毕业设计（论文））-冰箱调温按钮塑模设计（全套图纸）

第第 1 1 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 南京工程学院继续教育学院南京工程学院继续教育学院 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 全套全套 CAD 图纸，联系图纸，联系 153893706 设计（论文）题 目 冰箱调温按钮塑模设计冰箱调温按钮塑模设计 学 生 姓 名 指 导 教 师 2008 年 1 月 11 日 第第 2 2 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 南京工程学院继续教育学院南京工程学院继续教育学院 继继续续教教育育 学学院院（系系） 数数控控技技术术 专专 业业 毕毕 业业 设设 计计 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 冰箱调温按钮塑模设计 2、专题 模具设计、主要零、部件设计 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 课题来源：在大专阶段，我们曾经进行了塑料模具技术 塑料模具设计手册的课程设计，根据类似的某个零件作为毕 业设计课题。 选题依据：认真分析该零件的各部分细节，确定该零件关键 性技术问题的解决方法，审查零件的有关尺寸、结构、视图、材 料及技术要求的合理性，确定最合理的模具结构。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1设计技术图样折合 A0 不少于二张。 2选择适当的型腔布置。 3. 脱模机构的设计。 第第 3 3 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 4浇注系统的设计 5. 型腔壁厚和底板厚度的设计 6模具外形尺寸的确定。 7设计说明书一份，字数不少于 10000 字。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 数控 50305 班班 姓名姓名 许明 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 200 7 年年 11 月月 5 日日 至至 2008 年年 1 月月 11 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长 签名签名 第第 4 4 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 院长院长(系主任系主任) 签名签名 年年 月月 日日 摘要 进行塑料产品的模具设计首先要对成型制品进行分析，再考虑浇注系统、 型腔的分布、导向推出机构等后续工作。通过制品的零件图就可以了解制 品的设计要求。对形态复杂和精度要求较高的制品，有必要了解制品的使 用目的、外观及装配要求，以便从塑料品种的流动性、收缩率，透明性和 制品的机械强度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考虑注射成 型工艺的可行性和经济性 关关键键词词 ： 浇注系统， 分型面，型腔，设计 目录目录 一、产品介一、产品介 绍绍（1） 二、产品材料的选择与配方设 计（1） 三三、工艺参数的确定、工艺参数的确定 (3) 四、设备的选择四、设备的选择 (4) 五五、模具设计、模具设计 第第 5 5 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 (5) 5.15.1、选择制品的分面、选择制品的分面 (5) 5.25.2、型腔布置、型腔布置 (5) 5.35.3、浇注系统的设计、浇注系统的设计 (6) 5.45.4、成型零件的设计、成型零件的设计 (10) 5.55.5、合模导向机构、合模导向机构 置置(14) 5.65.6、脱模机构的设计、脱模机构的设计 (15) 5.75.7、模具调温系统的设置、模具调温系统的设置 (18) 5.85.8、排气系统的设计、排气系统的设计 (19) 5.95.9、模具外形尺寸的确定、模具外形尺寸的确定 (20) 5.105.10、注射机有关参数的校、注射机有关参数的校 核核(20) 六、设计小结六、设计小结 (22) 七、致七、致 谢谢（24）. 第第 6 6 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 八、参考资料八、参考资料 （25） 一、产品介绍一、产品介绍 1、产品名称：冰箱调温按钮 2、产品用途：用于各种电气系统的控制按钮键 3、产品结构尺寸（见产品图1） 4、生产量：月产量 150 万只。 5、产品性能及使用要求： （1） 外观为原料本色，透明美观；无其它杂色或斑点，表面 平滑无裂纹、银丝，无气泡，无形变等缺陷；质量轻， 可减轻设备自重。 （2） 性能要求：收缩率不大于 0.5%，吸水性不高于 0.8，冲 击强度 15 KGcm2，弯曲强度70 KGcm2 .表面电阻系 数 70。 （3） 使用条件：使用温度：室温，220V 用电场所；使用负荷： 人工手指操作按压力。 二、产品材料的选择与配方设计二、产品材料的选择与配方设计 根据产品的使用要求和性能要求，选择 PSH-GN-095-06 的树脂作主原料， PS 是所有塑料当中最轻的一种，能减轻设的自重。透光率不低于 88%，雾 度约 3%，折射率比较大具有特殊的光亮性。PS 的拉伸、弯曲常规力学性能 皆高于其它聚烯烃，是属于硬而脆的材料，所以必须加入一些增韧剂以改 善制品的柔韧性，加入量为 15 份。由于制品属于透明塑件，无需加染色剂。 如表1 表表 2 21 1 PSH-GN-095-06PSH-GN-095-06 树脂性能参数表树脂性能参数表 项目参数值项目参数值 相对密度 吸水性% 收缩率% 比体积率% 拉伸屈服强度 1.05 0.04 0.7 0.95 48 拉伸弹性模量 Mpa 马丁耐热温度 热变形温度 （1.82MPa） 体积电阻率 cm 2.8103 52 92 11016 165 第第 7 7 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 Mpa 冲击韧性 KJm-2 20.6 熔点 软化温度 120 PS 中文名：聚苯乙烯 英文名：Polystyrene 2.12.1、基本特性、基本特性 聚苯乙烯是仅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种。聚苯乙烯无 色透明、无毒无味，落地时发出清脆的金属声，密度为 1.054g/cm。聚苯 乙烯的力学性能与聚合方法、相对分子质量大小、定向度和杂质量有关。 相对分子质量越大，机械强度起高。聚苯乙烯有优良的电性能（尤其是高 频绝缘性能）和一定的化学稳定性。能耐碱、硫酸、磷酸、1030的盐 酸、稀醋酸及其他有机酸，但不耐硝酸及氧化剂的作用。对水、乙醇、汽 油、植物油及各种盐溶液也有足够的抗蚀能力。能溶于苯、甲苯、四氯化 碳、氯仿、酮类和脂类等。聚苯乙烯的着色性能优良，能染成各种鲜艳的 色彩。但耐热性低，热变形温度一般在 7098 oC，只能 在不高的温度下使用。质地硬而脆，有较高的热膨胀系数，因此限制了它 在工程上的应用。近几十年来，发展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯为基体的 共聚物，在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺点，又保留了它的优点，从而 扩大了它的用途。 2.22.2、成型特性：、成型特性： 1.无定形料,吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生 内应力 2.流动性较好， 溢边值 0.03mm 左右，防止出飞边。 3.塑件壁厚应均匀，不宜有嵌件，(如有嵌件应预热)，缺口，尖角，各 面应圆滑连接 4.可用螺杆或柱塞式注射机加工，喷嘴可用直通式或自锁式。 5.宜用高料温，模温、高注射压力，延长注射时间有利于降低内应力， 防止缩孔、变形（尤其对厚壁塑件） ，但料温高易出银丝，料温低或脱 模剂多则透明性差。 6.可采用各种形式浇口，浇口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏 塑件，脱模斜度宜取 2 度以上，顶出均匀以防止脱模不良发生开裂、 变形，可用热浇道结构。 第第 8 8 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 2.32.3、综合性能：、综合性能： 热变形温度： 65oC - 96oC 屈服强度: 3563 MPa 抗拉强度: 3563 MPa 断裂伸长率 1.0% 拉伸弹性模量： 2.83.5 GPa 抗弯强度： 6198MPa 抗压强度： 80112 MPa 2.42.4、PSPS 的成形条件的成形条件： 注射机类型： 螺杆式 预热： 温度 6075 oC 时间 2h 料筒温度： 前段 170190oC 后段 140160oC 模具温度： 3265 oC 成形时间： 注射时间 1545s 高压时间 03s 冷却时间 1560s 总 周 期 40120s 注射压力： 60110Mpa 螺杆转速： 48（r/min） 参照树脂性能对照产品性能与使用要求可知， PSH-GN-095-06 能满足 要求，故除加增强剂外不需加其它助剂配方，即可生产产品。 三、工艺参数的确定三、工艺参数的确定 3.13.1、注射量计算、注射量计算 根据一次注射出的产品和浇注系统的体积进行计算 V 实=6(V 塑+ V 分)+ V 主 V 塑=d12+(d2- d3)1+ d20.5 =(13.5)2+(10- 6)1+ 100.5 =316 V 分=(d/2)h=3.14410=12.56 V 主=h(r+Rr+R)=35(1.75+1.753+3)=634.2 V 主=6(376+12.56)+634.2=2965.56=2.966 3.23.2、锁模力计算、锁模力计算： 根据3：F=K P A 第第 9 9 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 根据 PS 的流动性和模具结构特点选取 K=0.6；注射压力考虑采用多 型腔注射，压力应高些，取 P=60MPa/cm2。