模具设计毕业论文说明书

1、 .wd. .wd. .wd. 毕业设计标 题： 涡旋压缩机动蜗盘塑料模设计学生姓名：系 部： 机械工程系 专 业： 模具设计与制造 班 级： 高模具0803 指导教师：株洲职业技术学院毕业设计评审表学生姓名学号所在系部机械工程系所学专业模具设计与制造所在班级高模具0803毕业设计题目涡旋压缩机动蜗盘塑料模设计指导教师审查意见指导教师签字：年 月 日评阅教师评阅意见评阅教师签字：年 月 日辩论记录毕业设计论文标题带把手塑料杯模设计辩论日期 年 月 日辩论地点用简洁语言记录辩论过程，辩论委员会提出的问题和学生答复情况：辩论委员会记录人签字：辩论委员会评语与成绩辩论委员会对毕业设计论文的学术评论文

2、选题意义，所用资料和数据的可靠性，写作的标准化与逻辑性，实用性与创新性；主要缺乏之处，辩论情况及成绩：辩论委员会主席签字： 年 月 日本毕业设计论文成绩毕业设计论文任务书学生姓名学号所在系部机械工程系所学专业模具设计与制造所在班级高模具0803班E-mail联系 毕业设计论文题目涡旋压缩机动蜗盘塑料模设计指导教师姓 名职 称工作单位及所从事专业联系方式本设计选题根据欲解决的问题及其实用价值： 随着塑料工业的开展，塑料制品已深入到国民经济的各个部门中，特别是在办公用品、照相器材、汽车、仪器仪表、机械、航空、交通、通信、建材产品、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，并且陆续出现以塑

3、代金属的全塑产品。动涡盘的材质多为合金材料，本设计通过对各种塑料进展了详细的分析，由于ABS的综合性能良好，符合制品的质量和使用要求，应选取ABS作为制品材料，采用注塑成型。专业方向、 基本理论及设计内容设计要求和设计步骤要求详细到章节：一 、 专业方向模具设计与制造专业目前可以分为设计方向和制造方向。设计方面是用一些软件来进展设计的，结合模具的知识用与设计各种产品的模具。制造方面是用模具制造的知识、现代模具制造生产设备加工、装配和调试产品的模具。 基本理论 本模具要用到如下几点 基本理论塑料模具成型及模具加工技术的新技术、最新工艺知识。塑料的工艺性能及模具成型工艺方法与步骤。注射摸的构造与设

4、计的方法。注射摸的零件构造图纸。设计要求 独立完成设计要求的各项任务。要求：用手工绘制装配和零件的2D图.用Pro/E等相关软件绘制出模具的总装2D、3D图.该塑料模具的零件和重要摸具零件的3D图.工艺计算.其他零件的设计与选用.模具的装配与校核.主要参考文献：【1】齐卫东 塑料模具设计与制造 .北京：高等教育出版社，2005【2】李学锋 塑料模具设计及制造 .北京：机械工业出版社，2002【3】冯炳尧等 模具设计与制造简明手册 .上海：科学技术出版社，1998【4】机械制图 .北京：机械工业出版社，1999【5】王谟金等 AutoCAD2000(中文版)机械制图教程 .北京: 机械工业出版社

5、, 2003【6】詹友刚Pro/ENGINEER中文野火版3.0模具设计教程 .北京:机械工业出版社,2007【7】詹友刚Pro/ENGINEER中文野火版3.0模具实例教程 .北京:机械工业出版社,2006教研室审批意见专业教研室主任签字：盖章系部审批意见系部主任签字： 盖章毕业设计开题报告课题的目的及意义动涡盘模具设计随着塑料工业的开展，塑料制品已深入到国民经济的各个部门中，特别是在办公用品、照相器材、汽车、仪器仪表、机械、航空、交通、通信、建材产品、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，并且陆续出现以塑代金属的全塑产品。动涡盘的材质多为合金材料，本设计通过对各种塑料进展了详

6、细的分析，由于ABS的综合性能良好，符合制品的质量和使用要求，应选取ABS作为制品材料，采用注塑成型。本设计阐述了动涡盘模具设计的设计全过程，应用CAD/CAE/CAM技术，提高了模具的使用寿命和制造技术。根据产品零件图，使用Pro/ENGINEER软件进展零件的分析、分型面的选择、成型零件的设计、NC数控加工。针对脱模困难，采用不等距推杆推出；根据动涡盘的构造特点，对动、定模采取不同的冷却水道以加强冷却效果。2课题任务、设计内容、实现途径课题任务：了解相关塑料的性能 掌握塑料模具设计的全过程 在规定是时间内完成毕业设计的步骤及相关事宜设计内容： 1塑料材料的分析2.塑料成型分析3.模具分型面

7、的设计4.浇注系统的设计5.零件图及总装图的绘制. 实现途径 ： 根据产品零件的使用要求，把模具构造用计算机设计软件设计出来，绘出图纸然后组装调试，直到能生产出合格的的产品，运用所学知识，在教师的指导下，通过上网查阅和利用学院现有的图书馆的资源查找，将这次毕业设计圆满完成。3进度安排：第一周：设计准备工作，包括设计的工件及任务书，和拟订设计方案。第二，三周： 零件工件图的绘制。第四，五，六周： 工件的注塑分析和装配图的的绘制。第七 八周： 编写说明书。第九，十周：准备辩答。报告人签名： 2010-11-12 4指导教师意见 指导教师签名 年 月 日目 录1对塑件构造的分析 111.1塑件的工艺

