【ZM166】管架注塑模设计【KT+RW】[抽芯][侧浇口]
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【ZM166】管架注塑模设计【KT+RW】[抽芯][侧浇口],zm166,注塑,设计,kt,rw,抽芯,浇口
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江 南 大 学 继续教育 学院（系） 数控技术 专业 毕 业 设 计 任 务 书 一、题目及专题： 、 题目 管架注塑模设计 、专题 总体设计、主要零、部件设计 二、课题来源及选题依据 本课题研究的内容是管架的塑料模具设计，采用注塑成型 ,使用注塑设备是注塑机 , 材料是 模具是注塑模 , 模具结构采用单分型面及侧抽芯 , 对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射 压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。 希望可以通过毕业设计 , 使学生能够对模具的认识有了一个质的飞跃 , 能配合使用单位或美工设计人员，根据塑料成型特点进行一般塑件工艺设计；掌握一般机械加工和特种加工、金属材料的选择及热处理知识的基础上，了解塑料模具的制造特点，根据不同情况选用模具型腔加工新工艺，能够编制型芯和型腔的加工工艺规程。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 0 不少于二张。 数不少于 5000 字。 模两腔”，侧向抽芯式结构，应对侧抽机构及成型零件进行精确的设计和计算。 四、接受任务学生： 班 姓名 五、开始及完成日期： 自 2007 年 9 月 3 日 至 2007 年 11 月 13 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 院长 (系主任 ) 签名 2007 年 10 月 10 日 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 前言 塑料工业是世界上增长最快的工业之一。自 1909 年实现以纯粹化学合成方法生产塑料算起，塑料工业已有 90 余年的历史。 1927 年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、 碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。塑料有着一系列金属所不及的优点，诸如：重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性好、易于造型、生产效率高与成本低 廉等。但也存在许多自身的缺陷，诸如：抗老化性、耐热性、抗静电性、耐燃性及比机械强度低于金属。但随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。 塑料的种类增多，新的工程塑料品种的增加，塑料成型设备、成型工艺技术和模具技术水平的发展，为塑件的应用开拓了广阔的领域。目前，塑件已深入到国民经济的各个部门中。特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、航空、交通、通信、轻工、建材业产品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断 加强，并且陆续出现全塑产品。据报道，美国塑料工业已变为全美第四个最大的工业，每年的塑料消耗量已经超过钢材。在全世界按照体积和重量计算塑件的消耗量也超过了钢材。我国的塑料工业发展也很快，特别是近 20 年，产量和品种都大大增加，许多新颖的工程塑料也已投入批量生产。塑件 1990 年达到 吨，居世界第四位。如今，我国塑料工业已形成了相当规模的完整体系，它包括塑料的生产，成型加工，塑料机械设备，模具加工以及科研、人才培养等。塑料工业在国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。 随着科学技术的进步与国民经济发展对 塑件的广泛需求，塑料模塑成型技术正在向高精度、高效率与长寿命的方向迈进。由于它是一项综合性技术，所以它的发展必然涉及许多领域的共同配合。 1. 塑料成型理论的进展 塑料在充模过程中的各种流变行为的研究不断深入；有关挤出成型的流变理论和数学模型已经基本上建立，并且已在生产实际中得到应用；有关注射成型的流变理论尚在进行探讨；注射成型的塑料熔体在一维和二维简单模腔中的充模流动理论和数学模型已经有所解决，今后的工作是如何将理论与生产实际相结合，进一步加强对塑料熔体在三维模腔中流动行为的研究。进一步加深塑料成型 理论基础和工艺原理的研究借以改进成型工艺方法、成型模具和成型设备。 2. 塑料成型方法的革新 对于一些新型塑料和一些具有特殊要求的塑件，旧的成型方法已不再适用。因此，近年来出现了许多新型的塑料成型方法，如无流道凝料的注射成型、热固性塑料的注射成型、低发泡注射成型、排气注射成型、流动注射成型、动力熔融注射成型、气体辅助注射成型以及多品种塑料的共注射成型、铸塑成型、塑料粉末烧结成型等。 3. 塑件的精密化、微型化和超大型化 为了满足国民经济各个部门对塑件的精密化、微型化和超大型化的使用要求，高精度模 具、微型和大型模具得到发展，小型和新型的塑料成型设备亦不断涌现，例如，德国研制的注射量只有 微型注射机。可以生产 右的微型塑料产品。国内制造的 注射机，可以生产 右的微型塑料产品（如手表轴等）。 模具是塑件生产的重要工艺装备之一。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用着不同的模塑工艺和原理及结构特点及不相同的塑料模具。塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素占 80%。一副质量好的注射模可以成型上百万次，压缩模大约可以生产 25 万件，这些都同模具设计 和制造有很大的关系。在现代塑徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的设计制造和更新为前提。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也 推动了塑料工业生产高速发展，可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。 大专 （脱产） 毕业设计 开题报告书 题 目 管架注塑模设计 姓 名 陶涛 学 号 20030945 专 业 数控技术 指导教师 仲威 职 称 教师 2006 年 10 月 课题来源 对车间的观察，及自己的兴趣爱好，对组合机床是如何加工零件产生了浓厚的兴趣。现在决定以次为课题，进行 组合机床 的设计。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 塑料工业是世界上增长最快的工业之一，已有 90 余年的历史。我国的塑料工业发展也很快，已形成了相当规模的完整体系，从而使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用 。 由于注塑模具具有生产适应性强、生产效率高和容易实现自动化等特点、因而在塑料件的生产中起着至关重要的作用，目前它占整个塑料成型模具的一半以上，因此具有 很大的市场。 研究内容 目前要解决如下问题： 1、注射机型号的确定 2、确定模具结构形式 1）确定型腔数量及排列方式 2）选择分型面 3）浇注系统形式和浇口的设计 4）脱模推出机构的设计 5）侧向抽芯机构的设计 6）冷却系统的设计 7）成型零件的设计与加工工艺分析 3、模具设计的有关计算 1）型腔和型芯工作尺寸的计算 2）型腔侧壁和动模垫板厚度的计算 3）斜销等侧向抽芯的计算 4）模具冷却系统的有关计算 4、绘制模具结构草图，及装配图，零件图 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 按 照设计任务，根据调查研究所提供的权据和有关技术资料，进行以下工作： 进行数据计算、 绘制有关图纸（ “ 三图一卡 ” 、部件总图、 装配图等），编写技术文件等。 其基本内容如下： 1） 绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图。 2） 部件装配图设计。 3） 按规定格式编制设计计算说明书。 研究计划及预期成果 组合机床与通用机床和其他专用机床相比，具有重新改装的优势，其通用零部件可以多次重复利用，经济效益好。机床的结构稳定、工作可靠、使用和维护方便。 组合机床加工工件时，由于采用专用夹具、组合刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。 由于组合机床在工件一次装夹下可进行多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工，工序集中、所以生产效率高、产品质量稳定、劳动强度低。 组合机床主要用于箱体类零件的孔面加工等。 特色或创新之处 组合机床是根据工件的加工要求，以大量独立的通用部件为基础，配以少量的按被加工零件的特殊要求而设计的专用不见组成的一种高效专用机床。它既具有专用机床结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调 整的能力，以适应工件变化的需求。 已具备的条件和尚需解决的问题 设计零件为：喷油泵下体，按图中加工位置加工右侧面放出螺纹底孔，材料为 孔要求：孔深为 14，孔径为 5。 本文详细论述了刀具的切削用量方面的探讨，包括主轴的转速，进给量，进给速度，以提高加工工件的精度，而在加工工艺方面主要的是确定定位基准。加工多轴箱时主要讨论主轴、齿轮与动力方面。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 院系意见 主管领导签名： 年 月 日 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 摘 要 ： 本文详细介绍了管架注塑模的设计过程。首先分析原始资料，然后确定分型面和型腔排列方式，接着设计侧抽芯机构以及导滑槽和滑块，还对成型零件、型腔壁厚、加热和冷却等进行了计算，最后对注塑机进行校核。本设计介绍了中等复杂程度注射模具的设计过程，并对塑件进行了模流分析，在分析数据的基础上再对模具设计进行优化和改进 ,提高了模具设计的质量，缩短了设计时间。 关键词 ： 注塑模 设计 注射成型 模流分析 to a of to of of on up at of of a a on of so to of of 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 目录 摘要 前言 第一章 原始资料的分析 1 1 3 4 4 第 二 章 确定模具的结构方案 5 5 6 7 第 三 章 抽芯机构设计 11 11 11 11 12 第 四 章 滑块与导滑槽设计 13 13 13 13 第 五 章 成型零件结构设计 15 15 15 第 六 章 型腔侧壁厚度和底板厚度计算 18 第 七 章 加热和 冷却系统的计算 20 第 八 章 标准模架的选用 22 第 九 章 注塑机参数 校核 23 23 23 24 24 第 十 章 模具装配 与试模 25 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 第十 一 章 基于 的模流分析 27 结论 38 后记 39 参考文献 40 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 1 - 第一章 原始资料的分析 塑件的工艺性分析 塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性。