支撑块塑料成型工艺与模具设计-注塑模具【含CAD图纸、说明书】【LB7】
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含CAD图纸、说明书
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支撑块塑料成型工艺与模具设计1绪论1.1 国际国内塑料成型模具发展概况80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速为13%，2003年我国模具工业产值为375亿，至2007年我国模具总产值约为525亿元，其中塑料模约35%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表盘等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，具体数据见表1-1。表1-1 国内外塑料模具技术比较表项目国外国内注塑模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度Ra0.010.05mRa0.20m非淬火钢模具寿命1060万次1030万次淬火钢模具寿命160300万次50100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%小于30%在模具行业占有量3040%2530%成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中科技开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，仍有差距。1.2 我国模具设计技术今后发展方向（1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。（2）在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。（3）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。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。（4）开发新的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。（5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。（6）应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。（7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.3 毕业设计主要内容及任务先对支撑块塑件进行结构分析，确定型腔的布局，从各方面考虑其结构布局，我也多次到成型部门进行现场模具制造学习，积累了生产实际经验，了解本课题一些相关技术要求及注意事项。设计的主要内容有：（1）消化塑料制件图：了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。（2）消化工艺资料：分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。（3）选择设备：根据成型设备的种类来进行模具设计，因此必须熟知各种成型设备的规格和性能特点。例如对于注射机来说，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。要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。（4）利用AutoCAD和UG完成模具图的绘制。 2塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计2.1成型塑料制件结构工艺性分析塑料制件主要根据使用要求进行设计,除考虑充分发挥所用塑料的性能特点外,还应考虑塑件的结构工艺性,塑件结构工艺性的主要内容包括塑件的尺寸和精度,表面粗糙度,形状,壁厚,斜度,加强筋,支撑面,圆角,孔,螺纹,嵌件,铰链,标记,符号和文字。据所给零件的结构,本设计从以下几方面对其分析：图2-1塑件图结构分析 从零件图分析，该零件总体结构为块形，比较简单，在上下方向有两个同轴的孔直径为6mm，并且中间有断面，因此，模具设计时必须设置侧向抽芯机构，该零件结构属中等难度。尺寸精度分析 查表得PP塑料的一般精度为4级，由图可知，塑件的重要尺寸有四个分别为、，查表可知该零件的尺寸精度中等偏上,对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件厚来看，最大处为16.5mm，最小处为3mm，总的来讲塑件壁厚变化比较均匀，有利于零件成型。