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052 固定 支架 注塑 模具设计

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052-固定支架注塑模具设计,052,固定,支架,注塑,模具设计

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毕业设计(论文)中期报告题目：固定支架注塑模具设计1.设计（论文）进展状况1.1分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖面积最大且有利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图1所示： 图1 分型面的选择1.2 型腔结构设计由于该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑塑件尺寸模具结果尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步定为一模两腔结构形式。1.3型腔排列形式的确定由于该模具结构选择的是一模两腔，采用H型。1.4模具结构形式初步确定 由以上分析可知，本模具设计为一模两腔，根据塑件结构形状，推出机构初选推杆推出方式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，开设在塑件底部边缘。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板，支撑板或推件板。由上综合分析可确定采用带推杆的单分型面注射模。1.5浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为便于调整充模的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。2.存在问题及解决措施1）制定模塑工艺方案2）模具结构形式的论证及确定，模具的动作原理及结构特点3）注射量，浇注系统设计计算4）注射压力、温度、成型周期、锁模力的计算等5）根据塑件外形、质量及所选用的成型设备，确定型腔数量级布局形式6)确定分型面的形式及位置7）确定浇注系统及排气系统8）选择推出方式9）选择成型零件的结构与固定形式10）设计侧向分型及抽芯结构11）决定冷却，加热方式54.后期工作安排第7-8周: 进行相关的设计计算与校核。第9-10周：零部件的结构设计，确定初步的设计方案及绘制工作。第11-12周：完成总装配图设计及绘制。第13-14周：修改、定稿、打印准备答辩。第15周：整理设计说明书，撰写论文，准备答辩资料。 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计(论文)开题报告题目：固定支架注塑模具设计1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1题目背景、研究意义在电子电器、汽车、电机、仪器仪表等产品中，目前有60%80%的零部件都要采用模具成型。用模具生产制件的精度、复杂程度、一致性、高生产率和低消耗，是其他产方法所不能比拟的。而且用模具生产最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍，甚至上百倍1。随着塑料工业的飞速发展，塑料材料在电子、建筑、服装、家电、汽车等领域得到广泛的应用。众所周知，塑料制品的成型大多依靠塑料模具。塑料模具的质量对制品的产量和质量都有决定性影响。模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品尺寸精度及物理力学性能、内应力、表观质量与内在质量等起着十分重要的作用2。1.2国内外相关研究情况中国的模具行业产值跻身于世界的第三位。但中国模具行业的质量并不是世界上最好的，目前还赶不上德国和日本但中国模具行业大有发展的空间。德国、日本模具企业的加工设备先进，基本是数控、高速切削、单向走丝线切割或4轴5轴联动的高速加工机床，能实现模具型面的镜面加工。而国内模具企业的4轴5轴联动的高速加工机床占的比例有限，高光模具的加工与国外相比差距较大。德国、日本汽车模具的制造工艺已标准化，制品精度高、制造周期短3。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1本课题研究的主要内容在本设计中主要进行塑件工艺性分析、总体方案的设计、注塑机的选择、浇注系统的设计、成型零件的设计、脱模机构的设计、侧抽芯机构的设计及计算、导向和定位机构的设计、模架的选择、冷却系统的设计和计算等设计工作4。2.2研究方案制件外观为一尺寸不大的固定支架,结构复杂程度一般,该塑件平均壁厚8mm至12mm，外形尺寸较小。为表示该塑件形状选择主视图、仰视图、左视图，主视图采用半剖，根据支架承受能力一般，所以拟用塑料PC，具有良好的综合物理力学性能，机械性能优良，有较好的冲击韧性，缺口敏感性小于其他材料，刚度、硬度、疲劳强度均很好5。2.3研究方法及措施1）制定模塑工艺方案2）模具结构形式的论证及确定，模具的动作原理及结构特点3）注射量，浇注系统设计计算4）注射压力、温度、成型周期、锁模力的计算等5）根据塑件外形、质量及所选用的成型设备，确定型腔数量级布局形式6)确定分型面的形式及位置7）确定浇注系统及排气系统8）选择推出方式9）选择成型零件的结构与固定形式10）设计侧向分型及抽芯结构11）决定冷却，加热方式52.4方案拟定一般最佳浇口位置位于塑件表面，考虑到此固定支架外观要求不大，观察发现在塑件分型面设置浇口即可。