A 表示表示成型面积 A 的计算：A= d=0.2513.5=1.4316cm 2 F=K P A=0.6601.4316=51.696KN 3.33.3、保压时间的计算、保压时间的计算: : T 保保=0.3(S+2S2)=0.3(2+232)=3s 3.43.4、冷却时间的计算、冷却时间的计算: : T 冷=S/kin8(Ts-Tm)/(TE-Tm)=3s 3.53.5、塑化时间的计算、塑化时间的计算: : T 塑=一次注射量/塑化能力=2.3/10=0.23s Ts成型温度5 Tm模具温度 TE脱模温度 热扩散系数（/h） ，取 3.21 表表 3 31 1 注射工艺控制参数注射工艺控制参数 项目控制部位控制参数备注 干燥 60 料筒后段 1505 料筒中段 1805 料筒前段 1605 喷嘴 1505 温度（） 模具 605 5P237 附 D 塑化背压 20 注射压力 60 保压压力 3040 压力(Map) 锁模力（吨） 52 干燥时间 2h 注射时间 0.2 保压时间 3 冷却时间 3 开合模时间 5 时间（秒） 成型周期 12 第第 1010 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 四、设备的选择四、设备的选择 4.14.1、注射机的选择、注射机的选择 （1）注射量的确定 由工艺参数的确定中已知一次注射量为 2.4cm3 射机的公称注射量 Q 为：Q2.41.22.88cm3 取注射机的公称注射量为3 cm3 （2）锁模力的计算 由工艺参数的确定中已知为（ 0.6）吨，成型面积为（ 1.4316 ）cm2 （3）所需注射机台数的计算 由月产量和注射机的生产能力（成型周期）及考虑设备利用率求出: 本产品生产工作制度设计为 24h 三班工作制，设备 24 小时连续运转， 设备利用率设为 0.85，根据如前初设的工艺控制参数成型周期约为 12 秒， 生产模具一模六件，则所需注射机台数为: （60.85） =1.36（台） 取整数值 2 台 2430 1500000 12 3600 根据以上计算出的公称注射量（ 3）cm3, 锁模力（ 0.6 ）吨，成型面积选 用 SYS-10 型号注射机）数量为（2 ）台。 表表 4 41 1 注射机技术性能参数表注射机技术性能参数表 项目单位参数备注 理论注射量 cm310 注射压力 Map150 最大注射面积 cm290 锁模力 KN15 最大模具厚度 180 最小模具厚度 100 模板行程 120 喷嘴球半径 12 喷嘴口半径 2.5 五、模具设计五、模具设计 5.15.1 选择制品的分型面选择制品的分型面5 5 分型面应设置在零件截面最大的部位，塑件冷却时会因为收缩作用而 包覆在凸模上，故从塑件脱模件精度要角度考虑，应有利于塑件滞留在动 第第 1111 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。 如 A-A 面，箭头的朝向代表动模的位置，塑料包整动模天型芯而留在动模， 模分型如下图： 分型如下图： 图图 5-15-1 分型面分型面 5.25.2、型腔布置、型腔布置 已知的体积 V塑或质量 W塑 ，又因为此产品属大批量生产的小型塑件， 综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的型号选 择，初步确定采用一模六腔平衡式排列；根椐制品的形状，在模板上的的 排列形式为圆形。以确保制品的均一和稳定，而且型腔布置与浇口开设部 位也非常对称，这样防止了模具承受偏载而产生的溢料现象。 排布图如下图所示： 第第 1212 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 图图 5 52 2 型腔布置型腔布置 5.35.3、浇注系统的设计、浇注系统的设计 浇注系统的设计主要包括主流道、分流道、浇口、冷料井和拉料杆的设计。 浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变 形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料 穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。 根据塑件的形状采用推杆推出。 5.3.15.3.1 主流道及主流道衬套主流道及主流道衬套5 5 主流道的主要设计要点： a a、在模具结构的允许的情况下，L 尽量短，一般小于 60mm，过大则会影响熔体的顺利充型。 b b、主流道大端呈圆角，以减少料流转向过渡时的阻力， c c、大多数情况下，将主流道和定位圈设计成两个零件， 然后配合固定在模板上，主流道衬套采用 H7/m6 过渡 配合，与定位圈的配合采用 H9/f9 间隙配合。 d d、主流道衬套选用 T8、T10 制造，热处理强 5256HRC。 e e、定位环固定螺钉一般取 M6M8，螺钉一般选用两个以 上。 