表面质量分析 对于PP塑料，流动性中等，采用高温高压注射，浇注系统对于料流阻力小，能够达到中等以上表面粗糙度要求，而该零件没有特别的表面质量要求，故比较容易成型。塑件壁厚分析 塑件壁厚的设计与塑件原料的性能、塑件结构、成型条件、塑件的质量及其使用要求都有密切的联系。壁厚过小，会造成充填阻力增大，特别对于大型件、复杂制件将难于成型。塑件的厚度的最小尺寸应满足以下要求：满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚 能承受推出机构等的冲击和振动 制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度 保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚 满足成型时熔体充模所需的壁厚。塑料制件规定有最小壁厚值，表2-1为热塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值。表2-1热塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值塑料类型制件流程50mm的最小壁厚/mm一般制件的壁厚/mm大型制件的壁厚/mm聚丙烯（pp）0.852.45-2.752.4-3.2脱模斜度分析 当塑件成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑件外形较复杂时，塑件的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻力较大。为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，需设脱模斜度。一般来说，塑件高度在25mm以下者可不考虑脱模斜度。但是，如果塑件结构复杂，即使脱模高度仅几毫米，也必须认真设计脱模斜度。斜度作用： 便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度，在模具上称为脱模斜度。脱模斜度选取:取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30130。塑件脱模斜度的选取应遵循以下原则：（1） 塑料的收缩率大，壁厚，斜度应取偏大值，反之取偏小值。（2） 塑件结构比较复杂，脱模阻力就比较大，应选用较大的脱模斜度。（3） 当塑件高度不大（一般小于2mm）时，可以不设斜度；对型芯长或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常为了便于脱模，在满足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可将斜度值取大些。（4） 一般情况下，塑件外表面的斜度取值可比内表面的小些，有时也根据塑件的预留位置（留于凹模或凸模上）来确定制件内外表面的斜度。（5） 热固性塑料的收缩率一般较热塑性塑料的小一些，故脱模斜度也相应取小一些。一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。综合以上的原则，由于塑件高度不是很大，收缩率一般，本设计中采用30的脱模斜度。表面粗糙度分析 塑料制件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等痴点外，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低12级，塑料制件的表面粗糙度Ra值一般为1.60.2um，在模具使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大，应随时给以抛光复原。非配合表面和隐蔽面可取较大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度与塑料的品种有关。一般，型腔表面粗糙度要求达到0.20.4mm。本次设计的为支撑块注塑模设计，对表面的要求一般，并且属于块体，所以粗糙度选择0.4mm。塑件的结构工艺性由图可知该支撑块塑件后部的壁厚为16.5mm，侧壁壁厚为3mm；所以该塑件的颈部的壁厚设计为3mm，满足壁厚的变化。PP材料能够满足充模流动要求。考虑制件壁厚不均，为防止变形，应强化冷却，模具温度取下限值，延长冷却时间。从模具总体结构考虑，塑件为骨架主体需设置侧向抽芯机构。增加刚性，减小变形的结构分析：多数塑料的弹性模量和强度较低,受力时易变形甚至破坏。