塑件工艺性的好坏不但关系到塑件能否顺利成型，也关系到塑件的质量以及塑料模具结构是否经济合理。塑件工艺性的好坏主要取决于塑件设计，在设计塑件时不仅要满足使用要求，而且要符合成型工艺特点，并尽可能简化模具结构。这样，不仅能保证成型工艺顺利实施，提高产品质量，又能提高生产率，降低成本。 在设计塑件时，必须考虑以下一些因素： （ 1）成型方法 不同的成型方法对其塑件的工艺性要求不同。 （ 2）塑料的成型工艺性能 如流动性，收缩率等。 （ 3）塑料的使用性能 塑料的尺寸、公差、结构形状应与塑件的物理性能、力学性能等相适应。在保证使用性能的前提下，力求结构简单、壁厚均匀、使用方便。 （ 4）模具结构及加工工艺性 塑料的形状应有利于简化模具的结构，要考虑模具零件尤其是成型零件的加工工艺性。 塑料工艺性设计的主要内容包括：尺寸、精度、表面质量、结构形状、螺纹、齿轮、嵌件等。 塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。由于侧抽芯或瓣合凹模或凸模不但使模具结构复杂，制造成本高，而且还会在分型面上留下飞边，增加塑件的修整 量。因此，塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸，如果有侧向凹凸，模具设计时应在保证塑件使用要求的前提下，适当改变塑件的结构，以简化模具结构。塑件内侧凹较浅并允许带有圆角时，则可以用整体凸模采取强制脱模的方法使塑件从凸模上脱下，但此时塑件在脱模温度下应具有足够的弹性，以使塑件在强制脱模时不会变形。塑件外侧凹凸也可以强制脱模，但是多数情况下塑件的侧向凹凸不可能强制脱模，此时应采用侧向分型抽芯机构的模具。 塑件的壁厚对塑件质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型复杂塑件就难以充满型腔。塑件壁厚的最小尺寸应满足以 下方面要求：具有足够的强度和刚度；脱模时能经受推出机构的推出力而不变形；能承受装配时的紧固力。塑件最小壁厚值随塑料品种和塑件大小不同而异。壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性塑料成型来说增加了模压成型时间，并且造成固化不完全；对热塑性塑料则增加了冷却时间，降低了生产率。另外也影响产品质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。所以，塑件的壁厚有一个合徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 2 - 理的范围。 该塑件是一个管架，其零件图如图所示。本塑件的材料采用 产类型为大批量生产。 技 术 要 塑件的原材料分析 由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯 3 种单体合成。每种单体都具有不同的性能；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、高强度的特性。从形态上看， 三种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。 特性主要取决于三种单体的组成比率以及两相中的分子结构，这在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上具有不同品质 同品质的材料提供了不同的特性，如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度技术要求 1. 材料为 2. 塑件颜色为黑色 。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 3 - 和高温热曲性能等 。 料具有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的冲击强度。 干燥处理： 料具有吸湿性，在注塑成型之前要进行干燥。建议干燥条件： 8090下最少干燥 2小时，且材料温度波动应保证小于 熔化温度： 210 280；建议： 245 模具温度： 25 70 注射压力： 50 100射速度：中高速度 2. 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 （ 1）结构分析 该零件的形状为一直角弯板，在大板的一侧有两个直径为 8的通孔，小板的一侧有两个直径为 板之间有一个宽 1 ，高 10的筋板，因此，模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构，该零件属中等复杂程度。 （ 2）尺寸精度分析 该零件尺寸为未注公差，按 该零件重要尺寸有 8， 17 25 4 24 零件尺寸精度一般，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚最大出为 2，最小处为 1的筋板，壁厚偏差为 1，由于塑件结构简单，相关零件尺寸可以保证，有利于成型。 （ 3）表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷 毛刺外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。 