道尺寸和用户初步设计阶段设计的最不可能平衡的浇口的尺寸来获得。流体模拟程序是该系统中最基本且最有用的分析之一。型腔流体控制方程能够通过将经典赫尔萧流扩展至非弹性流体中来获得。非牛顿流体在非等温条件下： 其中P，T表示熔体压力和温度， 分别代表熔体的粘度和剪切速率; - 表示了Z的平均偏导数，p, Cp和 K，分别表示熔体的密度、比热和导电率;同时b表示的是半板厚度。因为注射成型零件的厚度尺寸通常比其模具A、B板的厚度小的多，故在解决此问题时，我们采用了一种强大的数值方案，即采用有限元与有限差分混合法。在该方案的实施过程中，平面统筹以有限元法来描述，同时，塑件壁厚方向的变量分布和时间导数是以有限差分来表达的。我们采用体积控制法推导出了有限元法及跟踪了熔体前端的流动。通过使用该流动仿真，用户能够获取如压力、流速、温度分布、总压降及夹紧力等对送料系统设计和优化工艺条件很有帮助的信息；此外，用户还能够通过改变浇口的数量和位置来促进型腔的填充并获得最佳的流态。冷却模拟包括三维稳态和瞬态冷却分析。三维稳态冷却分析采用的是边界元法（BEM）。型腔表面建模，冷却线和外部表面公式已经建立并证明是可靠和有效的。基于稳态冷却仿真，三维瞬态冷却仿真已经研制成功。一种新的边界元法已通过此模块，以消除数值机构一体化。有了这个组件，用户可以计算腔与道之间的换热，减少了冷却时间并降低了模具与注塑成型零件表面的预热温度。 CAE模块的所有执行结果可以以等高线图，阴影彩色图像和各种曲线图动态显示，以帮助用户提高他们的设计效率。CAM功能模块刀具路径的创建基于前述CAD阶段绘制的型腔和型芯的几何模型。对于数控线切割机床和数控铣床，其刀具路径的数控磁盘是通过使用后置处理来生成的。目前，仅有数控线切割的功能在实践中有采用。而我国工厂通过使用HSC-1.1系统已设计和制造了许多注射模具。结论HSC-1.1是一个集成CAD/CAE/CAM的注射成型系统。除少数图形驱动器程序外，计算机系统的其他所有程序是独立的。这就确保了系统良好的可移植性。同时，系统模块化结构，也保证了系统中每一个模块具有良好的延展性及维修性。实践表明：HSC-1.1是一个强大的模具设计和制造工具，它可以帮助工程师以较低的模具成本获得较好的模具质量。因此，HSC-1.1在模具行业中的运用已越来越广泛了。References1 WANG, K. K. : Polymer Plastics Technology Engineering, 1980, 1, p.752 MENGES, G.: Plastics Engineering,1983, 8, p.373 KAMAL, M. R. etal.: Application of computer aided engineering in injection moulding (Hanser Publisher, 1987,p.247)4 AUSTIN, C: Application of computer aided engineering in injection moulding(Hanser Publisher, 1987, p. 137)5 WANG, V. W., Ph.D. thesis, Cornell University, 19857毕 业 设 计中文题目：冲水手柄注塑模具设计英文题目：Injection mold design offlush handle系 别：专 业: 年级班级：姓 名：学 号：指导教师 职 称： 毕业设计（论文）诚信声明书本人郑重声明：在毕业设计（论文）工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范；我所提交的毕业设计（论文）是本人在 指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计（论文）中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计（论文）中加以说明；在本人的毕业设计（论文）中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。本设计（论文）和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。学生签名： 年 月 日目 录摘 要1关键词11 绪论21.1 前言21.2 国内外现状分析及比较21.3 塑料模具的发展趋势31.4 设计思想32 塑件成型工艺分析32.1 塑件（冲水手柄）分析32.1.1 塑件的结构及成型工艺性分析32.2 热塑性塑料（ABS）的注射成型过程及工艺参数42.2.1注射成型过程42.2.2 ABS的注射工艺参数。52.3 ABS的性能分析52.3.1 使用性能52.3.2 成型性能52.3.3 ABS的主要性能指标52.4 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施62.4.1 缺陷62.4.2 消除措施63 拟定模具结构形式63.1 分型面位置的确定63.1.1 分型面对选择原则63.1.2 分型面选择方案73.2 确定型腔数量及排列方式73.3模具结构形式的确定74 注射机型号的确定84.1 所需注射量的计算84.1.4 塑件质量、体积浇注系统凝料体积及所需锁模力的计算84.2 注射机型号的选定94.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核94.3.1 型腔数量的校核94.3.2 注射机工艺参数的校核104.4 安装尺寸校核114.4.1 喷嘴尺寸114.4.2 定位圈尺寸114.4.3 最大与最小模具厚度校核114.4.4 开模行程和推出机构的校核114.4.5 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核115 浇注系统的设计115.1 主流道的设计125.1.1主流道各尺寸计算125.2 主流道衬套形式125.2.1主流道剪切速率校核125.3 分流道设计135.3.1分流道的布置形式135.3.2 分流道长度135.3.3 分流道形状、截面尺寸以及凝料体积135.4 浇口的设计155.4.1 浇口类型和位置的确定155.4.2 浇口尺寸的确定165.5 冷料穴的设计175.5.1主流道冷料穴的设计176 成型零件的设计176.1 成型零件结构设计176.2 成型零件钢材选用186.3 成型零件工作尺寸的计算186.3.1型腔径向尺寸计算186.3.2 型芯径向尺寸的计算206.3.3 型腔高度尺寸的计算216.3.4 型芯高度尺寸的计算226.4 型腔零件强度、刚度的校核236.4.1 型腔侧壁厚度校核236.4.2 型腔底板厚度的校核247 模架的确定257.1 各模板尺寸的确定257.1.1 A板尺寸267.1.2 B板尺寸267.1.3 定模座板267.1.4 垫块267.1.5 动模座板267.1.6 推板267.1.7 推杆固定板278 合模导向机构的设计278.1 导向机构总体设计278.2 导柱设计278.3导套设计289 推出机构289.1 脱模力的计算2810 排气系统的设计2911 温度调节系统设计2911.1 加热系统2911.2 冷却系统2911.2.1 冷却介质3011.2.2 冷却系统的简略计算3012 典型零件的制造工艺3112.1 塑料模成型零件的加工工艺3112.1.1 塑料模成型零件的加工工艺要求3212.2典型零件制造工艺编制3312.2.1 成型零件工工艺流程及加工阶段划分3313 模具的装配3713.1 塑料模具装配过程3714 模具的备料清单和网络周期3714.1 模具非标准件备料清单3714.2 模具标准件备料清单3814.3 网络周期图3914.4 模具的生产过程3915 模具成本的估算3915.1 材料费用3915.1.1 从产品形状需要了解与材料费用相关的三部分4015.1.2 估算模具材料费用4015.2 加工成本4015.2.1 经济加工机床的选择4015.2.2 加工成本核算4115.3 其他费用4115.3.1生产管理4115.3.2 利润4115.3.3 税金4116 结论41致谢43参考文献44冲水手柄注塑模具设计 学 生： 指导老师： 【摘 要】：本设计根据实际的需要完成冲水手柄的注射模设计。该产品采用ABS塑料进行注塑成型,成型方式为一模八腔。该设计根据产品材料和结构特点，对产品进行了工艺性分析,选用了合理的注射成型工艺参数，确定了所需的和成型设备模具的总体结构,同时对模具的细节部分进行了结构设计和一些必要的尺寸计算和强度校核此外，论文还对分型面、浇注系统、脱模机构、成型部件和温度调节系统进行了分析设计，最终完成了产品的三维实体造型、二维零件图和装配图，以及加工工艺规程。【关键词】：冲水手柄，塑料模具，注射成型，注塑机，结构设计，工艺。Injection mold design of flush handleStudent： Tutor： 【Abstract】：The injection mold design of flush handle was completed according to the actual. The product is injection molded through ABS plastic, and the formation way were eight mold cavities. The design analyze the products process, determine the plastics process parameter and injection-molding machine, determine the molds overall plan ,analyze and solve the molds overall structure and each working parts concrete structure, and carry on some essential size calculation and intensity examination. In addition, the design also analyze the parting surface、the gating system、the mold emptier and the temperature control system, complete the three-dimension model and two-dimension assembly drawing of the product. Finally, the processing flow char of core. To here, the design have completed each work which was requested by the mold design.