8、性分析111.1.1尺寸精度 111.1.2外表质量 111.1.3壁厚及其均匀性 121.1.4圆角 131.1.5脱模斜度 131.2 涡旋线的介绍 131.2.1涡旋型线的 基本参数 141.2.2涡旋型线的生成 141.2.3塑件模型分析 152塑料的选用 162.1塑料的选用 162.2 ABS的一般性能 162.3 ABS的加工要求 172.4 ABS在相关范围中的应用 173注塑机的选定 183.1概述 183.2 注射机的选用83.2.1注射量的计算 83.2.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积几所需锁模力的计算 83.2.3选择注射机 83.2.4注射机有关参数的校核94

9、分型面及型腔数目确实定114.1 分型面 114.1.1 分型面的类型114.1.2 分型面的选择原那么114.1.3分型面的设计114.2 型腔数目确实定 115浇注系统设计 135.1浇注系统概述 135.2主流道设计 135.2.1主流道的尺寸 135.2.2 主流道衬套形式 145.2.3 主流道凝料体积 145.2.4主流道剪切速率校核 145.3 分流道设计 145.3.1 分流道的形状及尺寸 145.3.2 分流道的长度155.3.3 分流道凝料体积155.3.4分流道剪切速率校核155.3.5分流道的外表粗糙度155.4浇口的设计 165.4.1浇口位置的选择165.4.2浇口

10、尺寸的计算165.4.3浇口剪切速率校核175.5冷料穴的设计 175.5.1主流道的冷料穴设计175.5.2分流道的冷料穴设计176排气系统设计187成型零件设计197.1成型零件的构造设计197.1.1上模的设计 197.1.2下模的设计 197.2成型零件工作尺寸计算 207.2.1 影响工作尺寸的因素 207.2.2上模成型零件的工作尺寸计算217.2.3下模成型零件的工作尺寸计算227.3成型零件强度及支承板厚度计算238导向机构设计258.1 导柱 258.1.1导柱的构造形式258.1.2导柱的构造形式258.2 导套 268.2.1导套的构造形式268.2.2导套构造和技术要求

11、279脱模机构设计 289.1脱模机构的分类 289.2 脱模机构的设计原那么 289.3脱模力的计算 289.4推出机构的设计299.4.1推杆的设计要点309.4.2推杆的截面形状359.4.3推杆的尺寸计算379.5推出机构的导向和复位 389.5.1导向零件409.5.2复位零件4110模架的选定 4110.1 模架概述 4210.2 模架的选定 42参考文献完毕语前 言1 概述模具工业是国民经济的基础工业，被成为“工业之母。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，开展极为迅速。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的开展以及高分子合成技术、材料改性技术的进步，愈来愈多

12、的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃开展。在现代化工业生产中，69%90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业开展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。我国自改革开放以来，塑料工业开展很快，表现在不仅塑料增加而且其品种更为增多，其产量已上升到居世界第四位，由此可见，塑料工业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等兴旺国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比兴旺国家低许多，

13、约为兴旺国家的1/31/5，工业兴旺国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的开展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模确实开发和应用。在设计技术和制造技术上与兴旺国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料模塑成型技术正向

14、高精度、高效率、自动化、大型、微型、精细、高寿命的方向开展，具体表现在以下几个方面：1塑料成型理论研究的进展。2新的成型方法不断涌现。3塑件更趋向精细化、微型化及超大型化。4开发出新型模具材料。5模具外表强化热处理新技术应用。6模具CAD/CAM/CAE技术开展迅速。7模具大量采用标准化。在工业兴旺的国家，模具工业已经从机床工业中别离出来，并开展成为一个独立的工业部门，而且其产值已经超过机床工业的产值。目前国内模具行业的 基本情况是，随着轻工业及汽车制造业的迅速开展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求

15、的状况。一些大型、精细、复杂的模具还不能自行制造，需要每年花几百万.上千万美元从国外进口，制约了工业的开展，所以在我国大力开展模具行业势在必行。2本课题的研究内容、要求、目的及意义本次动涡盘模具设计采用Proe辅助设计，运用CAD技术能有效地对整个设计制造过程预测评估通过计算机数据模拟和仿真技术来完善模具构造，再现能力强，整体水平容易控制，能够迅速获得样品，有利于争取定单，赢得客户；同时节省大量的模具试制材料费用，减少模具返修率，缩短生产周期，大大降低了模具本钱。本课题的研究内容及 基本要求1独立拟定动涡盘塑件的成型工艺，正确选用成型设备。2合理地选择模具构造。根据塑件图及技术要求，提出模具构