综合以上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。 算塑件的体积和重量 计算塑件的体积： V 32 35 2 12 35 2 28） 2 2 2 2 22 1 2240 840 3 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 4 - 计算塑件的重量：查手册得 / 故塑件的重量为： W 塑机的选用 注射机的种类和特点 注射机的类型和规格较多，分类的方法也不同 ，主要的分类方法如下： （ 1） 按外形可分为卧式、立式和角式。 （ 2） 按传动方式可分为机械式、液压式、和机械液压联合作用式。 （ 3） 按用途可分为通用注射机和专用注射机。 注射机的结构组成及作用 一台通用型注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统。 1. 注射装置 其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔中。注射装置主要由塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动液压缸等组成。 2. 合模装置 其作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以及脱出制品。合模装置主要由前后固定板、移动模板、连接前后固定模板用的拉杆、合模液压缸、移模油缸、连杆机构、调模装置以及塑件顶出装置等组成。 3. 液压系统和电气控制系统 其作用是保证注射机按工艺过程预定的要求和动作顺序准确有效的工作。注射机的液压系统主要由各种液压元件和回路及其他附属设备组成。电气控制系统则主要由各种电器和仪表组成。液压系统和电气控制系统有机地组织在一起，对注射机提供动力和实现控制。 本塑件采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为 5型。 件注塑工艺参数的确定 查找（塑料模设计及制造）附录 H 和参考工厂实际应用的情况， 料的成型工艺参数可作如下选择。试模时，可根据实际情况作适当调整。 注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：后段温度 用 160； 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 5 - 中段温度 用 180； 前段温度 00； 喷嘴温度：选用 180； 注射压 力：选用 100 注射时间：选用 50s； 保 压：选用 75 保压时间：选用 10s； 冷却时间：选用 30s。 第二章 确定模具的结构方案 注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具形腔数目的确定以及形腔的排列方式和冷却水道的布局及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。 型面选择 模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。 分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、嵌件位置 及其形状、塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造、及其成型设备结构因素的影响。因此，在选择分型面时，应反复比较与分析，选取一个较为合理的方案。 （ 1）在开模时塑件应尽可能留于下模或动模内。 （ 2）应有利于侧面分型和抽芯。 （ 3）应合理安排塑件在型腔中的方位。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 6 - 塑料的应用 非常广泛，其制品多不胜数，条件互不相同，很难有一个固定的模式。因此，模具分型面的选择既是非常重要，又是一个非常复杂的问题。 该零件为管架，表面质量无特殊要求，但要考虑侧向抽芯机构的抽出，若选择如图所示的水平分型方式既可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件。故选用如图所示的分型方式比较合理。 定型腔的排列方式 本塑件在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构复杂程度等因素拟采用如图所示的型腔排列方式。 分型面选择 型腔排列方式一 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 7 - 采用如图所示的型腔排列方式的最大优点是便于设 置侧向分型抽芯机构，其缺点是熔料进入型腔后到另一端的料流长度较长，但因本塑件较小，故对成型没有太大影响。 采用如图所示的分型方式可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件。故选用如上图所示的分型方式比较合理。 若采用如上图所示排列方式，抽芯竿将变长，侧抽芯及形腔加工变得复杂，势必增加模具的复杂程度和加工难度，综合考虑选择排列方式一。 注系统设计 浇注系统设计的基本原则： 1. 适应塑料的成型工艺特性 注射成型时，熔融塑料在浇注系统和型腔中的温度、压力和剪切速率是随时随处变化的，相 应的表观粘度也不断发生变化。因此在设计浇注系统时，应综合考虑这些因素，以便在充模这一阶段能使熔融塑料以尽可能低的表观粘度和较快的速度充满整个型腔，而在保压这一阶段有能通过浇注系统，使压力充分地传递到型腔的各个部位，同时还能通过浇口的适时凝固来控制补料时间，以获得外形清晰、尺寸稳定、质量较好的塑件。 2. 利于型腔内气体的排出 浇注系统应顺利而平稳地引导熔融塑料充满型腔的各个角落，在充填过程中不产生紊流或涡流，使型腔内的气体顺利排出。 