R =喷嘴球面半径+23=12+3=15mm d=喷嘴孔径+1=2.5+1=3.5mm a=4 r=1mm D=6mm 图图 5 53 3 主流道及主流道衬套的结构主流道及主流道衬套的结构 5.3.25.3.2 分流道分流道3 3 a:a:分流道截面和尺寸分流道截面和尺寸 选用 U 形分流道截面,表面积/体积比小,冷却速度慢最低,热量及摩擦损失 小,进料流中心冷凝慢,有利于保压 D=0.2654(m)（L） m流经分流道的塑料量 尺寸的确定:根据经验公式确定分流道的直径5 5 第第 1313 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 (g) L分流道的长度(mm) D分流道直径(mm) 查资料得部分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围:苯乙烯是 3.510 之间 根据实际情况取 D=5mm 图图 5 54 4 分流道截面形状分流道截面形状 b:b:分流道布置分流道布置 根据型腔的布置,分门巴道貌岸然也是选用平衡式布置,其长度、形状和断 面尺寸都必须对应相等，以保证塑件在强度、性能及质量上的一致性。 分流道表面粗糙度 Ra 一般为 1.6um 图图 5 55 5 分流道的布置分流道的布置 C C、浇口、浇口5 5：各浇口的尺寸计算 ：各浇口的尺寸计算1 1 =2 l=1 r=2 经验公式计算 h=nt=0.62.5=2.5 n塑料系数,PS 为 3.6 b=n(A) /30=0.2 第第 1414 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 图图 5 56 6 浇口尺寸浇口尺寸 D D、冷料井、冷料井6 6 结构及尺寸：结构及尺寸： 图图 5 57 7 冷料井冷料井 d=6 H1=(5/4)d=8 H2=(3/4)d=5 =20 E E、拉料杆、拉料杆3 3 拉料杆的结构： 图图 5 58 8 拉料杆的结构拉料杆的结构 下图为主流道的拉料杆组合形式，同时还具有脱除主流道凝料的作用。 第第 1515 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 一般拉料杆安装在主流道的对面，开模时，拉料杆将主流道凝料拉出。 d= 6 公差为 0.015 ,与拉料杆配合的型板孔 配合长度 M1=(1.52)d =10 D= 10 H=4 M 根据模板尺寸 确定 图图 5 5-9 -9 拉料杆的组合形式拉料杆的组合形式 5.45.4、成型零件的设计、成型零件的设计 5.4.15.4.1 成型零件的工作尺寸的计算成型零件的工作尺寸的计算 根据塑件形状简单，体积较小，适宜采用整体式型腔，见图2和图 3，组合式型芯见图4。这种形式的型腔形状简单，牢固可靠，不易变 形，成型塑件的质量较好。 、本产品为 PS 制品，属于大批量生产的小型塑 件，此产品采用 6 级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、 高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数 x 取值可在 0.50.75 的范围之 间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制 造公差可达到 ITIT级，综合参考，相关计算具体如下： 收缩率 Sax=0.8% Sin=0.6% 第第 1616 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 平均收缩率为 S=0.7%, 图图 5 51010 塑件成型尺寸塑件成型尺寸 如上图所示塑件尺寸单位/mm 已知 D=13.50-0.24 D1=100-0.16 H1=1.50-0.16 H2=20-0.16 H3=1.50-0.16 d=6+0.20 h=1+0.160 型腔尺寸型腔尺寸: : Dm=D(1+S）-0.750+z =13.5(1+0.007)-0.750.240+0.043 Dm1=D m1（1+00）-0.750+z =10(1+0.007)-0.750.160+0.036 =9.99540+0.036 Hm1=H 1（0+S）-0.6670+z =1.5(10.007)-0.6670.160+0.025 =1.4040+0.025 Hm2=H 2（1+S）-0.6670+z =2（1+0.007）-0.6670.160+0.025 =1.9070+0.025 Hm3=H3（1+S）-0.6670+z =1.5（1+0.007）-0.6670.160+0.025 =1.4040+0.025 型芯尺寸型芯尺寸 dm=d （0+S00.75 0-z =13.40+0.043 第第 1717 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 =6(1+0.000)-0.750.2-0.0360 =6.19-0.0360 hm=h（1+S）0.667 0-z =1(1+0.007)-0.6670.16-0.0250 =1.017-0.0250 5.4.25.4.2 型腔壁厚和底板厚度计算型腔壁厚和底板厚度计算 注射成型过程中,型腔主要承受塑料熔体的压力, 如注射压力、保压 力、合模力和脱模力等，因此模具的型腔必须具有足够的强度和刚度,如果 型腔壁厚和底板厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料的许应力 时,型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时,若刚度不足将导致过大的 弹性变形，从而产生型腔由外膨胀或溢料间隙，从而导致整个模具失效或 无法达到技术质量要求，因此必须对型腔进行强度和刚度的计算。 