【Key words】：Flush handle，Plastic mold，Injection molding，Injection-molding machine，Mold design，machining processing2 毕业设计文献综述题目: 塑料模具的发展现状与前景系 别：专 业：年级班级：姓 名：学 号：指导教师：职 称： 塑料模具的发展现状与前景学生姓名： 指导教师： 1、我国塑料模具工业的现状中国经济的高速发展对塑料模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。由于近几年市场需求的强大拉动，中国模具工业高速发展。中国模具产量位居世界第三，一直以每年15%左右的增长速度快速发展1，但与发达国家相比，我国模具工业存在的问题是低档模具供过于求，中高档模具自配率只有总量的50%，供不应求。我国模具工业无论在技术上还是在管理上，与国外都存在较大的差距。特别在大型、精密、复杂、长寿命模具技术上，差距尤为明显。中国每年需要大量进口此类模具，在模具产品结构上。中低档模具相对过剩，市场竞争加剧致使价格偏低，降低了 许多模具企业的效益。而中高档模具生产能力不足，开发能力较弱，技术人才严重不足，科研开发和技术攻关投入少2。近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在以下几个方面:大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展和浙江，江苏、上海、安徽、和山东等地近几年也有较大发展。从未来发展机会来看，我国经济仍处于高速发展期，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。一方面是国内模具市场将继续高速发展，另一方面是国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势和跨国集团到我国进行模具采购的趋向也十分明显。因此，展望未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景美好，预计我国模具工业就爱你个在良好的市场环境下继续得到高速发展。行业结构调整和产业升级过程中机会与风险并存，如何抓住机会、规避风险是模具企业需要特别关注的3。2、塑料模具的发展水平与市场趋势近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势4：（1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位。要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。企业千方百计提高自己的适应能力、提高技术水准、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。（2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。（3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业5。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。（4）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。（5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。（6）发达工业国家的模具正加速向中国转移，其表现方式为：一是迁厂，二是投资，三是采购。中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展步伐。3、我国塑料模具存在的主要问题中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题。（1）发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。（2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。（3）大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够重视。模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。（4）供需矛盾短期难以缓解。近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。（5）体制和人才问题的解决尚需时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。5、现阶段模具发展展望在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，融入到国际市场中去，以促进中国模具行业的快速发展，有两方面应予以重视6：一是政府相关政策对促进模具工业的发展起着非常重要的作用。从国际上看，各国模具工业在发展初期都得到了政府的大力扶持。就中国实际情况看，应降低国内不能生产的进口精密模具生产设备的关税、执行好国家对部分专业模具厂的优惠政策等，通过政策引导作用可加快行业的发展和进步。二是随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。（1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。（2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。（3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。（4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。（5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。（8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10）模具标准化程度将不断提高。（11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。即，今后的模具，从结构设计、原材料选用、制造工艺及模具修复和报废，以及模具的回收利用等方面，都将越来越考虑其节约资源、重复使用、利于环保，以及可持续发展这一趋向。现阶段，在科学发展观指导下，国内塑料模具企业将进一步深化改革，下功夫搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来，模具工业必将得到又好又快的发展。参考文献10 洪慎章.现代模具工业的发展趋势及企业特征J.航空制造技术, 2003,(06) 11 薛啓翔.注塑模具实用技术. 北京：机械工业出版社，2006,1 12 赵昌盛.实用模具材料应用手册M. 北京：机械工业出版社，2005，6 13 李和平、吴霞.现代模具行业现状与发展趋势综述J. 2005，114 余银柱.注塑工艺与模具设计.北京：北京大学出版社，2005，1115 徐政坤.塑料模具设计与制造. 北京：化学工业出版社，2005，7 16 张六玲. 国内外模具工业的基本现状与市场预测J. 模具制造 , 2002,(01) 8附件5毕业设计（论文）开题报告填表日期： 系别（盖章）：机械工程系学生姓名： 学号： 年级专业： 指导教师姓名： 职称：讲师题目冲水手柄注塑模具设计研究目标与内容（包括基本内容、方案论证、设计思路等）一、目标：1.在分析冲水手柄零件实体的基础上，综合运用塑料模具设计、机械制图、公差与互换性与测量技术、机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造工艺等先修课程的知识，分析与解决冲水手柄的模具设计问题，进一步巩固，加深，拓宽所学知识。对其进行模具结构与制造工艺设计。 2.通过计算，CAD/PROE绘图和运用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料，进行冲水手柄的模具设计并最终完成冲水手柄的零件图，模具装配图，模具零件图及相关设计说明书。二、设计内容1.基本内容1) 设计准备：阅读设计任务书，明确冲水手柄的模具设计任务，准备设计资料及绘图工具。2) 冲水手柄模具总体结构的设计：主要包括塑件在模具中的成型位置，分型面和型腔数量的确定，浇注系统和浇口的设计，成型零件的设计，脱模推出机构的设计，合模导向机构的设计，排气系统和温度调节系统的设计和模架的选择、模具加工工艺及模具成本核算等。3) 装配图的设计：初绘模具装配草图，各部分的结构设计，协调好各零部件之间的装配关系，完成装配工作图。4) 零件工作图的设计：主要是绘制成型零件如（动、定模板及动定仁及型芯）绘制。5) 编写设计计算说明书：主要是整理和编写冲水手柄模具设计说明书。6) 设计总结及答辩：进行毕业设计总结，完成答辩准备工作。2.设计思路因所给冲水手柄零件的形状比较简单，无侧向凹、凸及侧孔和异型孔等且要求大批量生产并设计成一模多腔，故本设计采用的是单分型面注射模结构，浇注系统设计成非平衡式、浇口设计成矩形侧浇口并对浇口尺寸进行调节以实现浇注系统平衡。塑件的推出采用推杆推出机构实现，而推出机构的导向及复位则分别选用复位杆和弹簧来实现。3.方案论证通过实验及塑件成型工艺性分析确定冲水手柄材料为ABS，其外形采用电镀。因塑件的尺寸较小且精度要求不高，外形结构简单，又是大批量生产，通过计算确定采用一模8腔非平衡式布置，选用两板式单分型面注射模架。毕业论文（设计）工作安排计划1.查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告，完成外文文献翻译。2.进行毕业设计：设计方案论证与确定，完成建模、有关计算、设备选择，完成设计说明书草稿。3.毕业设计中期检查。4.完成模具装配图绘制，完成模具零件图的绘制，并进一步修正装配图，完成说明书正稿的编写。5.毕业设计末期检查。毕业设计答辩及修改定稿 学生签字： 2010年 03 月 12 日 指导教师签字： 年 月 日系部工作领导小组审批负责人签字盖章： 年 月 日注：表格不够填写可另续页。毕 业 设 计中文题目：冲水手柄注塑模具设计英文题目：Injection mold design offlush handle系 别：专 业: 年级班级：姓 名：学 号：指导教师 职 称：2010 年05 月23日毕业设计（论文）诚信声明书本人郑重声明：在毕业设计（论文）工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范；我所提交的毕业设计（论文）是本人在 罗宁 指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计（论文）中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计（论文）中加以说明；在本人的毕业设计（论文）中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。