可采用加强筋来提高塑料制品的强度和刚度.由于模具属于块状，可以不用考虑，因此不需要加强筋增加刚度和强度。圆角设计： 在塑件设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况及便于脱模，在塑件的各面或内部连接处，应采用圆弧过渡。尤其对增强塑料更有利于填充型腔。另外，塑件上的圆角对于模具制造和机械加工及提高模具强度，也是不可少的。在塑件结构上无特殊要求时，塑件的各连接处均应有半径不小于0.5-1mm的圆角。塑件的材料所用塑料的加工性能和工艺性能如表2-3所示。表2-3 聚丙烯PP（英文名称:Polypropylene）的性能表项目数据使用温度小于164，热性好，最低使用温度可达-15，在低于-35时会脆裂。化学稳定性聚丙烯的高频绝缘性能好，而且由于不吸水，绝缘性能不受温度的影响。聚丙烯在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，必须加入防老化剂。具有较好的抗化学药品侵蚀性，能耐80以下的无机酸、碱液等浸泡。性能特点密度：0.90-0.91，无色、无味、无毒。由于在熔点下有较好的流动性，成型性能好，成型制件的表面光泽、染色效果、外伤痕留等方面都优于聚乙烯。是通用塑料中耐热最高的一种。抗拉强度大，屈服强度高，有较高的弯曲疲劳寿命， 耐刮性、耐磨性也比较好。刚性不足，防火安全性差，耐候性差。收缩率：1.0成型特点1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。2.流动性好,但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔.凹痕,变形。3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热。料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑，易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形。4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。结论聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路；聚丙烯成型的适宜模具温度为80左右，否则会造成成型塑件表明光泽差或产生熔接痕等缺陷，且温度过高会产生翘曲现象。2.2塑件三维UG建模及分析2.2.1UG建模，三维零件设计（1）建模软件：UG 图2-2塑件三维模型（2）塑件的质量及体积图2-3塑件的体积PP的密度=0.9，利用UG软件。进行三维实体建模，并可直接通过软件进行测量，得到塑件的体积为：V=10.19。塑件质量：2.2.2确定成型工艺参数注塑成型工艺参数的确定。表2-4注塑成型工艺参数聚丙烯预热和干燥不需预热和干燥成型时间/s注射时间2090保压时间05料筒温度 /后段150170冷却时间20120中段180200总周期50220前段200220喷嘴温度/170180后处理方法红外线灯模具温度/ 5080温度/ 鼓风烘箱6070注射压力 /MPa60100时间/h242.2.3注塑机的选择根据以上的计算：初步选择注塑机规格如下：注塑机规格：XS-Z-60表2-5 XS-Z-60型注塑机的主要参数注塑机型号XS-Z-60额定注射量/ cm360螺杆（柱塞）直径/ mm38注射压力/ Mpa122注射行程/ mm170注射方式柱塞式锁模力/ KN500最大成型面积/ cm3130最大开合模行程/ mm180模具最大厚度/ mm200模具最小厚度/ mm70喷嘴圆弧半径/ mm12喷嘴孔直径/ mm4顶出形式两侧设有顶杆，机械顶出动、定模固定板尺寸/ mm330440合模方式液压-机械液压泵流量/ L/min70、12压力/ Mpa6.5电动机功率/ KW11加热功率/ KW2.7机器外形尺寸/ mm361085015503注塑模的结构设计3.1分型面的选择分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。外表质量：分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处，方便脱模，制件留在动模边：从制件的推出装置设置方便考虑。包紧力大的，芯应设在动模边而将凹模放在定模边包紧力小且不能确切判断留向的将型芯和凹模的主要部分都设在动模边对型芯无包紧力，对凹模粘附力较大的，将粘附力较大的设在动模边同心度要求：要求同心的部分放在模具分型面的同一侧。排气：当分型面作为主要排气面时 料流的末端应在分型面上以利排气。分型面的选择有如下两种方案。