型腔板采用调质钢 45，弹性模量 E=2105MPa 强度计算的许用应力 =160MPa 型腔压力=50 Map 型腔半径 r=6.75 h=3.5 由表 3.4-16 对于中粘度塑料 PS，模具制造精度 IT9 级时，有许用变形量 =25i 且 W=H=3.5 I 2 = 0.45w0.2 +0.001w=0.0 所以=250.666=14.54um=0.0145 图图 5 51111 圆形整体型腔圆形整体型腔 整体式圆筒型腔壁厚整体式圆筒型腔壁厚6 6 A 按钢度计算: 3 4 15.1 ph s 第第 1818 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 按强度计算： 整体式圆筒型底板厚度整体式圆筒型底板厚度 B 按钢度计算 按强度计算 公式分别计算出相应的值为： 按强度计算得： S=4.27 hs=3.28 按刚度计算得：s=1.55mm hs=0.76mm 比较强度和刚度条件计算结果,取整体式圆筒形型腔壁厚为 15。 按强度的刚度分别计算取底板厚度为 18。 5.4.35.4.3 支承板的强度支承板的强度 常规结构凹模做在定模上，型芯固定在动模上。支承板与垫块构成桥 形，承受型芯投影注射压力，因此支承弹性变形量必须控制在允许的范围 之内。 支承板的受力状态可以简化为受均布荷重的简支梁 1 2 P S 3 4 56.0 ph hs 87.0 2 p hs 第第 1919 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 图图 5 51212 支承板的变形支承板的变形 支承板的厚度计算如下2 2： =95503.1429/322.1105200. 005 =07=20 H-支承板的厚度 L-支承板在垫块之间的跨度 P-型腔内压力表 R-凹模型腔半径 B-支承板的宽度 E-钢材的弹性模量一般为 2.1105 y-支承板允许最大弯曲变形量,一般取 0.005 其整体形状与尺寸见图5 5.4.45.4.4 垫块的设计垫块的设计2 2 垫块设在支撑板与动模座板之间,可以减少动模座板的变形,或可减少 动模座板的厚度. L=50 D=30 3 2 32 14.35 By RP LH 第第 2020 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 螺钉直径选用 M10, d1=11 d2=0 H=11 5.55.5、合模导向机构设置、合模导向机构设置 导向机构的主要零件是导柱和导套，主要作用是导向、定位、承受一 定的侧压力。 ，导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导 向的零件。 导柱导套的选择： 一般在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也可 设置在定模一侧，视具体情况而定，通常设置在型芯凸出分型面最长的那 一侧。导柱的直径应根据模具的尺寸选用，必须保证足够的强度、刚度和 足够的抗弯强度。 导柱设计要点：长度：导柱导向的长度应该比凸模端高出 10。 形状：导柱前端应做成锥台，以使导柱能顺利进入导向 孔。 材料：导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧不易折断的内 芯。因此多采用 T8、T10 钢（经淬火处理） ，硬度 为 5055HRC。 数量及分布：导柱应合理均匀分布在模具的分型面上， 根据此模具形状，数量为四根。固定部分粗糙度 Ra=0.8um,导向部分 Ra=0.5um 配合精度:固定端与模板 0H7/m6 的过渡配合,导柱导向部 分采用 H7/m6 的间隙配合. 导柱尺寸导柱尺寸 图图 5 51313 导柱导柱 导套设计要点： （1） 形状 为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。导柱孔最 好做好通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。 第第 2121 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 （2） 材料 导套用导柱相同的材料或铜合金耐磨材料制造，其硬度一般 低于导柱硬度。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度一般为 Ra0.8um。 （3） 固定形式及配合精度 直导套用 H7/r6 的配合镶入模板，为了增加 导套镶入的牢固性防止导套被拉出来。 