3. 尽量减少塑料熔体的热量及压力损失 浇注系统应能使熔融塑料通过时其热量及压 力损失最小，以防止因过快的降温降压而型腔排列方式二 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 8 - 影响塑件的成型质量。为此，浇注系统的流程应尽量短，尽量减少折弯，表面粗糙度 4. 避免熔融塑料直冲细小型芯或嵌件 经浇口进入型腔的熔融塑料的速度和压力一般都较高，应避免直冲型芯或嵌件，以防止细小型芯和嵌件产生变形或位移。 5. 便于修整和不影响塑件的外观质量 设计浇注系统时要结合塑件的大小、形状及技术要求综合考虑，做到去除、修整浇口方便，并且不影响塑件的美观和使用。 6. 防止塑件翘曲变形 当流程较长或 需采用多浇口进料时，应考虑由于浇口收缩等原因引起塑件翘曲变形问题，必须采用必要的措施予以防止或消除。 7. 便于减少塑料耗量和减少模具尺寸 在满足以上各项原则的前提下，浇注系统的容积尽量小，以减少其占用的塑料量，从而减少回收料，同时浇注系统与型腔的布局应合理对称，以减少模具尺寸，节约模具材料。 主流道是熔融塑料进入模具型腔时最先经过的部位，其截面尺寸直接影响塑料的流动速度和填充时间，如果主流道截面尺寸太小，则塑料在流动时的冷却面积相对增加，热量损失大，使熔体粘度增大，流动性降低，注射压力损失也相应增大，造 成成型困难。反之，如果主流道截面尺寸太大，则使流道的容积增大，塑料耗量增多，且塑件冷却定型时间的延长，降低了生产效率。同时主流道过粗还容易使塑件在流动过程中产生紊流或涡流，在塑件中出现气泡，从而影响其质量。因此，主流道的设计主要应恰当地选择主流道的截面尺寸。通常对于粘度大、流动性差的塑料或尺寸较大的塑件，主流道应设计得大一些；粘度小、流动性好的塑料或尺寸较小的塑件，主流道应设计得小一些。 小型塑件的单型腔模具常不设分流道，而塑件尺寸较大采用浇口进料的单型腔模具和所有多型腔模具都需设置分流道。分流道的设计应能 使塑料熔体的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔，流动中温度降得尽可能低。同时应能将塑料熔体均衡得分配到各个型腔。 选择分流道的形状时应综合考虑塑料的注射成型需要和加工的难易程度。通常，从减少压力损失和热量散失考虑，采用圆形截面分流道最好。从便于加工考虑，宜采用梯形、 在多型腔注射模具中分流道的布置有平衡式和非平衡式两种，一般以平衡式布置为佳。所谓平衡式布置就是各分流道的长度、截面形状和尺寸都是对应相徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 9 - 同的。这种布置可以达到各型腔能均衡 得进料，同时充满各型腔。在加工平衡式布置的分流道时，应特别注意各对应部位尺寸的一致性，否则达不到一致进料的目的。一般来说，其截面尺寸和长度误差以在 1%以内为宜。 设计分流道时，除了要正确选择分流道的截面形状和布置形式外，还应注意以下几点： （ 1）圆形截面分流道的长度短、塑件尺寸小时取较小值，否则取较大值，其他截面形状的分流道尺寸，可根据与圆形截面分流道的比表面积相等的条件确定。分流道长度一般在 8 30之间，也可根据型腔数量和布置取得更长一些，但不宜小于 8，否则会给修剪带来 困难。 （ 2）分流道的表面不必很光滑，起表面粗糙度值一般为 可，这样流道内流料的外层流速较低，容易冷却而形成固定表面层，有利于流道的保温。 （ 3）分流道与浇口处的连接应光滑过渡，以利于熔体的流动及填充。 （ 4）在考虑型腔与分流道布置时，最好使塑件和流道在分型面上总投影面积的几何中心与锁模力的中心相重合。这对于锁模的可靠性和锁模机构受力的均匀性都是有利的，而且还可以防止发生溢料现象。 （ 5）当分流道较长时，其末端应设置冷料穴，以防止冷料头堵塞浇口或进入型腔而影响塑件质量。 分流道截面积大小应与制模车间所 备有的铣刀尺寸相一致，即针对分流道直径规定的标准尺寸配备铣刀。在生产中， U 形和梯形截面的流道应用较多。复杂的分流道还需要、采用数控机床加工。 浇口的设计 浇口是连接分流道和型腔或者说是塑件的桥梁，它是整个浇注系统的最薄弱点和关键环节，其形式、尺寸开设在形腔的什么部位对塑件质量影响很大。在大多数情况下，浇口是整个浇注系统中截面最小的部分。当熔融塑料通过狭小的浇口时，流速增高，并因摩擦使料温也增高，有利于填充型腔。同时，狭小的浇口适当保压补缩后首先凝固封闭型腔，使型腔内的熔料即可在无压力的状态下自由收缩凝固成型 ，因而塑件内残余应力小，可减小塑件的变形和破裂。此外狭小的浇口便于浇道凝料与塑件分离，便于修整塑件，成型周期较短。但是，浇口截面尺寸不能过小，过小的浇口压力损失大；冷凝快、补缩困难会造成塑件缺料、缩孔等缺陷，甚至还会产生熔体破裂形式喷射现象，使塑件表面出现凹凸不平。同样，浇口截面尺寸也不能过大，过大的浇口注射速率，温度下降快，塑件可能产生明显的熔接痕和表面云层现象。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 10 - 一般浇口的尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。一般浇口的尺寸截面面积约为分流道截面面积的 3% 9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为 2，表面粗糙度值不低于 注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸稍有不同，特点和适用情况也有所不同。按浇口的特征可分为非限制浇口和限制浇口；按浇口形式可分为点浇口、扇形浇口、环行浇口、盘形浇口、轮辐式浇口、薄片式浇口；按浇口的特殊性可分为潜伏式浇口、护耳浇口；按浇口所在塑件的位置可分为中心浇口和侧浇口等。 