考虑到塑件尺寸和模具结构尺寸的大小关系，又考虑到型腔的平衡布置和浇口开设部位的对称，所以采用一模两腔布置。方案一：浇注选用点浇口；方案二：浇注选用潜伏式浇口；方案三：浇注选用侧浇口；方案比较：方案一采用点浇口，常用于成型各种壳类、盒类零件，其优点是浇口位置能灵活的确定，浇口痕迹较小，易于自动断料，缺点是由于浇口截面积小，流动阻力大，需要提高注射压力。方案二采用潜伏式浇口，外观质量得不到很好保证，而且方法要求对合面定位准确且成本高。方案三采用侧浇口适用于中小型塑件的多型腔模具，其直接优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正，缺点是在制件的外表面留有浇口痕迹；考虑塑件的结构，且浇口位置已确定选择方案三比较合适。3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作本课题重点是：本模具设计的塑料件外部形状较单一，其重点是设计出结构合理的抽芯机构。难点是：考虑生产效率和成本设计一模多腔的行腔结构。前期已开展工作：（1）对塑件的结构和形状做了分析，已对塑件结构特点有了详细的了解（2）已充分查阅了资料，对注塑模具设计的流程有了一定的了解；（3）已对塑件结构特点有了详细的了解，并测绘了二维图，三维图。4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第1-2周：调研，查阅相关资料，检索有关中英文资料。第3-4周：完成一篇英文翻译，完成零件的选取和绘制，完成调研报告，开题报告。第5-6周：制定设计方案，确定模具总体结构形式。第7-8周: 进行相关的设计计算与校核。第9-10周：零部件的结构设计，确定初步的设计方案及绘制工作。第11-12周：完成总装配图设计及绘制。第13-14周：修改、定稿、打印准备答辩。第15周：整理设计说明书，撰写论文，准备答辩资料。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日参考文献1 高汉华.塑料成型工艺与模具设计M.大连：大连理工大学出版社, 2007.2 谈桂春.2006年我国工程塑料加工技术进展J. 2006.3 房宏淼.CAD_CAE技术在注塑模具设计过程中的应用J.2005.4 杨化林.基于知识的注塑模具设计若干技术研究J.2003.5 陈少有.塑料成型工艺与模具设计M.电子工业出版社.2012.6 胡治钰.固定支架连接板连续模设计J.2000.7 宋满仓.面向先进制造技术的注塑模具设计与制造新理念J.2007.8 刘建飞.谈注塑模具的浇口设计J.2005.9 王志强.注塑成型工艺试验优化方法及应用研究J.2011.10 宋满仓.注塑模具设计与制造标准化体系的研究J.2004.11 伍先明,张蓉等.塑料模具设计指导.第二版.北京:国防工业出版社,2010.12 李邵林,马长福.实用模具技术手册.上海:科学技术文献出版社,1998.13 P.A.Tres. Designing Plastic Part for AssemblyM. Cal Hanser. New York,1994.14 高为国.模具制造工艺.北京:机械工业出版社.2009.15 大连理工大学工程图学教研室.机械制图.高等教育出版社.2007.16 章飞,陈国平型腔模具设计与制造.北京:化学工业出版社,2003.17 Injection molding for microstructures controlling mold-core extrusion and cavity heat-fluxJ.Shanghai university.200718 ADVANCE IN PROCESSING TECHNOLOGY OF ENGINEERING PLASTICS OF CHINA IN 2006.本科毕业设计(论文)题目：固定支架注塑模具设计固定支架注塑模具设计摘 要 在本设计中进行了塑件工艺性分析、总体方案的设计、注塑机的选择、浇注系统的设计、成型零件的设计、脱模机构的设计、侧抽芯机构的设计及计算、导向和定位机构的设计、模架的选择、冷却系统的设计和计算等设计工作。在本次设计中，需要加工的工件有侧孔，采用了一个由侧型芯、固定件、挡块组成的侧抽芯机构，避免了采用斜导柱结构。关键词：注射成型；热塑性；塑料制品；模具Design of Injection Mold Fixing BracketAbstract In the design of plastic parts process analysis, the overall program design, injection molding machine of choice, the gating system design, forming part of the design, stripping the design side pulling mechanism and calculation, direction and positioning of design, die-choice, the cooling system design and calculation of design work. In this design, the processing workpieces with a side of the hole, using a side-by-core, fixed pieces block consisting of lateral pulling mechanism to avoid the use of derivative-ramp structure.Key Words：injection