图图 5 51414 导套导套 5.65.6、脱模机构的设计、脱模机构的设计6 6 5.6.15.6.1 脱模机构设计脱模机构设计： 为了保证塑件在顶出过程中不变形或不损坏，必须正确分析塑件对模 腔粘附力的大小及所在部位。以便选择合适的顶出方式，和顶出装置。顶 出位置应设在顶出阻力大的地方，根据此塑件的形状，零件的推出阻力不 大，将推杆设在 6 孔的内部，推杆参与成型，此类推杆又称为成型推杆。 5.6.25.6.2 脱模力的计算脱模力的计算6 6 脱模力 Fe 由两部分组成，即： Fe=Fc+Fb Fc-克服塑料件对型芯包整的脱模力，N Fb-一端封闭壳体需克服的真空阻力，N 其中 Fb=0.1Ab Ab-型芯的断面面积, Ab=0.253.14d=28.26 所以 Fb=2.86N 已知 rcp=3 t=2 h=1 =0 E=2.8103 MPa f=0.4 v=0.32 s=0.007 =rcp/t=3/2=1.510 为厚壁圆筒塑料件 = = 60.4N 所以: Fe=Fc+Fb=60.4+2.826=63N 第第 2222 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 E塑料材料的拉伸弹性模量,MPa S塑料的平均收缩率 塑料材料的泊松比 型芯的脱模斜度 h型芯脱模方向高度 f脱模斜度修正系数 厚壁塑料的计算因子 = = 60.4N 所以: Fe=Fc+Fb=60.4+2.8260 E塑料材料的拉伸弹性模量,MPa S塑料的平均收缩率 塑料材料的泊松比 型芯的脱模斜度 h型芯脱模方向高度 f脱模斜度修正系数 厚壁塑料的计算因子 5.6.35.6.3 推杆脱模机构推杆脱模机构2 2 推杆直接与塑件接触,开模后将塑件推出,此成型推杆除了推出塑件之 外还参与塑件局部成型,即作为型芯。 推杆的计算公式:圆形推杆的直径可由欧拉公式简化得 0 0=1.2 d推杆直径 E推杆材料的弹性模量,MPa L推杆长度 F 脱塑件的脱模力 安全系数取 1.5 为推杆长度系数 n推杆数量 推杆直径确定后还应进行强度校核,其计算式为 第第 2323 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 压为推杆材料许用力,MPa s推杆钢材的屈服极限强度,N/cm,一般中碳钢的 s 为 3200 N/m 所以此材料合符要求,推杆的具体形状及尺寸见型芯图4 5.6.45.6.4 推杆位置推杆位置 推杆应设置于有效部位，根据此塑件形状，可将推杆设置在凹模内部， 从投影面上看，如下图应在阴影部位范围之内。 图图 5 51515 推杆位置布置推杆位置布置 推杆的设计要点： （1）推杆和模体的配合性质一般为 H8/f7，以保证同轴度，配合长 度一般为走私的（1.52）倍,但至少要大于 15 （2）推杆材料多用 45 钢,T8、T10 碳素工具钢，淬火硬度为 HRC50 以上， （3）表面粗糙度在 Ra1.6 以下. 5.6.55.6.5 复位机构复位机构 为了使推出机构合模后能回到原来的位置,推出机构通常设有复位杆,复 位杆在结构上与推杆相似,所不同的是与与模板的间隙比较大,同时复位杆 顶面不应高出分型面.复位杆的材料选用一般 T8、T10，淬火 55-60HRC。 顶杆长度计算如下6 6：H=（H 凸+1）+H 动模+H 垫块-H 顶垫 =（1+0.1）+30+50-13=0 =373200N/m 第第 2424 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 图图 5 51616 复位杆的结构与装配尺寸复位杆的结构与装配尺寸 5.75.7、模具调温系统的设置、模具调温系统的设置 基本原则：熔体热量 95%由冷却介质（水）带走，冷却时间占成型周期 的 2/3。 5.7.15.7.1、注射模冷却系统设计：、注射模冷却系统设计： 1）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大，型腔表面的温度与冷却 水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。 2）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等： 当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件 不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当 小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于 10mm，常用 1215mm. 3）浇口处加强冷却 塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度就越低， 因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使 浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程 度热交换后的温水作用下冷却。 