方案一：图3-1方案一分型面方案二：图3-2方案二分型面采用这两种方案，抽芯机构设在动模部分，模具结构简单。但塑件的浇道与塑件一起脱下，且要使塑件留在动模边，但是塑件为块状，又有抽芯，所以，该塑件生产应选用方案二。3.2型腔数目的确定及型腔的排列通过以下几个方面计算型腔的数目：1注射机的注射量设注射机的公称注射量为G（cm），单个制品的体积V(cm)，流道口的体积为C(cm)，则最大的型腔数目为： （3-1）生产过程中每次实际注射量为公称注射量的0.7倍，现取0.7G进行计算。同样流道口和浇道口的总体积是未知量，取C=0.6V，故 取2制品精度根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品的尺寸精度要降低4%。该制品中能决定制品精度的一个典型尺寸Lz(mm),该尺寸公差为x,采用单型腔时，该制品能达到的尺寸公差为%，对无定型材料pp取=（0.050.07），则最大型腔数目为： （3-2） 由于该制品有两个孔具有较高精度要求，对于高精度制品，通常取。3经济性考虑设计划生产的制品总量为N，模具的型腔数目为则模具的费用为,C为制造每一个模具所需的费用，为模具费用中与型腔数目无关的部分，注射机每小时的生产费用为Y元，注射周期为t(s),若忽略准备时间和试模时原料费用，则总的成型加工费用（元）为： （3-3）若使用的成形加工费用X最小，即令，则解上式有： （3-4）从以上讨论可以看到，模具的型腔数目必须取、的最小值，其中仅供参考。但综合考虑注射机的成本较高和塑件的经济性，取n=2。根据计算结果和塑料注射机的技术规格，采用XS-Z-60 注射机，一模两腔生产塑件，塑件的形腔排列如下图：图3-3 塑件排列3.3浇注系统方案设计主流道设计XS-Z-60型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴球面半径：=12mm 喷嘴孔直径：=4mm根据模具主流道与喷嘴的关系：mm，得出：=15mm =3=3mm=7mm浇口设计浇口位置选择应注意以下几点： 应有利于充模流动、排气和补料； 减小制品翘曲变形； 浇口位置与分子取向关系； 注塑成型时的喷射现象与浇口位置和尺寸的关系； 减少熔接痕，增加熔接牢度； 浇口位置应防止料流将型芯或镶件技歪变形；常用塑料可以选用的浇口形式如下表：表3-2 常用塑料可以选用的浇口形式塑件名 称测浇口点浇口潜伏浇口扇形浇口平缝浇口环形浇口辐射浇口爪浇口凸耳浇口多级浇口直接浇口平缝隙浇口多重浇口聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯ASABS尼龙聚甲醛根据分析塑件，考虑脱模的方便，由于塑件对表面质量有一定的要求，所以，最终选用侧浇口。综上所述，浇注系统设计最终如下图3-4注系统设计3.4型芯型腔结构设计在模具设计中型芯、型腔可采用整体式或组合式结构。但是由于该塑件成块状，最大长度达38mm，且形状较简单，由于需要抽芯，需要上下两个型芯，分别为圆柱形，单独加工，加工和热处理都较简单。由于需要推板，型腔采用组合式，底部依靠推板成型，冷却管道设置在上模。3.5脱模机构设计（1）脱模机构的方案选择模具型腔在动模部分，开模后，塑件留在动模部分。推出机构可采用推板推出或推杆推出。推板推出结构可靠，顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，推板制造简单；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，推出时会在塑件上留下顶出痕迹，影响塑件外观质量。所以选用推板推出机构，但是由于塑件侧有孔，所以我们必须采用推板加斜导柱外侧抽心机构。（2）斜导柱的倾斜角的选择在斜导柱侧向分型与抽芯机构中，斜导柱与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角，它是决定斜导柱抽芯机构中工作效果的重要参数，的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距、受力状况等起直接的重要影响。通过受力分析与理论计算可知，斜导柱的倾斜角取2233比较理想，一般设计时取，最常用的是；综合考虑取。（3）脱模力的计算脱模力由两部分组成： （3-5） 式中：脱模力；塑件包紧力； 克服真空所增加的脱模力。表3-3 脱模力的计算脱模力的计算计算公式已知参数计算结果=0.1AbE=1500MPa; f=0.5; t=6mm; h=6mm;=0.02; =0.43;=30=+=19.3KN公式字母代表含义如下：脱模力（KN） ； E塑料弹性模量；收缩率（mm/mm）； t塑件壁厚（mm）；h包容凸模的长度（mm）； f塑料与钢的摩擦系数；塑料的柏松比；脱模修正系数拔模斜度；Ab塑件最大投影面积。