本设计（论文）和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。学生签名： 年 月 日目 录摘 要1关键词11 绪论21.1 前言21.2 国内外现状分析及比较21.3 塑料模具的发展趋势31.4 设计思想32 塑件成型工艺分析32.1 塑件（冲水手柄）分析32.1.1 塑件的结构及成型工艺性分析32.2 热塑性塑料（ABS）的注射成型过程及工艺参数42.2.1注射成型过程42.2.2 ABS的注射工艺参数。52.3 ABS的性能分析52.3.1 使用性能52.3.2 成型性能52.3.3 ABS的主要性能指标52.4 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施62.4.1 缺陷62.4.2 消除措施63 拟定模具结构形式63.1 分型面位置的确定63.1.1 分型面对选择原则63.1.2 分型面选择方案73.2 确定型腔数量及排列方式73.3模具结构形式的确定74 注射机型号的确定84.1 所需注射量的计算84.1.4 塑件质量、体积浇注系统凝料体积及所需锁模力的计算84.2 注射机型号的选定94.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核94.3.1 型腔数量的校核94.3.2 注射机工艺参数的校核104.4 安装尺寸校核114.4.1 喷嘴尺寸114.4.2 定位圈尺寸114.4.3 最大与最小模具厚度校核114.4.4 开模行程和推出机构的校核114.4.5 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核115 浇注系统的设计115.1 主流道的设计125.1.1主流道各尺寸计算125.2 主流道衬套形式125.2.1主流道剪切速率校核125.3 分流道设计135.3.1分流道的布置形式135.3.2 分流道长度135.3.3 分流道形状、截面尺寸以及凝料体积135.4 浇口的设计155.4.1 浇口类型和位置的确定155.4.2 浇口尺寸的确定165.5 冷料穴的设计175.5.1主流道冷料穴的设计176 成型零件的设计176.1 成型零件结构设计176.2 成型零件钢材选用186.3 成型零件工作尺寸的计算186.3.1型腔径向尺寸计算186.3.2 型芯径向尺寸的计算206.3.3 型腔高度尺寸的计算216.3.4 型芯高度尺寸的计算226.4 型腔零件强度、刚度的校核236.4.1 型腔侧壁厚度校核236.4.2 型腔底板厚度的校核247 模架的确定257.1 各模板尺寸的确定257.1.1 A板尺寸267.1.2 B板尺寸267.1.3 定模座板267.1.4 垫块267.1.5 动模座板267.1.6 推板267.1.7 推杆固定板278 合模导向机构的设计278.1 导向机构总体设计278.2 导柱设计278.3导套设计289 推出机构289.1 脱模力的计算2810 排气系统的设计2911 温度调节系统设计2911.1 加热系统2911.2 冷却系统2911.2.1 冷却介质3011.2.2 冷却系统的简略计算3012 典型零件的制造工艺3112.1 塑料模成型零件的加工工艺3112.1.1 塑料模成型零件的加工工艺要求3212.2典型零件制造工艺编制3312.2.1 成型零件工工艺流程及加工阶段划分3313 模具的装配3713.1 塑料模具装配过程3714 模具的备料清单和网络周期3714.1 模具非标准件备料清单3714.2 模具标准件备料清单3814.3 网络周期图3914.4 模具的生产过程3915 模具成本的估算3915.1 材料费用3915.1.1 从产品形状需要了解与材料费用相关的三部分4015.1.2 估算模具材料费用4015.2 加工成本4015.2.1 经济加工机床的选择4015.2.2 加工成本核算4115.3 其他费用4115.3.1生产管理4115.3.2 利润4115.3.3 税金4116 结论41致谢43参考文献44冲水手柄注塑模具设计 学 生： 指导老师： （厦门理工学院机械工程系，厦门361024）【摘 要】：本设计根据实际的需要完成冲水手柄的注射模设计。该产品采用ABS塑料进行注塑成型,成型方式为一模八腔。该设计根据产品材料和结构特点，对产品进行了工艺性分析,选用了合理的注射成型工艺参数，确定了所需的和成型设备模具的总体结构,同时对模具的细节部分进行了结构设计和一些必要的尺寸计算和强度校核此外，论文还对分型面、浇注系统、脱模机构、成型部件和温度调节系统进行了分析设计，最终完成了产品的三维实体造型、二维零件图和装配图，以及加工工艺规程。【关键词】：冲水手柄，塑料模具，注射成型，注塑机，结构设计，工艺。Injection mold design of flush handleStudent： Tutor： (Department of Mechanical Engineering, Xiamen Institute of Technology, Xiamen, 361024, China) 【Abstract】：The injection mold design of flush handle was completed according to the actual. The product is injection molded through ABS plastic, and the formation way were eight mold cavities. The design analyze the products process, determine the plastics process parameter and injection-molding machine, determine the molds overall plan ,analyze and solve the molds overall structure and each working parts concrete structure, and carry on some essential size calculation and intensity examination. In addition, the design also analyze the parting surface、the gating system、the mold emptier and the temperature control system, complete the three-dimension model and two-dimension assembly drawing of the product. Finally, the processing flow char of core. To here, the design have completed each work which was requested by the mold design.【Key words】：Flush handle，Plastic mold，Injection molding，Injection-molding machine，Mold design，machining processing1 绪论1.1 前言随着塑料制品在机械、电子、汽车、家电、国防、建筑、农业等各行业中的广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品。 其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。可以说，模具既是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料及设备的“效益放大器”。模具生产的工艺水平和技术含量的高低，已成为衡量一个国家产品制造业技术水平高低的重要标志1。塑料成型加工及其模具技术是一门不断发展的综合学科，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。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应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产率高和消耗低的特点，有很大的市场要求和良好的发展前景。1.2 国内外现状分析及比较近年来，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、复合加工和激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术2。 虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面： 1) 发展不平衡，产品总体水平较低。2) 工艺装备落后，且配套性不好，利用率低。 3) 大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。4) 供需矛盾短期难以缓解。5) 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理。6) 信息化管理相对落后。1.3 塑料模具的发展趋势1)在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位。2) 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。3) 在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术，提高模具制造过程的自动化程度。4) 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。5) 开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。6) 应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量十分必要。7) 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率,以提高模具质量，缩短模具制造周期。 8) 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。