16、造方案，并使其构造合理，质量可靠，操作方便。必要时可根据模具设计和加工的要求，提出修改塑件图纸的要求。3正确确实定模具成型零件的形状和尺寸。4所设计的模具应当制造方便、造价廉价。5充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工。6设计的模具应当效率高，安全可靠，如要求浇注系统充型快，冷却系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高。7要求模具零件耐磨、耐用、使用寿命长。本课题的研究目的及意义1熟悉拟定塑料成型工艺和模具设计原那么、步骤和方法。2学会查阅有关技术文献、手册和资料。3培养分析问题和解决问题的能力。1对塑件构造的分析塑件制品的构造工艺性不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，同时还要尽

17、使模具构造简单化。在进展制品构造工艺时，必须遵循以下原那么：1在保证制品的使用性能、物理性能与力学性能、电气性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能又好的塑料。并力求制品构造简单、壁厚均匀，而且成型方便。2在设计塑料制品时应同时考虑模具的总体构造合理，使模具型腔易于制造，模具的抽芯和推出机构简单。3在设计制品时，、应考虑塑料原料的成型工艺性，如流动性、收缩性等；同时其制品形状应有利于模具的分型、排气、补缩和冷却。4当制品的外观要求较高时，应先通过造形而后逐步绘制出样图。该塑件是一涡旋压缩机上动涡盘，外形构造如图1-1所示。塑件壁厚属中等壁厚塑件，生产批量很大，材料为丙烯腈

18、丁二烯苯乙烯共聚物ABS，成型性能较好，可以注射成型。塑件具体数据见塑件图。图111.1塑件的工艺性分析塑件构造工艺性主要包括尺寸精度、外表粗糙度、脱模斜度、壁厚及其均匀性、加强筋、支承面、圆角、孔、工艺圆角、成型孔的分布、嵌件的安置等构造特征，还有外观质量要求是否能满足成形工艺要求。在此只进展简单的几个方面的分析。1.1.1尺寸精度 此塑件的两个重要构造尺寸为涡旋体的高度，圆环形内孔的直径，见塑件图1，从这两个数据可以看出，该塑件的尺寸精度较高。1.1.2外表质量制品的外表质量包括外表粗糙度和外观质量等。制品的外观要求越高，外表粗糙度值应越低。这除了在成型时从工艺上尽可能防止冷疤、云纹等缺陷

19、来保证外，主要取决于模具型腔外表粗糙度。一般模具外表粗糙度要比制品的要求低12级。动涡盘涡旋体内盘外表粗糙度Ra1.6m，涡旋体外外表粗糙度Ra0.8m，涡旋体端平面粗糙度Ra0.8m，涡旋体壁侧外表粗糙度Ra0.8m。1.1.3壁厚及其均匀性涡旋体壁厚均匀一致为6mm，涡旋盘盘体的厚度为15 mm，用于装配传动轴的型腔壁厚均匀一致为10 mm。就整个塑件而言，最大厚度为15 mm，最小厚度为6 mm，壁厚差为9 mm，塑件整体壁厚不是很均匀，但由于尺寸较大，塑件的成型问题仍然不大。1.1.4圆角塑料制品设置圆角，能使其成型时流动性能好，成形顺利进展。因为当制品带有尖角时，往往会在尖角处产生应

20、力集中，在受力或受冲击振动时发生破裂，因此须在塑件各个转角处或内部联接处，均采用圆角过渡。当圆弧半径大于塑件壁厚1/4时，应力集中系数小于2；当这个比值增大为1/2时，其应力集中系数可减至 1.51.1.5脱模斜度由于制品冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于黏附作用而紧贴在型腔内。为了便于脱模，防止制品外表在脱模时划伤、擦毛等，在制品设计时应考虑其外表具有合理的脱模斜度。制品上的脱模斜度大小，与制品的性质、收缩率大小、摩擦系数大小、制品壁厚和几何形状有关。硬质塑料比软质塑料斜度大；形状愈复杂或成型孔较多时取较大的脱模斜度；制品高度愈高、孔愈深那么取较小脱模斜度；内孔包住型芯，应取较大斜度。

21、一般情况下，脱模斜度不包括在塑件公差范围内，否那么应在图样上加以注明。在制品图上标注时，内孔以小端为基准，斜度由扩大方向取得；外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得。表11 常用塑料的脱模斜度塑料名称 脱模斜度 型 腔 型 芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚酰胺 2545 2045硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 3040 3050聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛 35130 3040热固性塑料 2540 20501.2 涡旋线的介绍(1)对于动涡盘或静涡盘上位于压缩腔内的任一给定点，在静涡盘或动涡盘上，必有一点且只有一点与之相啮合，并且内侧壁面上的点相啮合。(2)当涡旋型面上一对共轭点相啮合接触时，

22、动、静涡旋盘涡旋型线特征形状几何中心之间的距离，不随主轴转角而变化。这里的特征形状，是指能够反映涡旋型线类型的几何形状，对于圆渐开线涡旋型线，是指基圆。(3)一对啮合点相啮合时，啮合点所在涡旋型面的切向相互平行，并且与通过涡旋型线特征形状几何中心之间连线方向相垂直。本次设计选用以圆的渐开线为涡旋线的动涡盘，主要原因是：(1)圆的渐开线容易加工。(2)与其它类型的渐开线型线相比，圆的渐开线涡旋压缩机具有更加紧凑的构造与良好的工作性能。1.2.1涡旋型线的 基本参数其 基本参数如下：基圆半径 r渐开线的节距 p=2r渐开线的发生角涡旋体的壁厚 t=2r涡旋体的高度 h涡旋线圈数 N渐开线的渐开角=