molding；thermoplasticity；plastic products；mold主要符号表M机max 注射机最大注射量（g/h或cm/h）K 塑料注射成型机最大注射量的利用系数mi 一个塑件的质量(g)m浇 模具浇注系统中凝料的质量(g)F0 注射机的公称锁模力(N)P 单位投影面积所需的锁模力(MPa)A浇 浇注系统及飞边在分型面上的投影面积(cm2)Ai 一个塑件在分型面上的投影面积（cm2）Q 抽拔力（N） 塑料对钢的摩擦系数p0 单位面积的包紧力（kg/cm2）h 支承板厚度（mm）p 成型压力（Mpa）E 弹性系数（Mpa）V 冷却介质的体积流量（m/min）W 单位时间内注入模具中的塑料重量（kg/min）Q 塑件在凝固时所放出的热量（J/kg） 冷却介质的密度（/mm）c 却介质的比热容J/（C）t 冷却介质的出口温度（） 目 录1 绪论11.1概述11.2注塑模具研究目的和意义11.3国内外相关研究情况11.4论文的提出及本文的组织21.4.1论文的提出及本人所做的主要工作21.4.2本设计所选的方案及说明21.4.3论文主要内容22 塑件成型工艺性分析32.1 塑件的分析42.1.1 结构分析42.1.2 外形尺寸42.1.3 精度等级42.2 PC工程塑料的性能分析42.3 PC的注射成型过程及工艺参数52.3.1 注射成型过程52.3.2 注射工艺参数53 拟定模具的结构形式和初选注射机63.1 分型面位置的确定63.2 型腔数量和排位方式的确定63.2.1 型腔结构设计63.2.2 型腔排列形式的确定63.2.3 模具结构形式初步确定73.3 注射机型号的确定73.3.1 注射量的计算73.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算73.3.3 选择注射机83.3.4 注射机有关参数的校核84 浇注系统的设计104.1 主流道的设计104.1.1 主流道的设计104.1.2 主流道的凝料体积104.1.3 主流道当量半径104.1.4 主流道浇口套的形式104.2 分流道的设计114.2.1 分流道的布置形式和长度114.2.2 分流道的当量直径114.2.3 分流道的截面形状124.2.4 分流道截面尺寸124.2.5 凝料体积124.2.6 校核剪切速率134.2.7 分流道的表面粗糙度和脱模斜度134.3 浇口的设计134.3.1 侧浇口尺寸的设计134.3.2 侧浇口剪切速率的校核144.4 校核主流道的剪切速率144.4.1 计算主流道的体积容量144.4.2 计算主流道的剪切速率144.5 冷料穴的设计及计算155 成型零件的结构设计及计算165.1 成型零件的结构设计165.1.1 型腔的结构设计165.1.2 主型芯的结构设计165.1.3 侧型芯的结构设计165.2 成型零件钢材的选用175.3 成型零件工作尺寸的计算175.3.1 型腔径向尺寸的计算175.3.2 型腔深度尺寸的计算175.3.3 型芯径向尺寸计算185.3.4 型芯高度尺寸计算185.3.5 侧型芯高度尺寸计算185.3.6 侧型芯径向尺寸计算185.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算185.4.1 凹模侧壁厚度的计算185.4.2 动模垫板厚度的计算196 脱模推出机构的设计206.1 脱模力的计算206.1.1 主型芯脱模力206.1.2 四个正方形主型芯的脱模力206.1.3 总脱模力206.2 推出方式的确定206.2.1 推出面积206.2.2 推杆推出应力217 模架的确定227.1 各模板尺寸的确定227.1.1 A板尺寸227.1.2 B板尺寸227.1.3 C板（垫板）尺寸227.2 模架各尺寸的校核237.2.1 模具平面尺寸237.2.2 模具高度尺寸237.2.3 模具的开模行程238 斜滑块侧向抽芯机构的设计248.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定248.2 斜导柱抽芯机构的设计248.2.1 抽拔力计算248.2.2 抽芯距计算258.2.3 斜导柱弯曲力计算258.2.4 斜导柱截面尺寸的确定258.2.5 斜导柱长度及开模行程计算268.2.6 斜导柱与滑块斜孔的配合268.2.7 滑块设计268.2.8 压紧楔的设计279 排气系统的设计2910 温度调节系统的设计3010.1 加热系统3010.2 冷却系统和冷却介质3010.3 冷却系统的简略计算3011 导向与定位机构的设计3211.1 导柱与导套设计3211.2 支撑柱的设计3212 模具工作过程3413 结 论35参考文献36致 谢37毕业设计（论文）知识产权声明38毕业设计（论文）独创性声明39VIII1 绪论1.1概述在电子电器、汽车、电机、仪器仪表等产品中，目前有60%80%的零部件都要采用模具成型。用模具生产制件的精度、复杂程度、一致性、高生产率和低消耗，是其他产方法所不能比拟的。而且用模具生产最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍，甚至上百倍1。模具结构设计更加重视提高注射成型的生产效率和适应快速成型的需要。不少模具在自动脱模方面进行精心设计，同时更加重视冷却系统的设计。一些看来结构一般的模具，由于采用高效率的冷却系统，注塑生产效率平均提高一倍。高寿命模具比较突出。产品的大批量生产，要求模具的寿命达到一百万次或更高。为了适应上述要求，除模具工作零件选择一些优质材料外（例如日本NAK80、PX88、瑞典718、德国2738和国产H13等），还要求工作零件通过热处理来提高硬度和耐磨性。 