9) 模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展，CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。10) 在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。1.4 设计思想本设计主要是基于二维CAD的注塑模具设计，从零件角度上考虑，此零件为ABS塑料，因所给冲水手柄零件的形状比较简单，无侧向凹、凸及侧孔和异型孔等且要求大批量生产并设计成一模多腔，故本设计采用的是单分型面注射模结构，浇注系统设计成非平衡式、浇口设计成矩形侧浇口并对浇口尺寸进行调节以实现浇注系统平衡。塑件的推出采用推杆推出机构实现，球头型拉料杆在分模时将主流道凝料自动掉出。而推出机构的导向及复位则分别选用复位杆和弹簧来实现。2 塑件成型工艺分析2.1 塑件（冲水手柄）分析该塑件是一冲水手柄，如图2-1所示为塑件零件图，该塑件材料为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），塑件要求生产纲领为大批量生产。2.1.1 塑件的结构及成型工艺性分析1）结构分析如下。该塑件是一卫浴操作手柄，属中等壁塑件，整个塑件结构较为简单，产品件中无侧孔、侧凹等结构，故无需采用斜导柱侧向成型机构，采用直接分型即能使塑件方便脱模，保证制件的成型质量和较小的生产周期3。图2-1塑件零件图2）成型工艺分析如下。（1）精度等级。目前我国颁布了工程塑料模塑塑件尺寸公差的国家标准标准（GB/T14486-1993）。模塑件尺寸公差的代号为MT，公差等级分为7级，每一级又可分为A、B两部分，其中A为不受模具活动部分影响尺寸的公差，B为受模具活动部分影响尺寸的公差（例如由于受到水平分型面溢边厚薄的影响，压缩件高度方向的尺寸）。对于该冲水手柄件，因其未标注尺寸公差，故取其精度等级为MT5。（2）脱模斜度。由于塑件在冷却过程中产生收缩，因此脱模前会紧紧地包住型芯或型腔中的其他凸起部分。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤，擦毛等，在设计时应考虑与脱模方向平行的塑件内外表面应具有一定的脱模斜度。塑件上脱模斜度的大小，与塑件的性质、收缩率大小、摩擦系数大小、塑件壁厚和几何形状有关。硬质塑料比软质塑料脱模斜度大；形状越复杂或成型孔较多的塑件取较大的脱模斜度；塑件高度越高、孔越深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加，内孔包住型芯，脱模斜度也应大些。脱模斜度一般不包括在塑件的尺寸公差范围内，在塑件图上标注时，内孔以小端为基准，斜度沿扩大方向取得；外形以大端为基准，斜度沿缩小方向取得。因ABS材料塑件推荐的脱模斜度值为：型芯取351，型腔取40120，故该冲水手柄的脱模斜度型芯取1，型腔取120。2.2 热塑性塑料（ABS）的注射成型过程及工艺参数2.2.1注射成型过程1）成型前段准备。对ABS的色泽、细度和均匀等进行检验。由于ABS吸湿性强，故成型前应进行充分的预热干燥处理，除去物料中过多的水分和挥发物，以防止成型后塑件出现气泡和银丝等缺陷，干燥至含水分0.3%。干燥条件用烘箱加热，温度为90100，时间3h-4h，料层厚度3cm。2）注射过程。塑料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成型，其过程可以分冲模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。3）塑件的后处理。脱模后宜将塑件放在60-70左右的水中进行调湿处理。其热处理条件处理介质为空气或水；处理时间为16-20min。2.2.2 ABS的注射工艺参数。ABS的注射工艺参数见表2-2所示。表2-2 ABS的注射工艺参数参数数值范围注射机螺杆式螺杆转速(r/min)螺杆转速(r/min模具温度（）5070料筒温度（）前段200210中段200210后段200210喷嘴温度（）180190喷嘴形式直通式注射压力（MPa）7090注射时间（s）35保压时间（s）5070冷却时间（s）1430成型时间（s）成型时间（s）成型时间（s）15302.3 ABS的性能分析2.3.1 使用性能ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。同时它又有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、化学稳定性和电气性能。有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。所以ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、化工容器及仪器仪表外壳等。2.3.2 成型性能1）典型非结晶型塑料，在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大； 2）ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；3）ABS易产生熔接痕，模具设计师应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；4）在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响很小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，而在强调塑料光泽和耐热时,模具温度应控制在6080。2.3.3 ABS的主要性能指标ABS的主要性能指标如图表2-3所示。表2-3 ABS的主要性能指标性能 指标密度/（g/cm）1.021.16质量体积/（cm/g）0.860.98 吸水率/（%） 0.200.40玻璃化温度/ 熔点/ 130160计算收缩率/（%） 0.40.7比热容/（J/kg.K） 1470 屈服强度/MPa50抗拉强度/MPa 38拉伸弹性模量/GPa35抗弯强度/MPa 80弯曲弹性模量/GPa 1.4抗压强度/MPa 53抗剪强度/MPa 242.4 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施2.4.1 缺陷浇口附近有皱痕、变色或焦痕、表面缩痕或内部气孔和冲模不足。同时ABS易吸水，易产生熔接痕，耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度在93左右，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。2.4.2 消除措施加大浇口、流道尺寸，选择适当的注射速率和容量合适的注塑机，调整背压，提高塑化时排气效果以防止熔接痕产生及提高塑件外观质量。3 拟定模具结构形式3.1 分型面位置的确定在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成形。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面对选择是注射模设计中的一个关键因素。3.1.1 分型面对选择原则1）有利于保证塑件的外观质量。2）分型面应选择在塑件的最大截面处。3）尽可能使塑件留在动模一侧。4）有利于保证塑件的尺寸精度。5）尽可能满足塑件的使用要求。6）尽量减少塑件在合模方向上的投影面积。7）长型芯应置于开模方向。8）有利于排气。9）有利于简化模具结构。该塑件在进行塑件设计时已经充分考虑了上述原则，同时从所提供塑件可看出该塑件为简单的盒形件，其上无侧凹、侧凸、侧孔等，故分型时无需进行侧向抽芯，只要进行轴向抽芯即可把塑件取出。3.1.2 分型面选择方案以下三种分型面均与塑件推出方向平行，分型面形式及位置如图3-1所示。1）分型面选择方案。分型面放在塑件最大截面处。2）分型面选择方案。分型面选在塑件最小截面处。3）分型面选择方案。分型面选用的是阶梯分型面。综合以上分型面的选择原则及分型方案，本设计选用第一种分型方案，因为方案二分型面选在塑件最小截面处，塑件无法顺利从型腔中脱出，故不可取，分型方案三采用阶梯分型面，不便于模具的加工制造，同时模具的加工制造成本也较高，故本设计选用设置在塑件最大截面处的平直分型方案一，选用该方案，塑件能顺利从型腔中脱出，同时模具加工制造也相对简单。 1）分型方案 2）分型方案 3）分型方案图3-1塑件分型方案图3.2 确定型腔数量及排列方式当塑件分型面确定之后，就需考虑是采用单型腔还是多型腔模。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求）。形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。故由此初步拟定采用一模八腔，如图3-2所示。3.3模具结构形式的确定由上面分析可知，本模具拟采用一模八腔，双列直排，推杆推出，流道采用非平衡式布置，浇口采用潜伏式浇口或矩形侧浇口，定模不需要设置分型面，因此基本上可以确定模具结构形式为A1型，设置了推杆推出机构的两块板模，它满足单分型面要求。图3-2型腔排列图4 注射机型号的确定注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具匹配的注射机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其他进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。4.1 所需注射量的计算4.1.4 塑件质量、体积浇注系统凝料体积及所需锁模力的计算1）塑件质量、体积计算对于该设计，提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此模型进行Pro/e分析得：塑件体积V1=8.954cm3密度=1.05g/cm3塑件质量m1=V1=1.058.954=9.4017g2）浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的0.6倍计算，由于该模具采用一模八腔，所以浇注系统凝料体积为V2=80.6V1=80.68.954=42.9792cm33）该模具一次注射所需塑料POM体积 V0=8V1+V2=88.95442.9792114.6112cm3质量 m0=V0=1.05114.6112120.34176g 4）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流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2，在模具设计前十个未知数，根据多型腔模的统计分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍0.5倍，因此可用0.35nA1来进行估算，所以nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35nA1= 1.35820.096 mm221703.9392mm2 式中 A1由CAD工具/查询/面积获得，是单个塑件在分型面上的投影面积。