23、2N+/2动静涡盘基圆中心距离 D=p/2-t(1) r实际上是一个涡旋压缩机的重要构造参数。涡旋压缩机工作时，由于动涡盘的基圆中心是绕静涡盘的基圆中心作半径为r的圆周轨道运动，故r又称为转动半径。理论上偏心轴的中心线不同于曲柄销的中心线，应与静涡盘通过基圆中心的中心线相重合，曲柄销的中心线，应与动涡盘通过基圆中心的中心线相重合，故r又称为偏心轴的偏心量。满足动静涡盘基圆中心距离r的涡旋型线组合，可构成封闭的容积腔。一般情况下r的取值范围是r= 1.26.5mm。由附图1，： r3.5mm。2渐开线的节距p：p=2r，由公式可知，p是关于r的一次函数，当r发生变化时，p也随之发生改变。3渐开线

24、的发生角：是关联渐开线基圆半径r和涡旋体的壁厚t的一个几何参数，它自身并没有什么特殊意义。根据经历，的取值范围是=15o 75o。取=49o。4涡旋体的壁厚t：涡旋体的壁厚t根据涡旋体工作时的受力情况而定，以保证刚度和强度为前提。一般情况下t在210 mm范围内取值，压缩机功率小时取较小的值；当涡旋体顶部设置密封槽时，t的取值应考虑密封槽和密封条的加工工艺，一般取较大的值。由公式：t=2r 得t=6 mm。(5) 渐开线圈数N：当涡旋压缩机的行程容积Vs、渐开线基圆半径、发生角、吸气完毕角确定后，N由直接可以求出。N的取值不能太大，否那么涡旋体的加工质量很难保证。一般情况下N=24圈为宜。取

25、N=4。6涡旋体的高度h：涡旋体的高度是一个重要的几何参数。h的大小与涡旋盘的直径、轴向间隙的泄漏线长度、以及涡旋体加工时的难易程度等因数有关。一般情况下，h=1080 mm。取h=26 mm。1.2.2涡旋型线的生成涡旋压缩机型线主要是采用圆的渐开线，其内壁面参数方程为：x= rcos+sin+y=rsin+-cos+式中 r 基圆半径；展开角；渐开线的发生角。其外壁面参数方程为：x= rcos+sin-y=rsin-cos-式中 r 基圆半径；展开角；渐开线的发生角。将数据代入式子中有，内型线方程为：x内=3.5cos49osin49oy内=3.5sin49ocos49o外型线方程为：x外

26、=3.5cos49osin49oy外=3.5sin49ocos49o由此可得到如图11所示的涡旋线。图121.3 塑件模型分析体积 = 7.6187012e+05 毫米3曲面面积 = 1.5996886e+05 毫米2密度 = 1.0900000e+00 公吨 / 毫米3质量 = 8.3043843e+05 公吨 根据_007坐标边框确定重心:X Y Z 1.2122787e-01 4.8345040e+00 -2.9178042e+00 毫米相对于_007坐标系边框之惯性. (公吨 * 毫米2)惯性张量Ixx Ixy Ixz 2.1797262e+09 1.3086919e+06 3.447

27、5157e+07Iyx Iyy Iyz 1.3086919e+06 3.9708100e+09 -7.3508636e+06Izx Izy Izz 3.4475157e+07 -7.3508636e+06 2.1804621e+09重心的惯性(相对_007 坐标系边框) (公吨 * 毫米2)惯性张量Ixx Ixy Ixz 2.1532468e+09 1.7953924e+06 3.4181415e+07Iyx Iyy Iyz 1.7953924e+06 3.9637278e+09 -1.9065141e+07Izx Izy Izz 3.4181415e+07 -1.9065141e+07 2.

28、1610405e+09主惯性力矩 (公吨 * 毫米2)I1 I2 I3 2.1226337e+09 2.1914509e+09 3.9639305e+09从_007 定位至主轴的旋转矩阵: 0.74510 0.66696 -0.00079 -0.00763 0.00734 -0.99994 -0.66691 0.74506 0.01056从_007 定位至主轴的旋转角(度):相对 x y z 的夹角 89.395 0.000 -41.833 相对主轴的盘旋半径：R1 R2 R3 5.0557293e+01 5.1370306e+01 6.9089062e+01 毫米2塑料的选用2.1塑料的选用

29、由于动涡盘在工作受到较大的摩擦力，工作温度为6080，而且还要承受一定的离心力和剪切力，所以只能选择相应的工程塑料。可供选择的塑料品种有：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物等。综合比较待选塑料品种的综合性能，其中，聚甲醛的收缩率过大；聚酰胺的线胀系数较高；聚碳酸酯耐磨性差，易产生剩余应力，甚至裂纹；ABS符合制品的质量和使用要求，故确定其为塑件材料。2.2 ABS的一般性能丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，英文名称为acrylonitritle-butadiene-styrene copoly，简称ABS。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好确实综合性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学