1.2注塑模具研究目的和意义在当今模具行业中，占大部分比例的是塑料成型模具，而塑料注射成型又是塑料工业中主要的加工方法之一，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。随着塑料工业的飞速发展，塑料材料在电子、建筑、服装、家电、汽车等领域得到广泛的应用。众所周知，塑料制品的成型大多依靠塑料模具。塑料模具的质量对制品的产量和质量都有决定性影响。模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品尺寸精度及物理力学性能、内应力、表观质量与内在质量等起着十分重要的作用2。1.3国内外相关研究情况中国的模具行业产值跻身于世界的第三位。但中国模具行业的质量并不是世界上最好的，目前还赶不上德国和日本但中国模具行业大有发展的空间。德国、日本模具企业的加工设备先进，基本是数控、高速切削、单向走丝线切割或4轴5轴联动的高速加工机床，能实现模具型面的镜面加工。而国内模具企业的4轴5轴联动的高速加工机床占的比例有限，高光模具的加工与国外相比差距较大。德国、日本汽车模具的制造工艺已标准化，制品精度高、制造周期短3。1.4论文的提出及本文的组织1.4.1论文的提出及本人所做的主要工作固定支架是限制管道和设备移动的，是一种支架形式。固定支架在生产生活及医疗行业都广泛应用，因此对固定支架的注塑模具设计格外重要。本人所做的主要内容是通过查阅资料，了解工作原理及特点，完成基础知识的积累，然进行方案的论证，深化方案的具体实施步骤，设计出符合实际应用的注塑结构。1.4.2本设计所选的方案及说明一般最佳浇口位置位于塑件表面，考虑到此固定支架外观要求不大，观察发现在塑件表面设置浇口即可。考虑到塑件尺寸和模具结构尺寸的大小关系，又考虑到型腔的平衡布置和浇口开设部位的对称，所以采用一模两腔布置。1.4.3论文主要内容论文主要进行塑件工艺性分析、总体方案的设计、注塑机的选择、浇注系统的设计、成型零件的设计、脱模机构的设计、侧抽芯机构的设计及计算、导向和定位机构的设计、模架的选择、冷却系统的设计和计算等设计工作4。332 塑件成型工艺性分析本设计为一固定支架,其零件图如图2.1所示.塑件结构较简单，塑件质量要求是不允许有裂纹，变形缺陷；材料要求为PC，生产批量为大批量，塑件公差按塑件材料要求进行转换，取MT2。 图2.1 固定支架2.1 塑件的分析2.1.1 结构分析要想获得合格的塑料制件除选用塑料的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性，塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，该制件外观为一尺寸不大的固定支架,需要侧抽芯，结构复杂程度一般。因而设计的模具属中等复杂程度。2.1.2 外形尺寸 该塑件壁厚为8mm12mm，塑形外形尺寸不大，塑料熔体流程较短，塑件的材料为热塑性塑料，流动性好，适合于注射成型。2.1.3 精度等级塑件每个尺寸的公差一样，取MT2。2.2 PC工程塑料的性能分析塑件的材料采用PC属热塑性塑料。PC是指聚碳酸酯。聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的线性结构非结晶型高分子聚合物，有一点的化学稳定性，不耐碱，酮，脂等，透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能很好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性较差。熔融温度高，熔体粘度大，成型前原料需干燥。粘度对温度敏感，制品要进行后处理。在机械上用作齿轮，凸轮，窝轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等。其性能指标见表2.1。表2.1 PC的性能指标性能参数性能参数密度1.20抗拉屈服强度72体积0.83拉伸弹性模量吸水率0.15抗弯强度113收缩率0.5-0.8冲击韧度热变形温度-45-135硬度HB11.4M75熔点225-250体积电阻系数2.3 PC的注射成型过程及工艺参数2.3.1 注射成型过程（1）成型前的准备。对PC的色泽，粒度和均匀度等进行检验，PC成型前须进行干燥，处理温度110120，干燥时间10小时左右。（2）注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热，塑化达到流动后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程可分为充模，压实，保压，倒流和冷却五个阶段。（3）塑件的后处理(退火)。退火处理的方法为红外线灯，鼓风烘箱。2.3.2 注射工艺参数（1）注射机：螺旋式,螺杆转速28r/min（2）料筒温度t/：前段：240285中段：230280 后段：210240（3）模具温度t/：90100 （4）注射压力（P/MPa）：80130（5）成型时间（S）：25s（注射时间1.6s，高压时间3s，冷却时间20.4s）3 拟定模具的结构形式和初选注射机3.1 分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖面积最大且有利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图3.1所示： 图3.1 分型面的选择3.2 型腔数量和排位方式的确定3.2.1 型腔结构设计由于该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑塑件尺寸模具结果尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步定为一模两腔结构形式。