Fm=AP型21703.939235=759637.827N759.638KN式中 型腔的压力P型取35MPa。4.2 注射机型号的选定近年来我国引进注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必须的技术准备。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的注射机使用说明书上标明的技术参数4。根据以上的计算初步选定型号为SZ-250/1500型卧式注射机。表4-1所示为SZ-250/1500型注射机主要技术参数：4.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核4.3.1 型腔数量的校核1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 （4-1） 上式右边169.28，故型腔数量校核合格。式中 M-注射机的额定塑化量，该注射机为35g/s； t-成型周期，因塑件小，壁厚不大，取55s； m1-单个塑件的质量和体积，取m19.4017g； m2-浇注系统所需塑料质量和体积，取0.68m1。 K-注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.75，而非结晶型塑料一般取0.85，（ABS为非结晶型塑料，故取K为0.85）；表4-1 SZ-250/1500型注射机主要技术参数项目 参数理论注射容积/ cm3255螺杆直径/mm45注射压力/Mpa178注射速率/（g/s）165塑化能力/（g/s）35螺杆转速/（r/min）10390锁模力/KN1500拉杆内向距/mm460400移模行程/mm430最大模具厚度/mm350最小模具厚度/mm220模具定位孔直径/mm125喷嘴球半径/mm15锁模形式双曲肘2）按注射机的最大注射量校核型腔数量 (4-2)上式右边=19.418,故型腔数量校核合格。式中 mN-注射机允许的最大注射量，该注射机为267.75g； m1-单个塑件的质量和体积，取m19.4017g； m2-浇注系统所需塑料质量和体积，取0.68m1。 K-注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.75，而非结晶型塑料一般取0.85，（ABS为非结晶型塑料，故取K为0.85）。4.3.2 注射机工艺参数的校核1）注射量校核注射量以容积表示最大注射容积为 (4-3)式中 Vmax -模具型腔和流道的最大容积（cm3）； V-指定型号与规格的注射机注射量容积（cm3），该注射机为255cm3；-注射系数,取0.750.85，无定型塑料可取0.85，结晶型塑料可取0.75，该处取0.85。倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不得发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长。所以最小注射容积Vmin=0.25V=0.25255cm3=63.75 cm3。故每次注射的实际V应满足VminVVmax，而V=114.6112 cm3，符合要求。2）锁模力校核 ，而F400kN，锁模力校核合格。 (4-4)式中 F-锁模力安全系数，一般取1.11.2，此处取1.2。3）最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为该注射机的最高压力Pmax=178MPa（见表4-1），应该大于注射机成型时所需调用的压力P0，即，而Pmax=178MPa，故注射压力校核合格。 （4-5）式中 K-注射压力安全系数，一般取1.251.3； P0-取130Mpa。4.4 安装尺寸校核4.4.1 喷嘴尺寸1）主流道的小端直径D大于注射机喷嘴d，通常为，对于该模具d=3mm，取D=3.5mm，符合要求。2）主流道入口的凹球面半径SR0应大于注射机喷嘴球半径SR，通常为，对于该模具SR=15mm，取SR0=16mm,符合要求。4.4.2 定位圈尺寸注射机定位孔尺寸为，定位圈尺寸应取，两者之间呈叫松动的隙配合，符合要求。4.4.3 最大与最小模具厚度校核模具厚度式中 Hmin=220mm，Hmax无限制，而该套模具厚度H=321mm，符合要求。4.4.4 开模行程和推出机构的校核1）开模行程校核HH1+H2+（510）mm式中 H-注射机动模板的开模行程（mm），取350mm，见表4-1； H1-塑件推出行程（mm），取40mm； H2-包括流道凝料在内的塑件高度（mm）。其值为 ，带值计算，符合要求。2）推出机构校核该注射机的推出行程为60mm，大于H1=40mm，符合要求。4.4.5 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核该套模具模架外形尺寸为350400，而注射机拉杆内间距为460mm400mm，因460mm400mm，符合要求。5 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，对塑件质量的影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用的是普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。5.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利取出5。5.1.1主流道各尺寸计算1）主流道小端直径计算根据所选注射机，则主流道小端尺寸为D=注射机喷嘴尺寸+（0.51）=3+（0.51）=3.5 mm2）主流道球面半径计算SR0=注射机喷嘴球半径+（12）=15+（12）=16 mm3）球面配合高度h=3 mm5 mm，此处取h=3 mm4）主流道长度主流道长度尽量小于60mm，由标准模架结合该模具的结构，取L=89.5mm5）主流道大端直径（半锥角为12）6）主流道总长该主流道总长L=92.5mm5.2 主流道衬套形式本设计是中小型模具，主流道长度较长，且主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严，为了便于加工和缩短主流道长度，模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，即浇口套，以便于有效的选用优质钢单独进行加工和热处理。常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为50HRC55HRC。主流道衬套如下图5-1所示。5.2.1主流道剪切速率校核1）主流道凝料体积 （5-1） 图5-1 主流道衬套图2）主流道剪切速率，由经验公式 （5-2）故主流道剪切速率校核合格。式中 （5-3） 5.3 分流道设计5.3.1分流道的布置形式分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔。分流道在分型面上的布置形式与前述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：一方面排列紧凑，缩小模板尺寸；另一方面流程尽量短，锁模力力求平衡。该模具的流道布置形式采用非平衡式，下图5-2所示为分流道的布置形式。5.3.2 分流道长度分流道长度应尽量短，且减少折弯，该模具分流道长度计确定如下：第一级分流道 第二级分流道 第三级分流道 5.3.3 分流道形状、截面尺寸以及凝料体积1）形状及截面尺寸。为了便于机械加工及凝料脱落，分流道大多设置在分型面上，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧；截面形状可采用圆形、梯形、矩形等，圆形截面的比表面积最小，塑料熔体相对模具的热量损失小，但需开设在分型面的两侧，在制造时难以保证上下模板两部分形状对中吻合；故本设计采用加工工艺性及比表面积比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用以下经验公式来确定截面尺寸，即 式中 B-梯形截面的宽度； L-分流道长度； W-流经分流道的塑料质量； H-梯形截面的高度，D为圆形截面分流道直径。分流道截面形状如图5-3所示。图5-2 分流道布置形式图从理论上，第二级、第三级分流道可比第一级分流道截面小10%，但为了刀具的统一加工方便，在分型面上的分流道采用一样的截面。图5-3 分流道布截面形状2）分流道表面粗糙度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流动状态较理想，因此，分流道的内表面粗造度并不要求很低，一般取0.63um1.6um。这样表面稍不光滑，有助于增大熔体外层流动阻力，避免熔体表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处取R=0.8um。3）分流道凝料体积分流道总长 分流道截面积 凝料体积 4）分流道剪切速率校核采用经验公式 （5-4）分流道剪切速率在5005000之间，故剪切速率校核合格。式中 ， 。式中 t-注射时间，取1s； A-梯形面积（0.2226）； c-梯形周长（2.03）。5.4 浇口的设计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，浇口截面形状多为矩形和圆形，浇口长度为0.52mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定取其下限值，然后试模逐步修正。5.4.1 浇口类型和位置的确定该模具是中小塑件的多型腔模具，同时，从所提供塑件图样可以看出，在塑件大端端部设置侧浇口比较合适。侧浇口开设在水平分型面上，从型腔外侧面进料。侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而又称为标准浇口，这类浇口加工容易，修整方便，并且可根据塑件形状特征灵活地选择进料位置，因而它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。浇口形状及尺寸如图5-4所示。图5-4 浇口形状及尺寸5.4.2 浇口尺寸的确定因为该模具的浇注系统所采用的是非平衡式布置，故应通过调节浇口尺寸，来实现浇注系统的平衡。浇口尺寸如图5-4所示。