30、腐蚀性及外表硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。有极好的冲击强度，且在低温温下也不迅速下降。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大局部醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS外表受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS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。其缺点是耐热性不高。ABS的综合性能较好，冲击韧性、机械强度较高，尺寸稳定，化学性稳定性较好；易于成型和机械加工，与有机玻璃的熔接性良好，可做双色成型塑件，外表可镀铬

31、。主要性能数据见表2-1。表2-1 ABS的性能项 目 ABS相对密度 kgdm3 1.021.16比体积 dm3kg1 0.860.98吸水率 % 0.20.4成型收缩率 % 0.40.7熔点 130160热变形温度 90108抗拉屈服强度 MPa 50拉伸弹性模量 MPa 1.8103抗弯强度 MPa 80冲击韧性 kJm2 261硬度 HB 9.7 R1212.3 ABS的加工要求成型时宜取高料温，高模温，但料温过高易分解分解温度250，对精度较高的塑件，模温宜取5060，对光泽、耐热塑件，模温宜取6080。注射压力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射机成型时，料温为180230，注射压力为100

32、01400105帕。用螺杆式注射机成型时，料温为160220，注射压力为7001000105帕。分流道及浇口截面要大，注意浇口的位置，防止熔接纹；为防止塑件出现银丝及气泡，成型前必须充分枯燥，外表要求光泽的塑件必须经长时间的预热枯燥；保压及冷却时间不宜太长；为消除塑件的内应力，防止开裂，应对塑件进展退火处理。其他工艺参数见表2-2。表2-2 ABS塑料的注射工艺参数项 目 ABS注射机类型 螺杆式预热和枯燥 温度 8085 时间 h 23料筒温度 后段 150170 中段 165180 前段 180200喷嘴温度 170180模具温度 5080注射压力 MPa 60100成型时间 注射时间 s

33、 2090 高压时间 s 05 冷却时间 s 20120 总周期 s 50220螺杆转速 转/分 30后处理 方法 红外线灯 温度 70 时间 h 242.4ABS在相关范围中的应用ABS应用广泛，在某些领域可代替金属材料，适于制作一般的机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电讯构造零件。例如电器外壳、汽车仪表盘、日用品等。3注射机的选定3.1概述注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术标准进展必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定适宜的注射机型号。如果两者不相匹配，那么模具无法使用，为此，必须对两者之间有关的数据进展校核，并通过校核来设计模具与选择注射机型号。3

34、.2 注射机的选用3.2.1注射量的计算通过建模分析，塑件体积为V1=762cm3，塑件质量m1=V=830.58g，流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来估算。从上述分析中确定为一模一腔，所以注射量为：m=1.6=1.6830.58=1328.9g, V=1.6V1=1219.2 cm3。模具型腔能否充满与注射机允许的最大注射量密切相关，应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量的范围内。由以下公式：nm1+m280% m式中 n型腔数量，按设计要求取n1；m注射机允许的最大注射量g或cm3；m2浇注系统所需塑料质量或体积，计算得m2457.2cm3；m1单个塑件的

35、质量或体积，计算得m1762cm3；由上式计算得m值必须大于1524 cm3。3.2.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积几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为A2，在模具设计前是个未知数。根据统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.20.5倍,因此采用0.35 A1来计算：A= A1+ A2=1.35 A1=46734.975 mm2式中 A1=d2/4=0.785(210) 2=34618.5 mm2F= AP=46734.97535=1635724N=1635.72 KN式中 型腔压力P取35MPa。3.2.3选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的

36、计算值，查参考文献2中P243的附录F，选用注射机的型号为SZ-2000/4000，其主要技术参数见下表3-1。表3-1 注射机主要技术参数理论注射容量/ cm3 2000 锁模力 /KN 4000螺杆直径mm 90 拉杆内间距/mm 750750续表3-1注射压力/MPa 130 移模行程/mm 750注射速率(g/s) 430 最大模厚/mm 770塑化能力(g/s) 75 最小模厚/mm 380螺杆转速(r/min) 10140 定位孔直径/mm 200深25喷嘴球半径 20 喷嘴孔直径/mm3.2.4注射机有关参数的校核1由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n:n(KMt-m2)/m1

37、式中 K注塑机最大注射量的利用系数，一般取0.8；M注塑机的额定塑化量,由表3-1查得M75 g/h；t成型周期，查得t100 s；得 n15.3校核通过2注射压力的校核核定注射机的最大注射压力能否满足该塑件成型的需要，塑件成型需要的压力是由塑料流动性、塑件构造、浇注系统和塑件壁厚等因素决定的。模具设计时，参考塑料ABS的注射成型工艺确定塑件的注射压力，见表2-2取100 MPa，再与注射机额定压力130 MPa见表3-1相比较，可见选定的注射机满足要求。表32 局部塑料所需的注射压力P(MPa)塑料 注射条件 厚壁件易流动 中等壁厚件 难流动的薄壁件聚乙烯 70100 100200 1201