4）冷却水道出、入口温差应尽量小 ： 如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不 均匀，所以在设计时应引起注意。 冷却水道的总长度的计算可公式：Lw=Aw/ Lw冷却水道总长度 0热传导面积 Dw冷却水道 直径 5）冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置： 聚苯乙烯的收缩率较小，水道应尽量沿着收缩方向设置。冷却水道 的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强 度；冷却水道要易于加工清理一般水道孔径为 10mm 左右，不小于 8mm。根 第第 2525 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 据此套模具结构，采用孔径为 8mm 的冷却水道。 冷却系统的结构设计： 根据塑料制品形状及其所需冷却效果，冷却回流可选择直通式既简 单流道式，这是生产过程中最常用的形式。 其具体结构及尺寸如下图所示： 冷却水孔直径 d=8，两水孔的中心距 C=20 图图 5 51717 直通式冷却系统直通式冷却系统 5.7.25.7.2、加热系统的设计、加热系统的设计 需要设置加热系统的一般是对模具温度要求在 00以上、熔融黏度高、 流动性差的热塑性塑料，或者是热固性塑料。而 PS 对模温的要求只需 60 以下，且是属于熔融黏度低、流动性好的热塑性塑料，所以此模具对加热 系统的设置可以不予考虑。 5.85.8、排气系统的设计、排气系统的设计 5.8.15.8.1 排气槽的设计要点排气槽的设计要点 当塑料熔体填充型腔时,必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑 料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气 体不被排除干净,一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充 填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件 局部碳化或烧焦（褐色斑纹） ，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充 模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为 保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑 料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。 通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定 型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为 0.030.05mm。 5.8.25.8.2 排气槽的设置排气槽的设置4 4 第第 2626 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 排气槽应开设在型腔最后被充满的地方，最好是在分型号面上，因为 分型面上排气槽产生的毛边也很容易随塑件脱出。排气槽的出口不要正对 操作人员，与塑件的深度不应超过塑料的溢料值，其断面为矩形或梯形。 图图 5 51818 排气槽系统排气槽系统 1分流道 2浇 0 口 3排气槽 4导向沟 5分型面 5.95.9、模具外形尺寸的确定、模具外形尺寸的确定 图图 5 51919 模具外形尺寸模具外形尺寸 第第 2727 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 5.105.10、注射机有关参数的校核、注射机有关参数的校核 5.10.15.10.1 注射量的校核注射量的校核 为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于本注 射机的公称注射量，既：V 实V 公=0.800=0 V 实实际塑料(包括浇注系统凝料)的总体 所以 V 实=6(V 塑+ V 分)+ V 主 V 塑=316 V 分=(d/2)h=3.14410=12.56 V 主=h(r+Rr+R)=35(1.75+1.753+3)=634.2 V 主=6(376+12.56)+634.2=2965.56=2.9668 所以注射量满足要求 5.10.25.10.2 锁模力的校核锁模力的校核 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,当高压与塑 料熔体充填模腔时,会沿锁模方向产生一个很大的胀型号力,为此,注射机的 额定锁模力必须大于该胀型力, 既： F 锁F 胀=A 分P 型5 5 F 锁注射机的额定锁模力 P 型模具型腔内塑料熔体平均压力表 MPa，通常为 2030MPa，在此取 25MPa A 分塑料和浇注系统在分型号面上的投影面积之和， A 分=d=0.253.1413.5=143.1 故：F 胀=A 分P 型=143.125=3.58KN F 锁=15KN 5.10.35.10.3 注射压力校核注射压力校核 该项工作是校核所选注射机的公称压力 P 公能否满足塑成型时所需 要的注射压力 Po，成型时所需的压力一般由塑料流动性，塑件的结构和壁 厚，以及浇注系统类型等因素决定。