浇口截面尺寸确定过程如下：1）分流道截面积2）基准浇口A1、B1、A3、B3这两组浇口截面尺寸（取）由 求得 3）其他两组浇口的截面尺寸根据BGV值相等原则： （5-5） 4）浇口剪切速率校核由矩形侧浇口剪切速率经验公式得 （5-6） （5-7）因为、均在内，故浇口剪切速率校核合格。5.5 冷料穴的设计5.5.1主流道冷料穴的设计开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直径应稍大于主流道大端直径，该模具因主流道较长，欲将主流道凝料顺利取出，需设拉料杆，该模具将冷料穴设计成半球形，并采用球头拉料杆，拉料杆固定在在推板上，开模时利用凝料对球头的包紧力使主流道凝料从主流道衬套中脱出。5.5.2分流道冷料穴当分流道较长时，可将分流道端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料，该模具的分流道冷料穴在分流道端部加长6mm作为分流道冷料穴。6 成型零件的设计模具型腔在模具成型中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。如果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破坏；也可能因刚度不足而产生扭曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度，并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔的壁厚，尤其对重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度6。6.1 成型零件结构设计1） 型腔该冲水手柄的表面质量要求较高，故对模具型腔的加工要求也较高，若型腔制成整体式，则整体模板都要用价格较贵的模具钢，维修也不方便。因此，冲水手柄型腔若采用嵌入式型腔，上述存在的问题就能够很方便的得到解决。2） 型芯型芯是采用嵌入式的，中间孔由丝筒成型。6.2 成型零件钢材选用冲水手柄是大批量生产，成型零件所选用钢材耐磨和抗疲劳性能应该良好；机械加工性能和抛光性能也应良好。因此构成型腔的定模仁钢材选用SM1，动、定模板未参与成型，故成型时无料流冲刷，且脱模时没有塑件的摩擦，因此采用55钢调质处理。嵌件型芯因其脱模时塑件的摩擦及成型时料流的冲刷，因此选用硬度较高的模具钢Cr12MoV，淬火后表面层硬度为58HRC62HRC。动模仁未参与成型，故选用耐磨性、抗疲劳性、机加工性能及抛光性能良好的模具钢SM1。6.3 成型零件工作尺寸的计算由前述可知，塑件尺寸公差按GB/T14486-1993标准中的MT5选取。6.3.1型腔径向尺寸计算1） （6-1）式中 -塑件平均收缩率； Ls1-塑件外径尺寸（取29mm）； x-修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.5mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。2） （6-2） 式中 -塑件平均收缩率； Ls2-塑件外径尺寸（取15mm）； X-修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.38mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。3） （6-3） 式中 -塑件平均收缩率； Ls3-塑件外径尺寸（取180mm）； x-修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.5）； -塑件公差值（取1.6mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。4） （6-4） 式中 -塑件平均收缩率； Ls4-塑件外径尺寸（取6mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.24mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。5） （6-5）式中 -塑件平均收缩率； Ls5-塑件外径尺寸（取81mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.5）； -塑件公差值（取1.14mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。6） （6-6） 式中 -塑件平均收缩率； Ls6-塑件外径尺寸（取10mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.28mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。7） （6-7） 式中 -塑件平均收缩率； Ls7-塑件外径尺寸（取2mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.2mm）；-模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。6.3.2 型芯径向尺寸的计算1） （6-8） 式中 -塑件平均收缩率； ls1-塑件尺寸（取25mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.5mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。2） （6-8） 式中 -塑件平均收缩率； ls2-塑件尺寸（取178mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.5）； -塑件公差值（取1.6mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。3） （6-10） 式中 -塑件平均收缩率； ls3-塑件尺寸（取77mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.5）； -塑件公差值（取0.86mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。4） （6-11） 式中 -塑件平均收缩率； ls4-塑件尺寸（取4mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）；-塑件公差值（取0.24mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。5） （6-12） 式中 -塑件平均收缩率； ls5-塑件尺寸（取8mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取0.75）； -塑件公差值（取0.28mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。6.3.3 型腔高度尺寸的计算1） （6-13） 式中 -塑件平均收缩率； Hs1-塑件高度尺寸（取10mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.28mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。2） （6-14）式中 -塑件平均收缩率； Hs2-塑件高度尺寸（取20mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.44mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。3） （6-14） 式中 -塑件平均收缩率； Hs3-塑件高度尺寸（取30mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.5mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。4） （6-15） 式中 -塑件平均收缩率； Hs4-塑件高度尺寸（取27mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.5mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。6.3.4 型芯高度尺寸的计算1） （6-16） 式中 -塑件平均收缩率； hs1-塑件高度尺寸（取8mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.28mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。2） （6-17） 式中 -塑件平均收缩率； hs2-塑件高度尺寸（取18mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.38mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。3） （6-18） 式中 -塑件平均收缩率； hs3-塑件高度尺寸（取25mm）； x -修正系数（因塑件精度要求较高，故此处取2/3）； -塑件公差值（取0.5mm）； -模具成型零件的制造误差，塑件精度级别较高时取。6.4 型腔零件强度、刚度的校核塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。如果壁厚和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏，也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑料件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。6.4.1 型腔侧壁厚度校核1）按刚度校核整体式矩形型腔侧壁厚度为 ，符合要求。 (6-20)式中 C-与型腔深度对型腔侧壁长边之比相关的系数，此处取0.93； p-型腔压力MPa，一般取3050MPa，此处取35MPa； H-型腔深度，为20mm； E-模具钢的弹性模量，预硬化塑料模具钢E=2105 MPa；-满足刚度条件的变形量，取0.045。2）按强度校核整体式矩形型腔侧壁厚度为 (6-21)式中 -矩形型腔短边与长边的比值，此处为0.148； p-型腔压力MPa，一般取3050MPa，此处取35MPa； H-型腔深度，为20mm； W-与型腔深度对型腔侧壁长边之比相关的系数，此处为0.108； -模具材料的弯曲许用应力，为200 MPa。