38、50聚氯乙烯 100120 120150 150聚苯乙烯 80100 100120 120150ABS 80110 100130 130150聚甲醛 85100 100120 120150聚酰胺 90101 101140 140聚碳酸酯 100120 120150 150有机玻璃 100120 110150 150(3)模具与注射机安装模具局部相关尺寸的校核模具厚度H又称闭合高度必须满足：HminHHmax式中 H模具厚度，按设计取H414mm。Hmin注射机允许的最小模厚，其值见表3-1；Hmax注射机允许的最大模厚，其值见表3-1。得 380414770 校核通过4开模行程的校核开模行程是

39、指从模具中取出塑件所需要的最小距离，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。由前面的校核暂定注塑机为SZ2000/4000。由于它是液压和机械联合作用的锁模机构，应用注塑机最大开程行程S与模厚无关时的校核公式对于双分型面注塑模：SH= H1+ H2+ a+510mm式中 H1推出距离脱模距离，取36mm；H2包括浇注系统凝料在内的塑件高度，取260mm；H所需开模行程mm；S注射机移动板最大行程mm；a中间板与定模的分开距离，取180mm。代入数据得： S=750 mmH=476 mm 校核通过5锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模

40、方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：F锁F胀= A分p型式中 F锁注射机的额定锁模力(N)；p型模具型腔内塑料熔体平均压力(MPa)，一般为注射压力的0.30.65倍，通常为2040MPa；A分塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和46734.975 (mm2)。代入数据得：F锁=4000KNF胀=1869.4 KN 校核通过表33 常用塑料注射时候型腔的平均压力塑件特点 P型 举 例容易成型塑件 25 PE、PP、PS等薄厚均匀的日用品、容器类一般塑件 30 在模温较上下，成型壁薄容器类中等黏度塑料及有精度要求的塑件 35 ABS、POM等有精度要求的零件

41、，如壳体等高黏度塑料及高精度、难充模塑料 40 高精度的机械零件，如齿轮、凸轮等4分型面及型腔数目确实定4.1分型面分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可别离的接触外表。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。4.1.1 分型面的类型分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关。常见形式有水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面等。4.1.2 分型面的选择原那么1便于塑件脱模= 1 * GB3在开模时尽量使塑件留在动模内；= 2 * GB3应有利于侧面分型和抽芯；= 3 * GB3应

42、合理安排塑件在型腔中的方位。2考虑和保证塑件的外观不遭损坏。3尽力保证塑件尺寸的精度要求。4有利于排气。5尽量使模具加工方便。4.1.3分型面的设计图41假设采用如图51所示的分型面，那么有违分型面的选择原那么。因为分型面上不允许有圆角，难以保证塑件的外观不遭损坏，而也不能塑件尺寸的精度要求，不利于塑件的成型与开模。因此本设计采用双分型面。第一个分型面沿分流道开模分型，用于取出浇注系统凝料。第二分型面沿塑件凹槽分型，用于取出塑件，即在动涡盘盘体外表向下5mm处分型，避开了动涡盘盘体的圆角，不会影响塑件的精度要求和外观质量。具体位置如图42所示。4.2 型腔数目确实定为了使模具与注射机的生产能力

43、想匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。常用的方法有四种：= 1 * GB2根据经济性确定型腔数目。= 2 * GB2根据注射机的额定锁模力确定型腔数目。= 3 * GB2根据注射机的最大注射量确定型腔数目。= 4 * GB2根据制品精度确定型腔数目。图42综合考虑四种方法得出型腔数目的结果以及动涡盘塑件的尺寸较大，可以考虑用一模一腔。由于模具采用的是一模一腔的形式，因此它的排列没有什么大问题。根据动涡盘的构造特点，选择从上部进料，即采用四个点浇口平衡进料，尽量使塑料熔体均衡的进入到型腔中，使塑件各局部塑料的密度和收缩率 基本一致。5浇注系统设计5.1概述注射模

44、的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑料熔体平稳而有序的充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。普通浇注系统一般由主流道、分流道、冷料穴和浇口组成。浇注系统应考虑以下有关因素：1塑料成形特性；2塑件大小及形状；3模具成型塑件的型腔数；4塑件外观；5注射机安装模板的大小；6成形效率；7冷料。5.2主流道设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，内壁外表粗糙度Ra0.63m；主流道大端呈圆角，半径r取3mm,以减小料流转向时的阻力；主流道长度L取4060mm, 以便于顺利充型；在成型过程中，主流道小

45、端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替地反复接触，属于易损件，对材料的要求较高，因而可将主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上，主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合；主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为5256HRC。图515.2.1主流道的尺寸1形状：圆锥形；2圆锥角：4；3内壁外表粗糙度：Ra0.63m；4主流道大端呈圆角，r=3mm；5喷嘴球的半径r=20，那么凹坑的球面半径R=21；6凹坑深度：3；喷嘴孔径d=4；小端直径d=4；大端直径D=8；(7) 主流道长度取83。5.2.2 主流道衬套形式

46、主流道衬套形式如图42所示。图525.2.3 主流道凝料体积为：5.2.4主流道剪切速率校核：由经历公式 式中主流道剪切速率偏大，主要是注射量大所致。5.3 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般设在分型面上，其分流和转向的作用。多型腔模具必定设置分流道，单型腔大型塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道，本设计尽管采用一模一腔，但由于动涡盘尺寸较大，宜采用4个点浇口，使塑料熔体平衡的进入型腔，也有设置分流道的必要。5.3.1 分流道的形状及尺寸通常分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U形和六角形等。为了减小流道内的压力损失和传热损失，希望流道的截面积大、外表积小。综合比较各种形式分流道的