（4）侧向抽芯力计算= （3-6）=0.1Ab （3-7）=+=0.46KN（5）斜导柱直径计算 （3-8）式中： 斜导柱所受弯矩； 斜导柱所受弯曲力； 斜导柱弯曲力臂。由材料力学的知识可知： （3-9）式中：斜导柱所用材料的许用弯曲应力；抗弯截面系数。斜导柱的截面为圆形，其抗弯截面系数为： （3-10）由上式可推导出斜导柱的直径为： （3-11）式中：侧型芯滑块受到脱模力的作用线与斜导柱中心线交点到斜导柱固定板的距离。由于计算比较复杂，为了方便，用查表的方法确定斜导柱的直径，先已求得侧向抽芯力=0.46KN和选定的斜导柱倾斜角在表中查出最大弯曲力，然后根据和以及斜导柱倾斜角的数值在表中查出斜导柱的直径。查出得取15mm。3.6模架选取由于型芯的高度太高，其开模行程较大，如果选用标准模架，那么在标准模架中要使用很厚的垫块，而且也要选很大的模架才能满足要求，那样既浪费材料又增加成本，所以只选用了部分标准模架的标准件，如动模固定板。其它基本尺寸如下表3-4：表3-4 模架的基本参数项目数据(mm)定模板17定模固定板17动模板45垫板23定位圈8下型芯固定板11推板28导柱22垫块51模具的总高1934注塑模具设计的有关尺寸计算4.1成型零件尺寸计算查有关手册得PP的收缩率为S=1.02.5，故平均收缩率为：S=（2.5-1.0）/2=0.75=0.0075，根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取=3。型腔径向尺寸（mm）；型腔深度尺寸（mm）；型芯径向尺寸（mm）；型芯高度尺寸（mm）；模具制造偏差（mm）；平均收缩率（mm/mm）；模具磨损量磨损严重时 =/2磨损轻微时 =/5/8不考虑磨损时，去掉各式中的型腔成型尺寸计算见表4-1。表4-1型腔成型尺寸计算已知：平均收缩率=0.0075；模具的制造公差取=3；修正系数X=0.5类别模具零件名称塑件尺寸计算公式计算结果型腔尺寸计算型腔径向尺寸计算38L = (1+S)L- X38.22323.11515.177.15.55.5型腔深度尺寸计算16.516.6型芯尺寸计算型芯径向尺寸计算66.1型芯高度尺寸计算64.2脱模机构尺寸计算抽芯距的计算S=L+(23)=12+3 =15mm （4-1）斜导柱长度计算图4-1斜导柱的长度斜导柱长度计算 （4-2） =式中：斜导柱总长度；斜导柱固定部分大端直径，取18mm；斜导柱固定板厚度，取17mm；斜导柱工作部分的直径，取15mm；侧向抽芯距。计算得=82mm4.3楔紧块的形式闭模后，斜销不能使滑块完全复位，且斜销也不能承受熔体施于滑块的侧向推力，为此须设置楔紧块。图4-3所示为几种常用的楔紧块形式，可根据滑块的的形状和受力大小选用。楔紧块的楔角应大于斜销的斜角通常取=+（）。根据模具的设计选用图（a）的形式，加工方便。楔紧块取。图4-2楔紧块的形式5注塑机有关参数的校核5.1模具安装部分的校核1喷嘴尺寸校核注塑机喷嘴球面半径R0=12mm R=15mm,故合格。注塑机喷嘴孔直径：=4mm72KN。结论：所选注塑机的锁模力满足要求。3.拉杆间距、安装螺孔尺寸校核模具重量较重用螺钉固定。模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，以保证模具能安装到注射机工作台面上。该模具的外形尺寸为246mm296mm，XS-ZY-60型注射机模板最大安装尺寸为330mm440mm，故能满足模具安装要求。5.2模具开模行程校核（1）模具闭合厚度：模具总厚度应在最大厚度与最小厚度之间： 模具闭合厚度：H闭=193mm。所选压力机的模具最大厚度H=200mm，模具最小厚度H=70mm。故满足要求。（2）对双分型面注射模，所需开模行程为H： H = H1 + H2 +（510）mm （5-3）式中：a中间板与定模的分开距离（mm）。=180mmH =16.5+47+5=68.5mm而侧分型抽芯距不会过大增加开模式距离，注射机的开模行程足够。经验证XS-Z-60型注射机能满足使用要求，故可以采用。6模温调节与冷却系统的设计与计算6.1注射模冷却系统设计的原则设计冷却系统需要考虑模具的结构、塑件的尺寸和壁厚、镶块的位置、熔接痕的产生位置等。（1）塑件厚度均匀，冷却通道至型腔表面的距离相等，亦即冷却通道的排列与型腔的形状相吻合，塑件壁厚处冷却通道应靠近型腔，间距要小以加强冷却。一般冷却通道与型腔表面的距离大于10mm，为冷却通道直径的12倍。（2）在模具结构允许的前提下，冷却通道的孔径尽量大，冷却回路的数量尽量多，以保证冷却均匀。（3）为防止漏水，镶块与镶块的拼接处不应设置冷却通道，并注意水道穿过型芯、型腔与模板接缝处时的密封以及水管与水嘴连接处的密封，同时水管接头部位设置在不影响操作的方向，通常在注射机的北面。