6.4.2 型腔底板厚度的校核1） 按强度校核整体式矩形型腔底板厚度为 (6-22)式中 -矩形型腔短边与长边的比值，此处为0.148； p-型腔压力MPa，一般取3050MPa，此处取35MPa； L2-型腔侧壁短边长度，为12mm； -模具材料的弯曲许用应力，为200 MPa。2） 按刚度校核整体式矩形型腔底板厚度为 (6-23)式中 C-与型腔深度对型腔底面两长边之比相关的系数，此处取0.0277； p-型腔压力MPa，一般取3050MPa，此处取35MPa； L2-型腔短边长度，为12mm；E-模具钢的弹性模量，预硬化塑料模具钢E=2105 MPa；-满足刚度条件的变形量，取0.045。7 模架的确定以上内容计算确定之后，便可根据计算结果选定模架。在学校做设计时，模架部分可参照各模板标准尺寸来绘图；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号，这样能大大缩短模具制造周期，提高经济效益。由前面的型腔布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架。因型腔嵌件分布尺寸为230260，又根据型腔侧壁最大壁厚为24.46，再考虑导柱导套及连接螺钉布置应占的位置等各方面问题，确定选用的模架型号为：（CI-3540-A70-B90-C100)，模架为A1的形式7。标准模架如图7-1所示。图7-1 标准模架7.1 各模板尺寸的确定7.1.1 A板尺寸 A板是定模型腔板，塑件高度是20mm，但在定模部分的型腔仅为SR5球面而定模型腔的嵌件高度为23，考虑到在定模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此A板厚度取70mm，为350 mm400 mm70 mm，常采用55钢或Q235A制成，调质为230HB270HB。7.1.2 B板尺寸 B板是动模兼型芯固定板，用于固定型芯，导套等，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，其尺寸为350 mm400 mm90 mm，一般用55钢或Q235A制成，调质为230HB270HB。7.1.3 定模座板 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢，定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉与定模座板相连，定模座板与浇口套为H8/f8配合，其尺寸为400 mm400 mm30 mm。7.1.4 垫块1）主要作用在动模板与动模座板之间形式推出，机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求，其尺寸为63 mm400 mm100 mm。2）结构形式可采用平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。3）垫块材料垫块材料为Q235A，也可采用HT200，球墨铸铁等，该模具采用Q235A制造。4）垫块高度h校核h=h1+h2+h3+s+=5+20+25+40+3.5=93.5100 符合要求。 式中 h1-顶出板限位钉的厚度，该模具限位钉厚度为5mm； h2-推板厚度为20mm； h3-推杆固定板的厚度25mm； s-推出行程40mm； -推出行程富余量，一般为36mm，取3.5mm。7.1.5 动模座板 材料为45钢，其尺寸为400 mm400 mm30 mm，其上注射机顶杆孔位40mm。7.1.6 推板材料为45钢，其尺寸为220 mm400 mm20 mm，用4个M6内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。7.1.7 推杆固定板材料为45钢，其尺寸为220 mm400 mm25 mm。8 合模导向机构的设计当模具采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只需按模架规格选用即可，若采用精密导向定位装置，则需由设计人员根据模具结构进行具体设计。8.1 导向机构总体设计1）导向零件应合理地均匀分布在模具周围或靠近边缘的部位，其中至模具边缘要有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱，导套后变形。2）该模具采用4根导柱，其布置为等直径不对称布置3）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。4）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。5）在合模时，应保证导向零件首先接触，避免型芯先进入型腔，导致模具损坏8。8.2 导柱设计1）该模具采用带头导柱，加油槽，如图8-1示。图8-1 导柱示意图2）导柱的长度必须比凸模端面高度高出6mm8mm。3）为使导柱能顺利的进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。4）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合。5）导柱工作部分的表面粗糙度为Ra=0.4m。6）导柱应具有坚硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上；45钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50HRC以上。7）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证模具具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架可知为30mm）。8.3导套设计导套与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导套精度的圆套形零件。导套的结构形式为带头导套如图8-2所示：1）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。2）导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4m。导套外径与模板一端采用H7/k6配合嵌入模板。3）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，该模具中采用T8A。图8-2 导套9 推出机构塑件的推出形式，有机械推出、液压推出、气动推出三大类，常用为机械推出。它包括推杆推出、推管推出、推板推出、推块推出及复合推出，推杆推出是最广泛的应用形式。推出质量的好坏最后决定塑件的质量，因此塑件的推出是不可忽视的环节。由于塑件形状简单，无特殊要求，同时对塑件内表面没有很高的要求， 所以采用普通推出机构中的推杆推出机构。推杆如下图9-1所示：9.1 脱模力的计算脱模力是从动模一侧的主型芯上脱出塑件所施加的外力，需克服塑件对型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力9。图9-1 推杆示意图 塑件在脱模时型芯的受力分析情况。由于推出力Ft的作用，使塑件对型芯的总压力降低了Ftsina，因此,推出时的摩擦力F为： (9-1)式中 Fm脱模时型芯受到的摩擦阻力；Fb塑件对型芯的包紧力；Ft脱模力；a脱模斜度；塑件对刚的摩擦系数一般为0.100.3。 根据力平衡的原理，列出平衡方程式：故 经整理后得： )式中 A塑件包络型芯的面积；P塑件对型芯单位面积上的包紧力。一般情况下，模外冷却的塑件，取2.71073.9107Pa；模内冷却的塑件取2.71073.9107Pa10 排气系统的设计在注射成型过程中，为了将型腔中的气体排出模外，常常需要开设排气系统。排气系统通常是在分型面上有目的的开设几条排气沟槽，另外许多模具推杆或活动型芯与模板之间的配合间隙可起排气作用。小型塑件的排气量不大，因此可直接利用分型面排气。因该套模具是小型模具，排气量小，且分型面处动定模板间留有1mm间隙，因此无需单独开设排气槽10。11 温度调节系统设计为了满足注射成型工艺对模具温度的要求，必须对模具温度进行控制，所以模具常常设有冷却或加热的温度调节系统。冷却系统一般要求在模具上开设冷却水道，加热系统则在模具内部或四周安装加热元件11。11.1 加热系统由于该套模具温度要求在5070以下，又是小型模具，所以无需设置加热装置。11.2 冷却系统一般注射到模具内的塑料温度为200 左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60以下，热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效冷却，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并可迅速脱模。对于粘度低、流动性能较好的塑料ABS，因成型工艺要求模温都不高，所以常用常温水对模具进行冷却。ABS的成型温度和模具温度分别为180230、5080，用常温水对模具进行冷却。11.2.1 冷却介质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，用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。11.2.2 冷却系统的简略计算如果忽略模具因空气对流，热辐射以及与注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步和简略计算。求塑件在固化时每小时释放的热量Q=WQ1 （11-1）式中 单位质量塑件在凝固时所放出的热量，ABS为400 kJ/kg； 冷却水的密度（1000kg/m3）；冷却水的比热容（4.187kg ）；冷却水出水口的温度（26.5）；冷却水入水口的温度（25）；单位时间（每分钟内注入模具中的塑料质量（kg/min）按每分钟注射1次，即为79.8281.05=83.194g/min）。2） 冷却水管道直径为了使冷却水处于湍流状态，取d=8mm由式 （11-2）大于最低流速1.66m/s,答到湍流状态，故所选管道直径合理。3） 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数h因为与水温有关的物理系数f=7.22（水温为30时） 因此 （11-3）式中 f-与冷却水温度有关的物理系数； -冷却水在一定温度下的密度（kg/m3）； v-冷却水在圆管中的流速（m/s）； d-冷却管道的直径（m）。4） 冷却管道的总传热面积 （11-4）式中 W-单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（KJ/min）；Q1-单位重要的塑料制品在凝固时所放出的热量（kJ/kg）；h-冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数KJ/（m2.h.）