47、断面形状的效率及其加工的难易程度，采用梯形断面形状的分流道。对于壁厚小于3，质量在200g以下的塑件可用公式式中 W流经分流道的塑料量g；L分流道长度；D分流道直径。又塑件壁厚大于3，质量在200g以上，所以上式只能作为参考，查资料2，得ABS塑料分流道断面尺寸范围为4.89.5mm。取D=8mm，h=0.85D=6.8mm，x=6.8mm。5.3.2 分流道的长度第一级分流道的长度L1=30mm；第二级分流道的长度L2=10mm。5.3.3 分流道凝料体积分流道总长度L=430+10=160 mm；分流道截面积A=8+6.86.8/2=50.32 mm2凝料体积q2=LA=16050.32=

48、8051.2 mm35.3.4分流道剪切速率校核由经历公式在5之间，剪切速率校核合理。式中qv=190.4 cm3t注射时间取20s式中A梯形面积0.5032；C梯形周长2.855cm。5.3.5分流道的外表粗糙度分流道的外表粗糙度并不要求很低，一般取0.8m1.6m即可，在此取1.6m。5.4浇口的设计常用的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、盘形浇口、点浇口、轮辐浇口、环形浇口等。综合比较各种类型浇口的优缺点以及本设计采取的浇注形式，选用点浇口。一般浇口的截面积为分流道截面积的3%9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.52mm，外表粗糙度Ra不低于0.4m。点浇口属于限

49、制性浇口，其优点有：1剩余应力小，可防止塑件破裂、翘曲、变形。2型腔内实际压力小，同使用非限制性浇口比较可成形较大投影面积的塑件。3由于浇口的摩擦作用，可提高料温减小流痕，另外料流流速较高，有利于填充型腔。4缩短成形周期。5对多型腔模具，可调节浇口截面积，以保证个型腔同时充满。6去除浇口方便，塑件上残留痕迹小。缺点：1料流阻力较大，注射压力损失大。2流道增长，料温易下降，消耗塑料多。3保压补给作用小，易出现缩孔，尤其在进料口附近更易出现缩孔。5.4.1浇口位置的选择浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口位置时，应注意以下几点：1浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。2浇口应设在制品

50、较厚的部位，以利于补缩。3浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。4浇口的位置应选择在能防止制品产生熔合纹的部位。5对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以防止型芯受冲击变形。6浇口应设在不影响制品外观的部位。7不要在制品中承受弯曲载荷的部位设置浇口。5.4.2浇口尺寸的计算由经历公式 d=nk(A) 1/4式中 A型腔外表积；n由塑料性质决定；k系数，塑件壁厚函数k=0.206(t) 1/2，,k值适用于t=0.75 mm 2.5 mm.t塑件壁厚。由于塑件壁厚最小的为6 mm，所以上式不能用，查资料2取点浇口直径d=1.5mm，长度l=1mm。图535.4.3浇口剪切速率校核由经历

51、公式 在103105之间，剪切速率合理。5.5冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，其作用就是存放料流前锋的“冷料，防止“冷料进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将主流道的凝料从定模板上拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。冷料穴的形式有以下3种：1与推杆匹配的冷料穴；2与拉料杆匹配的冷料穴；3无拉料杆时的冷料穴。5.5.1主流道的冷料穴设计主流道的冷料穴形式采用无拉料杆时的冷料穴，即在主流道对面的模板上开一锥形凹坑，再在凹坑的锥形壁上钻一深度不大的小孔。脱模时靠小孔作用将主流道凝料拉出。当塑件被推出时，冷料穴头部先沿着小孔轴线移动，然后全部拔出。5

52、.5.2分流道的冷料穴设计料流从主流道进入到分流道，料流前锋“冷料首先到达分流道的末端，而浇口开设在分流道末端的下部，在分流道末端加长5mm,防止了“冷料进入型腔，从而影响塑件的质量。分流道末端相当于冷料穴的作用，因此不必再设置冷料穴。6排气系统设计在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外，还有塑料受热分解或凝固产生的低分子挥发气体，这些气体假设不能顺利排出，那么可能因充填时候气体被压缩而产生高温，引起塑件局部炭化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良而引起缺陷。除此之外，排气或排气槽设计不合理将会产生下述弊病：= 1 * GB2增加熔体充模流动的阻力，使型腔不能充满，会使塑

53、料棱边不清。= 2 * GB2在制品上呈现明显可见的流动痕和熔合痕，其力学性能降低；= 3 * GB2滞留气体使塑件产生银纹、气孔、剥层等外表质量缺陷；= 4 * GB2型腔内气体受到压缩后产生瞬间局部高温，使塑料熔体分解变色，甚至炭化烧焦；= 5 * GB2由于排气不良，降低了充模速度，增长了注塑成型周期。常用的构造形式有：排气槽排气、分型面排气、拼镶件缝隙排气、推杆间隙排气、粉末烧结合金块排气、排气井排气与强制性排气。本设计采用排气槽排气。排气槽设计原那么：排气槽应设在型腔最后充填的部位，且最好开设在凹模一侧，以便于所产生的飞边随塑件脱出。排气槽设计排气槽截面尺寸，以有利于排气，但又不溢料