3.2.2 型腔排列形式的确定由于该模具结构选择的是一模两腔，其型腔中心距的确定见下图3.2。 图3.2 型腔数量的排列布置3.2.3 模具结构形式初步确定 由以上分析可知，本模具设计为一模两腔，根据塑件结构形状，推出机构初选推杆推出方式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，开设在塑件底部边缘。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板，支撑板或推件板。由上综合分析可确定采用带推杆的单分型面注射模。3.3 注射机型号的确定3.3.1 注射量的计算通过Pro/E建模分析得塑件质量属性如图3.3： 图3.3 塑件质量属性 塑件体积：塑件质量：3.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍到1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算，故一次注入模具型腔熔体的体积为 3.3.3 选择注射机根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为，由参考文献 。根据以上的计算，初步选择公称注射量为104，注射机型号为XSZY250卧式注射机，其主要技术参数见表3.1：表3.1 注射机主要技术参数理论注射量250拉杆内向距螺杆柱塞直径50移模行程500注射压力130最大模具厚度350注射速率89最小模具厚度200塑化能力18.9锁模形式液压-机械喷嘴口直径4模具定位孔直径125锁模力/kN1800喷嘴球半径123.3.4 注射机有关参数的校核（1）注射压力的校核。查参考文献1表4-1可知，PC所需注射压力为，这里取=130Mpa,该注射机的工程注射压力为,注射压安全系数k1=1.251.4,这里取k1=1.3，则：，所以，注射机注射压力合格。（2）锁模力的校核： 塑件在分型面上的投影面积，则= 浇注系统在分型面上的投影面积，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积数值，可以按照单型腔模的统计分析来确定。是塑件在分型面上的投影面积的0.10.3倍。这里取。 塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积，则 模具型腔内的膨胀力F胀 P模为型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为3060Mpa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。PC粘度较大且塑件有精度要求，故取P模=50MpaF胀=A总P模=384050=192KN查表1-2可得该注塑机的公称锁模力F锁=900kN，锁模力的安全系数为k2 =1.11.2这里取1.2，则k2F胀=1.2 F胀=1.2192=230.4KNF锁，所以注射机锁模力合格。其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。4 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注塑机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料融体的流动通道。它的作用是将塑料熔体顺利的充满型腔的各个部位，并在填充及保压过程中，将注塑压力传递到型腔的各个部位，以获得组织紧密、外形清晰的塑件。由于PC熔体粘度大，所以可以采用侧浇口的形式。4.1 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，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。4.1.1 主流道的设计根据设计手册查得XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸:喷嘴口直径：;喷嘴前端球面半径：;(1) 主流道的长度 一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计初取50mm进行计算。（2） 主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+（）mm=4.5mm（3） 主流道大端直径 D=d+=7mm 式中（4） 主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径+mm=14mm（5） 球面的配合高度 h=3mm4.1.2 主流道的凝料体积4.1.3 主流道当量半径4.1.4 主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求严格，因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC55HRC。如图4.1所示。定位圈的结构由总装图来确定。图4.1 主流道浇口套的结构形式4.2 分流道的设计4.2.1 分流道的布置形式和长度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、注塑速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状结构复杂程度一般,熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列的方式可知分流道的长度较短, 分流道和主流道设计为一体，如图4.2所示。