浇口的开设位置对塑件的质量影响很大，因此在设计浇口时应合理地选择浇口的开设位置，在确定浇 口位置时，应根据塑件的几何形状和技术要求，对熔融塑料在流道和型腔中的流动状态、填充、补缩及排气等因素作全面考虑。一般应遵循以下原则： （ 1）避免引起熔体破裂现象 （ 2）有利于熔体流动和补缩 （ 3）有利于型腔内气体的排出 （ 4）减少熔接痕和增加熔接强度 （ 5）防止料流将型心或嵌件挤压变形 （ 1） 主流道设计 查表得 5型注射机喷嘴的有关尺寸； 喷嘴前端孔径： 4； 喷嘴前端球面半径： 10； 根据模具主流道 与喷嘴的关系 R 1 2） d (1) 取主流道球面半径 R 12； 取主流道的小端直径 d 了便于将凝料从主流道中拔出将主流道设计成圆锥形，其斜度为 1 3，经换算得主流道大端直径 D 8。 为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r 5的过度圆弧。 （ 2） 分流道设计 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 11 - 分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注 射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了便于加工，选用截面形状为半圆形分流道，查表5料模设计及制造 分流道直径为 8。 （ 3） 浇口设计 根据塑件的成型要求及形腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。 设计时考虑选择从壁厚为 2处进料，料由厚处往薄处流，而且在模具结构上采用镶拼式型腔、型芯，有利于填充、排气。故采用截面为矩形的侧浇口，查表（塑料模设计及制造选尺寸为（ b l h） 1 ,试模时修正。 第三章 抽芯机构设计 当塑件上有内外侧孔或内、外侧凹时，塑件不能直接从模具中脱出。此时需将成型塑件侧孔或侧凹等的模具零件做成活动的，这种零件称为侧型芯。在塑件脱模前先将侧型芯从塑件上抽出，然后再从模具中推出塑件。完成侧抽芯抽出和复位的机构就叫做侧向分型与抽芯机构。 本塑件的侧壁有两个通孔，它们垂直于脱模方向，阻碍塑件从模具中脱出。因此成型孔时必须做成活动的型芯，即须设置抽芯机构。 本模具采用斜销抽芯机构 定抽芯距 抽芯距一般应大于成型孔的 深度，本塑件孔壁厚度为 2 ，另加 2 3 的抽芯安全系数，可取抽芯距 4 定斜销倾角 斜导柱的倾斜角是斜抽芯机构的主要技术数据之一，它与抽拔力以及抽芯距有直接关系，一般取 15 25，这里取 20。 定抽拔力 F (1+ ) 塑料模具设计 中： p 塑件的收缩应力， 内冷却的塑件 p 外冷却的塑件 p A 塑件包括型芯的侧面积，； 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 12 - f 摩擦系数，一般 f 1 脱模斜度； F 抽拔力， N。 代入数据： F (1+ ) 105 )/（ 1 ） 104 N 斜导柱受弯曲力为： F/ 塑料模具设计 中： 斜导柱倾斜角； 斜导柱所受弯曲力， N。 代入数据： F/ 104 / 104 N 定斜销的尺寸 斜导柱的直径取决于抽拔力及其倾斜角度 斜导柱直径计算公式： d (L/ 弯 3/1 式中： 斜导柱倾斜角； 斜导柱所受弯曲力， N； L 斜导柱的有效工作长度， m； 弯 弯曲许用应力，对于碳钢可取 140 代入数据得： d (L/ 弯 3/1 （ 104 ()/140 ） 3/1 14 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 13 - 取 d 15 斜销的长度根据抽芯距、固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定，其计算如图所示： 根据公式： L 由于上模座板和上凸模固定板尺寸尚不确定，即 暂选 25。如以后该设计中 就修正 L 的长度，取固定凸肩 D D 28 ，所以根据上式计算： L 2（ 5 10） 228202010 取 L 55。 第四章 滑块与导滑槽设计 滑块在斜销分型抽芯机构中是运动零件，在工作时是由斜销将它驱动并沿着导滑槽运动，实现对侧型芯等的抽出和复位。 块与侧抽芯的连接方式设计 该零件的侧向抽芯机构用于成型零件的侧向孔，由于侧向孔的尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用组合式结构。型芯与滑块的连接采用螺钉顶紧的固定方式。 块的导滑方式 为使模具结构紧凑，降低模具装配复杂程度，拟采用整体式滑块和组合式导滑槽形式。 为提高滑块的导向精度，装配时可对导滑槽或滑块采用配磨、配研的装配方法。 块的导滑长度和定位装置设计 该零件由于侧抽芯距较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑块的定位装置采用弹簧与台阶的组合形式。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 14 - 第五章 成型零件结构设计 成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸、型腔和型芯的深度尺寸和中心距尺寸等。 在设计时必须根据塑件的尺寸和精度要求及塑料收缩率来确定成型零件尺寸和制造误差，但影响塑件的尺寸及公差的因素相当复杂，因而确定成型零件尺寸时应综合考虑各种影响因素。 由于在一般情况下，模具制造公差、磨损、和成型收缩波动是影响塑件公差的主要因素，因而，计算成型零件时应主要考虑以上三项因素的影响。 