54、为原那么。采用分型面排气，排气槽开设在动模板一侧，排气槽后续的导气沟应适当增大，以减小排气阻力。排气槽外表应以气流方向进展抛光。排气槽构造如图61所示。图61排气槽高度h的取值范围为0.03mm，实际取值0.03mm。排气槽导气沟高度t的取值范围为0.50.8mm，实际取值0.8mm。排气槽长度的取值范围一般不超过2mm, 实际取值1.5mm。7成型零件的设计塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成这个型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模、凸模、小型芯、螺纹型芯或型环等。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此要求它有足够的

55、强度、刚度、硬度、耐磨性和较低的外表粗糙度，切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好；熔焊性要好，以便于修理；成型部位须有足够的尺寸精度。同时还应该考虑零件的加工性及模具的制造本钱。7.1成型零件的构造设计一般来说，模具的成型零件包括凹模和凸模两大局部，但由于动涡盘的构造特点，不能将动涡盘的模具简单的设计成凹模和凸模。结合动涡盘的构造特点，可以将其模具设计成上定模和下动模。7.1.1上模的设计上模主要是成型动涡盘上局部的外外表，大体形状与凹模相似，只是由于动涡盘的构造特点而有多处凸起，以便于良好的成型零件。按其构造不同，可分为整体式和组合式两类。整体式由整块材料加工而成，它的特点是结实，不会产

56、生拼接线痕迹。但加工困难，热处理不方便，整体式常用在形状简单的中、小型模具上。组合式指凹模由两个以上零件组合而成。按组合方式的不同可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、底部镶板式、侧壁镶拼式、四壁拼合式等形式。本次设计采用整体式，它是由一整块金属材料直接加工而成。其特点是为非穿通式模体，强度好，不易变形，但缺点是加工困难。图717.1.2下模的设计下模主要是成型动涡盘上涡旋体的外外表，与上模一样采用整体式构造，由于涡旋体涡旋线的特点，可根据涡旋线方程采用数控编程进展铣削加工而成。图727.2成型零件工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的径向尺寸包括矩形和

57、异形零件的长和宽、凹模和凸模的高度尺寸以及位置中心距尺寸等。7.2.1 影响工作尺寸的因素1塑件的公差：塑件的公差规定年单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“，制品内腔尺寸公差取正值“，假设制品上原有公差的标注方法与上述不符，那么应按以上规定进展转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原那么计算，即取“/2。2模具制造公差：实践证明，模具制造公差可取塑件公差的1/31/6，即2=1/31/6，而且按成型加工过程中的增减趋向取“，“符号，型腔尺寸不断增大，那么取“z，型腔尺寸不断减小，那么取“z，中心距尺寸取“/2。3模具的磨损量：实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的1/6，即

58、c=/6，对于大型塑件那么取/6以下。另外对于型腔底面或型芯端面，因与脱模方向垂直，故磨损量c=0。4塑件的收缩率：塑件成型后收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算：S=( Smax + Smin)/2(5)模具在分型面上的合模间隙：由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高、外表粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小，飞边厚度一般应小于0.020.1mm。7.2.2上模成型零件的工作尺寸计算塑件尺寸公差按资料2P246附录F MT2 A公差等级选取。1成型动涡盘盘体型腔径向尺寸LM1Ls11+S式中 s 塑件平均收缩率s=0.4%

59、+0.7%/2=0.55%；Ls1塑件外径尺寸为210；塑件公差值查塑件公差表取0.66；z制造公差取/4=0.165。代入数据得，LM12成型动涡盘同心圆环外径型腔径向尺寸LM2Ls21+S式中 s 塑件平均收缩率s=0.4%+0.7%/2=0.55%；Ls1塑件尺寸为70；塑件公差值查塑件公差表取0.34；z制造公差取/4=0.085。代入数据得，LM23成型动涡盘同心圆环内径型芯径向尺寸式中 s 塑件平均收缩率s=0.4%+0.7%/2=0.55%；ds1塑件尺寸为50；x修正系数，去3/4；塑件公差值查塑件公差表取0.26；z制造公差取/4=0.065。代入数据得，dM1(4) 成型动

60、涡盘盘体凹槽型芯径向尺寸式中 s 塑件平均收缩率s=0.4%+0.7%/2=0.55%；ds2塑件尺寸为10；x修正系数，去3/4；塑件公差值查塑件公差表取0.14；z制造公差取/4=0.035。代入数据得，dM2(5)成型动涡盘同心圆环外径型腔深度尺寸HM1Hs11+S式中 s 塑件平均收缩率s=0.4%+0.7%/2=0.55%；Hs1塑件尺寸为45；塑件公差值查塑件公差表取0.26；z制造公差取/4=0.065。代入数据得，HM1=(6)成型动涡盘同心圆环内径型芯高度尺寸hM1hs11+S式中 s 塑件平均收缩率s=0.4%+0.7%/2=0.55%；hs1塑件尺寸为42；塑件公差值查塑