图4.2 分流道布置形式4.2.2 分流道的当量直径流过一级分流道塑料的质量但该塑件壁厚在之间，按照经验曲线查得，再根据单向分流道长度60mm并查到修正系数，则分流道直径经修正后为4.2.3 分流道的截面形状本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。4.2.4 分流道截面尺寸设梯形的上底宽度为B=5mm,底面圆角的半径R=0.5mm，梯形高，高度取4mm,设下底宽度为b，梯形面积应满足如下关系式。代值计算得b=4.8mm，考虑到梯形底面圆弧对面积的减少及脱模斜度等因素，取b=4.8mm。通过计算梯形斜度，基本符合要求，如图4.3所示。图4.3 分流道截面形状4.2.5 凝料体积(1) 分流道的长度为(2) 分流道截面积 (3) 凝料体积 4.2.6 校核剪切速率 (1) 确定注射时间：查教材表2-3，可取t=1.6s(2) 计算单边分流道体积流量：(3) 剪切速率 该分流道的剪切速率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。4.2.7 分流道的表面粗糙度和脱模斜度该分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取即可，此处去 ，另外其脱模斜度一般在之间，通过上述计算脱模斜度为，脱模斜度足够。4.3 浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为便于调整充模的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。4.3.1 侧浇口尺寸的设计(1) 计算侧浇口的深度。根据教材表2-6，可得侧浇口的深度h计算公式为：为了便于今后试模时发现问题进行修模处理，并根据参考文献1表4-9中推荐的PC侧浇口的厚度为，故此处浇口深度取2.0mm.(2) 计算侧浇口的宽度。 根据教材表2-6，可得侧浇口的的宽度B的计算公式为为了便于今后试模时发现问题进行修模处理，并根据参考文献1表4-9中推荐的PC侧浇口的宽度为，故此处浇口宽度去4mm.(3) 计算侧浇口的长度。根据教材表2-6，可取侧浇口的长度。浇口的位置安排如下图4.4所示：图4.4 浇口位置安排4.3.2 侧浇口剪切速率的校核(1) 确定注射时间：查表2-3，可取t=1.6s(2) 计算浇口的体积流量：(3) 计算浇口的剪切速率：对于矩形浇口可得：，则剪切速率合格。式中为矩形浇口的当量半径。4.4 校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积，主流道的体积，分流道耳朵体积（浇口的体积大小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。4.4.1 计算主流道的体积容量4.4.2 计算主流道的剪切速率主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以，主流道的剪切速率合格。4.5 冷料穴的设计及计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是储存熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。采用推杆推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。5 成型零件的结构设计及计算5.1 成型零件的结构设计5.1.1 型腔的结构设计 型腔是成型制品的外表面的成型零件。按照型腔结构的不同可将其分为整体式，整体嵌入式，组合式和镶拼式四种。本设计采用整体嵌入式型腔，如图5.1所示。图5.1 型腔嵌件结构5.1.2 主型芯的结构设计动模型芯是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。该塑件采用整体式型芯，如图5.2所示。图5.2 主型芯结构5.1.3 侧型芯的结构设计 本设计采用斜导柱侧向分型。侧型芯结构如图5.3所示。图5.3 侧型芯结构5.2 成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产。对于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用P20钢，进行渗氮处理。5.3 成型零件工作尺寸的计算采用教材式（2-26）式（2-30）相应公式中的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照零件图中给定的公差MT5计算。5.3.1 型腔径向尺寸的计算 40，8属于型腔径向尺寸，尺寸转换为， 式中，是塑件的平均收缩率，查6-1可得PC的收缩率为0.5%，、是系数查2-10可知=0.65，=0.70；、分别是塑件上相应尺寸的公差（下同）；、是塑件上相应的尺寸制造公差，对于中小型塑件取（下同）。5.3.2 型腔深度尺寸的计算 ， 属于型腔深度尺寸式中是系数，由表2-10可知。5.3.3 型芯径向尺寸计算6，18，属于型芯径向尺寸，是系数查2-10可知=0.75，=0.75，=0.755.3.4 型芯高度尺寸计算4，8属于型芯高度尺寸式中，是系数，由表2-10可知。5.3.5 侧型芯高度尺寸计算4，8属于侧型芯高度尺寸式中，是系数，由表2-10可知。5.3.6 侧型芯径向尺寸计算6，18，属于侧型芯径向尺寸，是系数查2-10可知=0.75，=0.75，=0.755.