；-模具温度与冷却水温度之间的平均温差（），模具温度取705） 模具上应开设冷却水孔数 （11-5）式中 L-模板的长度，为350mm。考虑到动定模板2块板上均有开设，每块模板上1根水道，因此总水道为2孔从计算结果看，因塑件小，单位时间注射量小，所需冷却水道也比较小，取一条冷却水管即可，但一条冷却水道对模具来说是不可取的（冷却不均匀），故取两条。因该模具A、B板尺寸均相对较厚，故需冷却，且上部有分流道，应加强冷却，由上述计算可知，该模具塑料释放的总热量不大，故只在型腔周围开设冷却水道即可，水孔开设见图11-1所示冷切水道的布置示意图。12 典型零件的制造工艺塑件的精度高低、表面质量好坏，全取决于成型零件的制造工艺，因此编制出一个科学合理的制造工艺，是保证成型零件质量，进而保证产品质量的关键。成型零件主要有两类；型腔类和型芯类。简单的型腔和型芯以机械切削加工为主，再加以抛光工序；复杂的型腔和型芯以机械切削进行粗加工，精加工以电加工为主，复杂的小异型型芯以电加工为主。机械切削加工基本上是数控化加工12。12.1 塑料模成型零件的加工工艺12.1.1 塑料模成型零件的加工工艺要求1）因注射模基本板主要包括动、定模板，动定模座板及型芯固定板等，都属于板类零件。这类模板一般用45钢制成，定、动模板需要进行调质处理。2）在加工板类零件时，粗加工后两平面需留有0.5mm左右的磨削余量，导柱、导套孔各留2mm的镗孔余量，以便于镗孔加工。3）当导柱固定部分的直径和导套固定部分直径相同时，可以将定模板和动模板合起来加工，用工艺定位销定位后同时镗孔，这样能保证孔径和孔距相同，又能保证孔的同轴度要求。图11-1 冷切水道的布置示意图4）因本模具型腔属于异形形状型腔，此时一般铣削无法加工出复杂型面，必须采用数控铣床铣削或加工中心铣削型腔。采用数控铣机床加工时，由于数控机床综合了各种加工功能，所以工艺过程中的某些工序，如钻孔、镗孔等都可以由数控机床在一次装夹中一起完成。5）对于型腔的热处理工序，由于变形原因和装配修模的需要，塑料成型模的型腔通常用调质代替淬火。当型腔需要淬火时，由于会引起变形，型腔的精加工应放在热处理工序完成之后。又因为工件经热处理后硬度会明显提高，此时应选择磨削、电火花、线切割等精加工手段。6）型腔表面的加工。因电火花成型加工和电火花线切割加工后成型表面会形成一层薄薄的变质层。该硬质层有许多缺陷，故应采用光整加工来降低零件表面粗糙度、提高表面形状精度和增加表面光泽，同时也提高了模具寿命和形状精度，改善制件表面质量。常见光整加工有研磨加工和抛光加工。12.2典型零件制造工艺编制现在对本设计有代表性的几个典型零件（定模仁、动模仁、动模板、定模板及型芯）进行制造工艺编制，定模仁加工工艺见表12-1，动模仁加工工艺见表12-2，动模板加工工艺见表12-3，定模板加工工艺见表12-4。12.2.1 成型零件工工艺流程及加工阶段划分因成型零件各部分形状较不规则，故其加工方式以数控铣削为主。其加工工艺流程为：下料退火粗加工六面钳工划线粗铣型腔钻螺丝孔及冷却水孔半精磨六面半精铣型腔及分流道调质攻丝、铰冷却水孔平磨六面精铣型腔钳工抛光检验。由于模仁是成型零部件，故其加工精度要求高，表面粗造度要求很低。这也就要求加工过程中对其进行加工阶段划分。从前述工艺流程可以看出，对于该定模仁，其加工阶段可划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。下表12-1所示为定模仁加工工艺13。1）粗加工阶段:是加工的开始阶段，这一阶段主要是将模仁被加工表面的大部分余量从毛坯上切除，此阶段主要问题是如何提高生存率。2)半精加工阶段：这一阶段为主要表面（上下表面及其型腔、流道）的精加工做好准备，切去的余量介于粗加工和精加工之间，并达到一定的精度和粗糙度值，为精加工留一定的余量。在此阶段还要完成一些次要表面的加工，如钻孔、攻丝、铣流道等。3）精加工阶段：在这个阶段将切去很少的余量，保证各主要型腔表面、平面达到较高的精度和较低的表面粗造度值。4）光整加工阶段：主要是为了达到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值。5）热处理工序为了改善工件材料的机械加工性能和切削性能，在加工过程中常需要安排热处理工序。采用何种热处理工序以及如何安排热处理工序在工艺过程中的位置，要根据热处理的目的决定。表12-1定模仁制造工艺序号工序名称工序内容设备1下料气割下SMI钢料240mm260mm48mm。2热处理退火热处理炉3粗刨粗刨六面至尺寸230.5mm260.5mm43.5mm。刨床4钳工划型腔、螺孔、及冷却水孔、主流道衬套孔和分流道中心线。钳工台5粗铣粗铣型腔，单边留2mm余量。立铣床6钳工钻螺孔、冷却水孔。钻床7半精磨平面平磨六面，单边留0.25mm加工余量，表面粗造度为Ra=1.6um。平面磨床8半精铣半精铣型腔及分流道，半精铣ap=1.5mm（半精铣、采用5平铣刀外形铣采用3的4圆角铣刀）。铣床9钳工攻螺纹，铰冷却水孔至图纸要求尺寸。钳工台10热处理调质处理，硬度为50HRC-55HRC。热处理炉11平磨精磨六平面至尺寸230mm260mm43.5mm,保证各相对平面的平面度公差为0.05mm，各相邻面的垂直度公差为0.03mm,表面粗糙度为Ra=0.8um。平面磨床12精铣按图样要求精铣型腔及分流道,精铣ap=0.5mm。 精铣采用5平铣刀，外形铣采用3的4圆角铣刀，残料清角采用3的3圆角铣刀。数控铣床13钳工钳工修整、抛光钳工台14检验（1）退火和正火可以消除内应力和改善材料的加工性能，一般安排在在加工前进行，有时正火也安排在粗加工后进行。（2）对于大而复杂的铸造件，为了尽量减少由于内应力引起的变形，常常在粗加工后进行人工时效处理。粗加工前最好采用自然时效。（3）调质处理可以改善材料的机械性能，因此碳钢和合金钢常采用这种热处理方法，一般安排在粗加工之后进行，也有安排在粗加工之前进行的14。表12-2 动模仁制造工艺序号工序名称工序内容设备1下料气割下SMI钢料240mm260mm53mm。2热处理退火热处理炉3粗刨粗刨六面至尺寸230.5mm260.5mm48.5mm。刨床4钳工划型芯、螺孔、及冷却水孔和分流道中心线。钳工台5粗铣粗铣型芯固定孔，粗铣分流道，单边留2mm余量。立铣床6钳工钻螺孔、冷却水孔。钻床7半精磨平面平磨六面，单边留0.25mm加工余量，表面粗造度为Ra=1.6um。平面磨床8半精铣半精铣型芯固定孔及分流道，半精铣ap=1.5mm（半精铣、采用5平铣刀外形铣采用3的4圆角铣刀）。铣床9钳工攻螺纹，铰冷却水孔至图纸要求尺寸。钳工台10热处理调质处理，硬度为50HRC-55HRC。热处理炉11平磨精磨六平面至尺寸230mm260mm48mm,同时保证各相对平面的平面度公差为0.05mm，各相邻面的垂直度公差为0.03mm,表面粗糙度为Ra=0.8um。平面磨床12精铣按图样要求精铣型芯固定孔及分流道，0.5mm。 精铣采用5平铣刀，外形铣采用3的4圆角铣刀，残料清角采用3的3圆角铣刀。数控铣床13钳工钳工修整、抛光钳工台14检验（4）淬火处理或渗氮处理，可以提高零件表面的硬度和耐磨性。淬火处理一般安排在磨削之前进行，当用高频淬火时也可安排在最终工序。渗碳可安排在半精加工之前或之后进行。（5）表面处理（如电镀或发黑）可提高零件的抗腐蚀能力，增加耐磨性，使表面美观等，一般安排在工艺过程的最后进行。6）检验工序的安排检验工序是保证成型零件质量和防止产生废品的重要措施。在每个工序中，操作者必须自行检验。在操作者自检的基础上，在下列场合还要安排独立检验工序：粗加工全部结束后，精加工之前；送往其他车间加工的前后（特别是热处理工序前后）；重要工序的前后；最终加工之后等。表12-3 动模板加工工艺序号工序名称工序内容设备1下料钢板下料360mm410mm95mm2热处理退火热处理炉3粗加工刨六面达尺寸350.5mm400.5mm90.5mm刨床4平磨磨两大面，留精磨余量0.2mm（双边）；平面磨床磨一对互相垂直的侧面，垂直度0.025mm5镗孔与定模板叠合，按一对垂直侧面找正，配钻、镗导柱导套安装孔430H7达到图纸要求）铣床6铣模仁腔以已磨平面及导柱孔定位粗铣动模仁腔，留2mm半精加工、精加工余量7钳工划线划定16-M6、6-M10螺孔，8-9、8-11顶杆孔，冷却水孔的中心位置；钻螺纹底孔、攻螺纹；钻、铰8-9、8-11顶杆孔至图纸要求。锪4-54、4-30孔达到尺寸要求。钳工台8平磨定模仁压装后，一起磨上下两大平面达到图纸要求。平面磨床9精铣模仁腔精铣模仁腔达到图纸要求铣床10钳工钳工修整、抛光。钳工台11检验6）其他工序的安排在工序过程中，还可根据需要在一些工序后面安排去毛刺、去磁、划线、制品后处理及清洗等工序。表12-4 定模板加工工艺序号工序名称加工工艺过程及要求设备1气割钢板下料360mm410mm25mm2热处理退火热处理炉3刨削刨六面达尺寸350.5mm400.5mm20.5mm刨床4平磨磨两大面，留精磨余量0.2mm（双边）；磨一对互相垂直的侧面，垂直度0.025mm平面磨床5镗孔与动模板叠合，按一对垂直的侧面找正，配砖、镗导柱、导套安装孔4-42H7达到铣床图样要求。6铣型腔铣削定模仁配合槽,铣床7钳工划线划定销孔和螺孔的中心位置，钻铰各孔至图纸尺寸要求：钻4-M10，4-M16螺纹底孔，钳工台攻螺纹；8平磨定模仁压装后，一起磨上下两大平面达到图纸要求。平面磨床9铣削型腔压装后，一起铣削分流道工具磨床10钳工修整分流道等11检验13 模具的装配装配模具是模具制造过程的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。塑料模具的装配主要包括模架装配、浇注系统装配、成型零件装配、脱模机构装配、横向抽芯机构装配及总装和试模。其装配顺序为： 确定装配基准；装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净； 调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边； 在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查； 组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象； 装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中； 试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面15。13.1 塑料模具装配过程 1）凸模型芯的装配一般选用过渡配合H7/r6，两者之间过盈余量约在0.050.1mm。检查型芯的垂直度和固定板的垂直度。2）型腔的装配为了装配方便，可采用型腔与模板之间保持0.010.02mm的配合间隙。型腔装配