成型零件工作尺寸的计算方法有两种：有种是平均值法，即按平均收缩率、平 均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率，极限制造公差和极限磨损量进行计算。前一种计算方法简便，但可能有误差，在精密塑件的模具设计中受到一定限制；后一种计算方法能保证所成型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。以下计算按平均值的计算方法。 在计算成型零件和型芯的尺寸时，塑件和成型零件尺寸均按单向极限制，如果塑件上的公差是双向分布的，则应按这个要求加以换算。而孔中心距尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。 型腔和型芯尺寸计算应注意的事项如下： 磨损和模具成型零件的制造误差的影响，而型腔深度和高度尺寸的计算中只考虑收缩率和成型零件制造误差的影响，由于磨损对其影响甚小，故不考虑。但在压缩模塑中，如果采用溢式和半溢式模具成型时，不可忽视飞边厚度波动对塑件高度的影响，故在必要时，型腔深度的计算需考虑飞边厚度对塑件高度所造成的误差t。，以纤维为填料的塑料取 注射成型薄壁塑件时，可以不考虑收缩 率对模具成型零件尺寸的影响。 须深入了解塑件的要求，对于配合尺寸应认真设计计算，对不重要的尺寸，可以简化计算，甚至可用塑件的基本尺寸作为模具成型零件的相应尺寸。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 15 - 对于精度要求高的塑件尺寸，成型零件相应尺寸取小数点后的第二位，第三位四舍五入，精度要求低的塑件尺寸，成型零件相应尺寸取小数点后第一位，第二位四舍五入。 模和定模的结构设计 a) 动模的结构设计 该模具采用一模两件的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，动模拟采用整体式结构，其结构形式见装配 图。 根据分流道与浇口的设计要求，分流道和浇口均设在动模上，其结构见装配图。 b) 定模结构设计 该零件的定模板上没有形腔，直接用平板。 腔和型芯工作尺寸计算 该成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。 查表（塑料模设计及制造 附录 C）得 收缩率为 S 故平均收缩率 /2 模具制造公差取 z /3，（查中国模具设计大典 。 （ 1）凹模的径向尺寸计算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的增大。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。具体计算公式如下： 凹模的径向尺寸计算公式： L 1 k）（ 3/4） （塑料模具设计 式中： 塑件外形公称尺寸； K 塑料的平均收缩率； 塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的 1/3 1/6。 凹模径向尺寸： 32 1 k）（ 3/4） 1 3/4 3/ 管架注塑模设计 - 16 - 4 1 k）（ 3/4） 1 3/4 3/5 1 k）（ 3/4） 1 3/4 3/ L 1 k）（ 3/4） 1 3/4 3/模的深度尺寸计算 公式： H 1 k） (2/3) （塑料模具设计 式中： 塑件高度方向的公称尺寸。 凹模深度尺寸计算： 14 1 k） (2/3) (1 2/3 3/ H 1 k） (2/3) 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 17 - (1 2/3 3/ H 1 k） (2/3) (1 2/3 3/ 模型芯直径的计算： 8 d 1 k） (3/4) (1 3/4 3/ d 1 k） (3/4) (1 2/3 3/ 具中位置尺寸的计算 计算公式为： C 1 k） /2 式中： 塑件位置尺寸 型芯位置尺寸的计算： 17 1 k） /2 17(1 ()/2 州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 18 - 25 1 k） /2 25(1 ()/2 于管架零件的其它外形尺寸无精度要求，且无需与其它零件相配，所以凹凸模的这些尺寸可直接按产品尺寸加工。 由于定模没有型腔，所以定模不需计算。 第六章 型腔侧壁厚度和底板厚度计算 在塑料模注塑过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力。在塑料熔体的压力作用下，型腔将产生内应力及应变。如果型腔壁厚和地板厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与次同时，刚度不足则发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，也可能导致脱模困难等。因此，有必要建立型腔强度和刚 度的科学计算方法，尤其对重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能单凭经验确定凹模侧壁和底板厚度，而应通过强度和刚度的计算来确定。 型腔刚度和强度计算的依据归纳为如下几个方面： （ 1）成型过程不发生溢料。当型腔内受塑料熔体高压作用时，模具成型零件由于产生弹性变形而在某些分型面和配合面可能产生足以溢料的间隙。这时，应根据塑料的粘度不同，在不产生溢料的情况下，将允许的最大间隙值 作为塑料模型腔的刚度条件。 （ 2）保证塑件的精度要求。型腔侧壁及其底板应有较好的刚度，以保证在型腔受到熔体高压时不产生过大的、 使塑件超差的弹性变形。此时，型腔的允许变形量 受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允许值的 1/5 左右，或 下。 （ 3）保证塑件顺利脱模。型腔的刚度不足，塑件成型时变形很大，不利于塑件脱模。当变形量大于塑件的收缩值时，塑件将被型腔包紧而难以脱模。此时，型腔的允许变形量 受塑件收缩值限制，即 中 S 塑件材料的成型收缩率（ %）； t 塑件的壁厚（）。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 19 - 在一般情况下，其变形量不得大于塑料的收缩率。 （ 4）型腔力学计算的特征和性质， 随型腔尺寸及结构特征而异。对尺寸型腔，一般以刚度计算为主；对小尺寸型腔，因在发生大的弹性变形前，其内应力往往已超过材料许用应力，当以强度计算为主。其力学计算的尺寸分界值取决于型腔的形状、型腔内熔体的最大压力、模具材料的许用应力及型腔允许的变形量等。当以强度计算和刚度计算，算出的型腔尺寸相等时，此值即为分界尺寸。在不知分界尺寸时，则应分别按强度条件的刚度条件计算型腔尺寸，取大者为型腔壁厚尺寸。刚度条件通常是保证不溢料，但当塑件精度要求较高时，应按塑件精度要求确定刚度条件。 1. 下凹模型腔侧壁厚度计算 下凹模型腔为矩形整体式型腔，根据矩形整体式型腔的计算公式 h34 （塑料模设计及制造 h 型腔侧壁厚度（）； C 系数，由 L/查塑料模设计及制造 3 P 型腔内熔体的压力，一般取 25 45 a 型腔侧壁受熔体压力部分的高度（）； E 弹性模量，钢材取 105 允许变形量（）； 在高压下，型腔侧壁将发生弯曲，使侧壁与底板产生纵向间隙，为防止溢料， 应根据不同塑件的最大不同溢料间隙决定，（查塑料模设计及制造 3允许变形值 L/a 35/14=表 塑料模设计及制造 3 C 入公式计算： h3 2. 下凹模底板厚度计算： 根据组合式型腔底板厚度计算 公式 H34（） （塑料模设计及制造 进行计算。 式中 L/b 35/32 塑料模设计及制造 表 3 C 州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 20 - 代入公式计算： H3 第七章 模具加热和冷却系统的计算 塑料成型工艺过程中，模具温度会直接影响到塑料的冲模、塑件的定型、注塑周期和塑件质量。 模具过低，熔体流动 性差，塑料成型性能差，塑料轮廓不清晰，表面产生明显的银丝、云纹，甚至充不满型腔或形成熔接痕，塑件表面不光泽，缺陷多，机械强度降低。对于热固性塑料，模温过低造成固化程度不足，降低塑件的物理、化学和力学性能。对于热塑性塑料注射成型时在模温过低，充模速度又不高的情况下，塑件内应力增大，易引起翘曲变形或应力开裂，尤其是粘度大的工程塑料。在采用允许的低模温时，则有利于减小塑料的成型收缩率，从而提高塑件的尺寸精度，并可缩短成型周期。对于柔性塑料采用低模温有利于塑件尺寸稳定。 模温过高，成型收缩率大，脱模和脱模后塑件变形 大，并且易造成溢料和粘模。对于热固性塑料会产生过热导致变色、发脆、强度低等。但对于结晶性塑料，使用高温有利于结晶过程进行，避免在存放和使用过程中，尺寸发生变化。对于粘度大的刚性塑料，使用高模温可使其应力开列大大降低。 模具温度不均匀，型芯和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，影响塑件的形状及尺寸精度。因此，为保证塑件质量，模温必须适当、稳定、均匀。可见，模温对整个注塑过程都有极大的影响。 据统计，对于注射模具，注射时间约占成型周期的 5%，冷却时间约占 80%，推出时间约占 15%。可见，注塑周期主 要取决于冷却定型时间，而缩短冷却时间，可通过调节塑料和模具的温差。因而在保证塑件质量和成型工艺顺利进行的前提下，通过降低模具温度来缩短冷却时间，是提高生产效率的关键。 本塑件在注塑成型时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统，是否需要冷却系统可以做如下的设计计算。 设定模具平均工作温度为 40，用常温 20的水作为模具冷却介质，其出口温度为30，产量为 (粗算每 1 套 )h。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 21 - 1 求塑件在硬化时每小时释放的热量 3 单位热流量为 31 40 104 J/ 35 104 J/ 104 J/ 求冷却水的体积流量 V 由式 3V)( 21 1 （塑料模设计及制造 式中 V 冷却介质的体积流量（ ； W 单位时间内注入模具中的塑料重量（ kg/； 塑件在凝固时所放出的热量（ J/； 冷却介质的密度（ / ； c 冷却介质的比热容 J/（ C） ； 冷却介质的出口温度（）； 冷却介质的进口温度（）； 代入数据 V)( 21 1 ）（ 2030101 8 103 塑料模设计及制造 径非常小。 由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。 徐州师范大学本科生毕业设计 管架注塑模设计 - 22 - 第八章 标准模架的选用 按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，香港地区将浇口称为水口，大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的（二板式模具）所选用的模架，小水口模架指进料口采用点浇口模具（三板式模具）所选用的模架。 大水口模架总共有四种形式： 小水口模架就是指采用点浇口的模具所选用的模架，总共有 8种型式： C 型、 、 、 、 、 ，其中以 D 字母开头的 4 种型式适用于自动断浇口模具的模架。 模具结构采用一模两腔两板式结构，采用侧浇口顶出机构直接采用顶竿顶出。 根据塑料模具设计附录 B 所
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