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算5.4.1 凹模侧壁厚度的计算 凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，其厚度根据本节参考文献1表4-19中的刚度公式计算。 式中，p是型腔压力（）；E是材料弹性模量（）；h=W，W是影响变形的最大尺寸，而h=6mm；是模具刚度计算许用变形量。根据注射塑料品种查本书参考文献1表4-20得式中，。凹模嵌件初定单边厚度选15mm。由于15mm14.297mm,符合要求。根据型腔的布置，初步估算模板尺寸选用150mm150mm，它比型腔布置的尺寸大得多，所以完全满足强度和刚度要求。5.4.2 动模垫板厚度的计算动模垫板厚度和所选模架的每个垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在250mm250mm这个范围之内，查表7-4垫块之间的跨度大约为。那么，根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力就可以计算得到动模垫板的厚度，即式中是模具刚度计算许用变形量。根据注射塑料品种查本节参考文献1表4-20得26.5mm，L是两个垫块之间的距离，约154mm，是动模垫板的长度，取250mm;A是2个型芯投影到动模垫板上的面积。动模垫板可按照标准厚度取35mm，符合。6 脱模推出机构的设计本塑件结构简单，可采用推杆推出。6.1 脱模力的计算6.1.1 主型芯脱模力 因为，所以此处视为厚壁圆筒塑件，根据本节参考文献1式4-26脱模力为：6.1.2 四个正方形主型芯的脱模力 通过计算得脱模力为6.1.3 总脱模力 6.2 推出方式的确定采用推杆推出方式。6.2.1 推出面积 设直径为6mm的圆推杆设置4根，那么推出面积为6.2.2 推杆推出应力 根据教材表2-12取需用应力故可以采用推杆推出。7 模架的确定根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以计算出凹模嵌件所占的平面尺寸为，型腔所占平面尺寸为，利用经验公式进行计算，即，查表7-4得300mm，因此需采用的模架。同时有考虑到斜导柱，导柱，导套，水路的布置因素，根据表7-1可确定选用带推件板的直浇口C型模架，查表7-4得及各板的厚度尺寸。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，塑件高度为40mm，考虑到模板上还要开设斜滑块，还需流出足够的距离，故A板厚度取90mm。7.1.2 B板尺寸 B板是型芯固定板，按模架标准板厚取40mm。7.1.3 C板（垫板）尺寸垫块=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510）mm=(40+20+25+510)mm=9095mm，初步选定C为100mm。经上述尺寸计算，模架尺寸已经确定，标记为： 。其他尺寸按标准标注。如图7.1。图7.1 模架尺寸7.2 模架各尺寸的校核根据做选注射机来校核模具设计的尺寸。7.2.1 模具平面尺寸校核合格。7.2.2 模具高度尺寸325mm 校核合格。 7.2.3 模具的开模行程校核合格。8 斜滑块侧向抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构，用来成形塑件上的外侧凸起、凹槽和孔以及壳体塑件的内侧局部凸起、凹槽和不通孔。具有侧抽机构的注射模具，其活动零件多、动作复杂，在设计中特别要注意其机构的可靠、灵活和高效。侧抽机构类型很多，根据动力来源的不同，一般可分为机动、液压或气动以及手动三大类型。根据塑件结构进行合理的选用。8.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定该套模具采用机动抽芯机构，其驱动方式为斜导柱。斜导柱抽芯机构是最常用的一种侧抽芯机构，它具有结构简单，制造方便，安全可靠等特点。其斜滑块通常由楔紧块锁紧，根据楔紧块的结构形式及安装方式的不同可获得不同的楔紧力。并可获得较大的抽芯距。本次设计中，斜导柱侧向分型与抽芯结构利用斜导柱把动、定模分开时的开模力传递给侧型芯，使之产生侧向运动，先行脱出塑件，然后再由推杆将塑件推出。8.2 斜导柱抽芯机构的设计8.2.1 抽拔力计算只计算抽拔力大的一侧：（1）主型芯脱模力 因为，所以此处视为厚壁圆筒塑件，根据本节参考文献1式4-26脱模力为（2）三个正方形主型芯的脱模力 通过计算得脱模力为（3）总抽拔力 8.2.2 抽芯距计算 .式中 -抽芯距 H-塑件侧孔深度或凸台高度（mm），该塑件侧孔深度约为8mm； K-安全距离（2mm3mm），此处取2mm。8.2.3 斜导柱弯曲力计算该模具侧型芯的抽拔方向与开模方向垂直，滑块的受力如图8.1所示：图8.1 滑块受力示意图式中：N-斜导柱所受的弯曲力（N）；Q-抽拔阻力（Q=F=1502.5N）；f-钢材之间的摩擦因数，一般取f=0.15；-摩擦角（），。8.2.4 斜导柱截面尺寸的确定斜导柱常用截面形状有圆形和矩形两种。圆形制造方便，装配容易，应用广泛；矩形截面制造不便，但强度高，承受的作用力大。本设计采用圆形截面，其直径为：式中： -许用弯曲应力（MPa），对于碳钢=137.2MPa； -斜导柱有效长度（） N-斜导柱所承受的最大弯曲力（N），为1732N。根据表7-10选得标准斜导柱尺寸d=20mm，公差，斜导柱台阶孔。8.2.5 斜导柱长度及开模行程计算 式中 L-斜导柱总长度（mm）； S-抽拔距（mm)，为10mm； h-斜导柱在固定板中的长度（mm），为20mm； d-斜导柱直径（mm），为20mm； -斜导柱倾斜角，为。根据表7-10，取斜导柱总长为90mm。