（4）浇口处应加强冷却。由于浇口附近温度最高，通常可使冷却水先流经浇口附近，再流向浇口远端。（5）降低入水与出水的温度差，避免模具表面冷却不均匀。（6）冷却通道要避免接近塑件熔接痕的生产位置，以免降低塑件的强度。（7）冷却通道内不应有存水和产生回流的部位，应避免过大的压力降。冷却通道直径的选择要易于加工清理，一般为612mm。考虑到模具的结构，本次设计将冷却水道开设在定模上，取8mm6.2塑料模具的热平衡计算制品重量由UG分析得：9.17g=0.00917kg。查塑料模技术手册16表可知=350Kj/kg，塑件的成型周期为55s那么=3600/50=72。分析可知=0.02，=n=1.44。将数据代入计算得： =504 (6-1)式中： 塑料熔体每小时冷却固化所放出的热量（）； 每千克塑料熔体凝固时放出热含量=590）； 每小时注射次数=72； 每次注射的塑料用量=0.02； 每小时注射的塑料量=1.44；注射时间=5s ，冷却时间=20s，开模取制件=15s ，得注塑周期时间为20s，由模具总装图可得：模具四侧面积=（0.2960.0.188+0.1960.188）2=0.185。合模面积=0.1960.296=0.058,再由设定的，和，得开模率为：0.35，故得散热面积F=0.14+0.120.35=0.18。设模具平均温度为=45，室温为=20。代入下列公式可得：通过自然冷却传走的热量： ( 6-2) 式中：热传递系数为模具平均温度 为室温传热系数模具散热表面积 由辐射散发的热量： (6-3)式中：模具平均温度 室温辐射率，一般加工表面取 0.8由注塑机工作台面传走的热量： (6-4)式中：模具平均温度 室温 传热系数，普通钢 =140（） 模具散热表面积 冷却水所带走的热量，按公式6-5计算： =10215 (6-5)式中：冷却水每小时从模具带走的热量，。冷却水用量的计算： (6-6)M每一次注射所需的单位时间用水量(kg/s)(l/s)；由冷却系统传去的热功(W)；水的定压比热J/(kgk) 20 =4183水之入口温度（）；水之出口温度（）；参数设置：=1500=418W, =4178J/(kgk), =25, =20计算结果：M=0.049(kg/s)(1/s)用水量(流量)校核：所计算出的用水量(流量)与表6-1校核。如大于允许值时，应加大孔径。表6-1 冷却水管直径与冷却水速度的关系表M=0.049(kg/s)(1/s)5L/min，即：采用直径为8mm的冷却水道能满足要求 7绘制模具总装图及零件图运用Auto CAD软件，按照上述几章设计的尺寸，绘制模具装配总图及各零件图。总装配图按照0#图纸绘制，零件图则按照3#等图纸绘制。图样幅面应符合国家(GB4457.1-84)标准。先绘制装配草图，经指导老师认可，才进行正式图的绘制。绘图过程中严格按照国标制图标准绘制。l 7.1模具装配图的绘制装配图应用足够说明模具构造的投影图及必要的剖面图、剖视图，一般主视图和俯视图对应绘制。还要注明必要尺寸，如模具高度、轮廓尺寸、开模行程以及装配保证的有关尺寸和精度。画出工件图，填写详细的零件明细表和技术要求。装配结构图如图7-1：图7-1 模具总装图7.2模具零件图的绘制按设计的零件总图，拆绘模具零件图。零件图也应有足够的投影和必要的剖面、剖视图，以便将零件结构表达清楚。另外，还要标注出零件的详细尺寸、制造公差、形位公差、表面粗糙度、材料热处理、技术要求等。计算成型零件主要尺寸及公差，标注在零件图上。零件图例如图7-2：图7-2 动模板零件图7.3模具零件材料的选取大部分零件材料选用的45#。模具零件材料选取如表7-1。表7-1 模具零件材料项目材料定模固定板Q235A定模板45#下型芯固定板45#垫板45#动模固定板Q235A推板45#导柱20上、下型芯4Cr13导套20滑块T8A浇口套T8A斜导柱45#8结论当接到任务以后进行选题。选题是毕业设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。结合自己今后的工作方向和兴趣所在，选取了塑料模具设计。在题目难度上，考虑到在专业知识掌握的情况，选取了支撑块注塑模具设计。（1）本文结合塑性成型的原理，对注塑件进行工艺分析和工艺结构分析，并通过适当的计算，选择出了合适的工艺成型参数，同时并进行注塑机的初步选择。（2）针对注塑件是尺寸小，属于块状结构，设计时采用一模两腔的注塑模结构，把分型面选择在塑件水平投影最大的截面上，推件装置采用推板，推出平稳可靠，推出时不会在塑件上留下顶出痕迹，并采用斜导柱侧向分型机构。（3）同时，在设计的过程中，充分发挥了三维软
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