由于抽拔方向与开模方向垂直，完成抽芯距所需最小开模行程（mm）为：8.2.6 斜导柱与滑块斜孔的配合为保证在开模瞬间有一很小空程，使塑件在活动型芯未抽出之前从型腔内活型芯上获得松动，并使楔紧块先脱开滑块，以免干涉抽芯动作，斜导柱与滑块孔的配合应有0.25mm0.5mm的单边间隙。8.2.7 滑块设计此设计侧型芯仅是很小的凸起，方便加工，故本设计滑块采用整体式。（1）滑块的导滑形式：滑块在导滑槽中活动必须顺利平稳，不发生卡滞、跳动等现象，本设计采用T型导滑槽，其结构如图8.2所示。图8.2 滑块的导滑形式（2）滑块的导滑长度L应大于滑块宽度B的1.5倍，滑块完成抽芯动作后，应继续留在导滑槽内，并保证在导滑槽内的长度l不小于滑块全长的。本设计中，导滑长度L为60mm,宽度为40mm，而导滑槽长80mm.而抽芯距离仅需10mm，滑块抽芯复位过程中全部位于导滑槽内，所以运行平稳。（3）滑块的定位装置：为了保证斜导柱的伸出端可靠地进入滑块的斜孔，滑块在抽芯后的终止位置必须定位。该模具采用弹簧、螺钉和挡板的传统定位方式，其结构形式如图8.3所示。图8.3 滑块的定位装置8.2.8 压紧楔的设计（1）滑块锁紧楔形式：为了防止活动型芯和滑块在成型过程中受力而移动，滑块应采用楔紧块锁紧。该模具采用整体式楔紧块,如图8.4所示。图8.4 滑块的锁紧形式（2）楔紧块的楔角：当斜导柱带动滑块做抽芯移动时，楔紧块的楔角必须大于斜导柱的斜角，这样当模具一开启，楔紧块就让开，否则斜导柱无法带动滑块作抽芯动作，一般。该设计中为，可取为。9 排气系统的设计该塑件由于采用侧浇口进料熔体经塑料下方的台阶向上充满型腔，每个型芯上有四根推杆，其配合间隙可作为气体排除方式，不会在顶部产生憋气现象。同时，气体会沿着分型面，型芯和推件板之间的间隙向外排出。10 温度调节系统的设计注射模设计温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成形具有良好的产品质量和较高的生产率。10.1 加热系统由于该套模具的模温要求在，又是中小型模具，所以无需设置加热装置。10.2 冷却系统和冷却介质一般注射都模具内的塑料温度为左右，而塑件固化后从模具型腔中取出其温度在以下。热塑形塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。对于粘度低、流动性好的塑料（如PE、PP、PS、PA66等），因为成形工艺要求模温都不太高，所以用常温水对模具进行冷却。由于PC粘度大，熔融温度高，且水的热容量大，成本低，传热系数大，故该套模具亦采用常温水进行冷却。 10.3 冷却系统的简略计算为防止塑件出模后发生翘曲、变形，就要使模具保持塑料冷却固化所需的最佳温度。这时必须对高温塑料带入模具的温度进行有效的调节和控制，常用且又简便的方法，就是利用冷却介质水对模具进行循环冷却，将模具中多余的热量，带出模外，以保持制品冷却所需的最佳模温。冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算。计算时忽略模具因空气对流，辐射以及与注射机所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量（1）塑料制品的体积（2）塑料制品的质量 （3）塑件壁厚为3mm、8mm和12mm，查本教材参考文献1表4-34得。取注射时间，脱模时间，则注射周期：。由此可得每小时注射次数N=133次。a.单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量： b.确定单位质量的塑料在凝固时所放出的热量查本教材参考文献1表4-35直接可知PC的单位热流量的值是270。c.计算冷却水的体积流量设冷却水道如水口的水温为，出水口的水温为，取水的密度，水的比热容。则根据公式可得：d.确定冷却水路的直径当时，查本教材参考文献14-30可知,为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水的直径d=8mm。e.冷却水在管内的流速v 合理f.求冷却管壁与水交界面的膜转热系数h因为平均水温为，查本教材参考文献14-31可知f=0.672，则有：g.计算冷却水通道的导热总面积Ah.计算模具冷却水管的总长度Lj.冷却水路的根数X 设每条冷却水道的长度l=300mm,则冷却水道的根数为由上述计算可以看出，一条冷却水道对于模具来说显然是不合适的，本设计中采用动定模侧型芯各两条冷却水道对型芯和凹模嵌件进行冷却，成型零件的冷却水道开设见装配图所示。11 导向与定位机构的设计注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。该模具采用标准模架，模架本身带有导向装置（导柱导向机构）作模具的粗定位。本模具采用自带的导向装置。11.1 导柱与导套设计该套模具采用推板导柱固定在定模座板上的形式，前端伸动模垫板（见总装图）。对于本套模具，导柱主要对推出系统起导向作用。该设置了4套推板导柱与导套，它们之间用H7/ f7配合，其形状与尺寸如图11.1所示。图11.1 推板导柱、导套11.2 支撑柱的设计支撑柱能起到减小模板厚度、改善模板受力状况、提高模板刚度的作用。用螺钉固定在动模座板上，材料为45钢。本模具设计有2根支撑柱，直径为40mm。如图11.2所示。图11.2 支撑柱12 模具工作过程模具装配试模完毕之后（见总装图），模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下：（1）对塑料PC进行烘干，并装入料斗；（2）清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，进行适当的预热；（3）合模