其值一般为 70150 MPa 通常要求：P 公Po5 5 聚苯乙烯的 Po 为 100 MPa P 公=00 MPa 5.10.45.10.4 模具厚度校核模具厚度校核 模具厚度 Hm=00 Hmax=1000 Hmin=100 故： HminHmHmax Hm模具闭合总厚度， Hmax注射机允许的最大厚度， Hmin注射机允许的最小厚度， 5.10.55.10.5 开模行程的校核开模行程的校核 对于单分型面注射模所需开模 H 为 第第 2828 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 SH=H1+H2+（500） =1+39+10=50120 H1塑件推出距离（也可作凸模的高度） H2包括浇注系统在内的塑件高度 S注射机移动板的最大行程 H所需开模行程 第第 2929 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 六、设计小结六、设计小结 通过这次系统的注射模的设计，我更进一步的了解了注射模的结构及 各工作零部件的设计原则和设计要点，了解了注射模具设计的一般程序。 进行塑料产品的模具设计首先要对成型制品进行分析，再考虑浇注系 统、型腔的分布、导向推出机构等后续工作。通过制品的零件图就可以了 解制品的设计要求。对形态复杂和精度要求较高的制品，有必要了解制品 的使用目的、外观及装配要求，以便从塑料品种的流动性、收缩率，透明 性和制品的机械强度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考虑注 射成型工艺的可行性和经济性。模具的结构设计要求经济合理，认真掌握 各种注射模具的设计的普遍的规律，可以缩短模具设计周期，提高模具设 计的水平。要设计过程中可以锻炼自己独立思考的能力、动手能力和其它 一些综合能力。同时，还可以为今后的工作奠定一个良好的基础。在设计 过程中我们始终结合计算机进行设计，提高了我们对 UG、Pro/E、AutoCAD 等软件的应用能力。 通过设计，也发现自己的很多不足和有待提高的知识，主要有： 1. 各门基础课知识掌握的不够扎实，运用起来不够熟练。 2. 实际工作能力还有待提高，设计与社会上的实际生产还有很大差距。 3. 专业软件的使用能力（包括熟练度和使用的广度）还需要再提高一 个层次。通过运用 CAD/CAM 软件来更好的完成和优化设计。 通过这样，来进一步地充实自我、增强自我能力、提高自我水平。 总而言之，我认为，这次毕业设计虽然还存在这样那样的错误和缺陷， 但通过这次设计我又学到了很多的知识，把自己的工作能力提高到一个更 高的层次。这次毕业设计是自己迈向模具设计师很重要的第一步。设计中 存在的问题请老师批评指正 本设计首先说明了塑料工业的重要地位和当今注塑模具的现状，随着 经济的发展，塑料工业将继续呈现蓬勃发展之势。其次介绍了注塑件的一 般设计原则，对塑件的特征如倒圆角、加强筋等做了说明，从实际来看， 几乎所有的注塑件都遵循这些原则。在做好注塑成型的准备工作之后，接 着介绍了模具设计的内容，冷流道注塑模具无外乎包括四大系统：浇注系 统、温度调节系统、顶出系统和机构系统（其实也可以归为顶出系统，该 系统如斜导柱、滑块和开闭器等） 。在浇注系统的设计中根据经验公式取流 道横截面形状，确定浇口尺寸，对流道剪切速率进行校核；温度调节系统 说明了设计的一般步骤，确定冷却时间，计算体积流量等；顶出系统着重 说明了推杆，推管的安装要求，并进行强度校核；该模具属于简单脱模机 第第 3030 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 构，无滑块抽芯机构，也无开模先后顺序的要求，做完这些工作之后，该 模具的设计到此结束。 在设计的过程中发现经验公式有不一致的地方，不同公式的计算结 果有的相差很大，特别是在温度调节与脱模力的计算这两块。在完成图纸 之后发现塑件的设计有的地方是不合理的，比如说壁厚，虽然有经验可循， 但从实际中看显然本设计的塑件壁厚过大；还有就是推管处的设计不合理， 按该塑件加工，则标准推管需要再加工；从这里可以知道，注塑件的设计 与模具设计关系密切，好的塑件结构可以简化模具结构，降低生产成本。 单分型面注射模是最为简单和常见的一种结构形式，约占全部注射模 具的 70%左右，但目前传统冷流道模具设计还是以经验为主，很难对注射各 参量进行严密的数学建模，因为各参量相互影响，关系复杂。随着科技的 进步及注射理论的突破，热流道模具发展的越来越迅速，随着技术的成熟， 热流道模的生产控制将会变得比以前更为轻松，产品质量将会得到更好提 高，所以，以后注射模具的研究会以热流道模具为主。 在完成参数化设计之后发觉 PROGRAM 模块语言控制语句太少，参数类 型也少，这使得编程很受约束，只适宜简单有相同特征零件的参数化，若 零件复杂些，那么参数化所需要花费的时间是较多的，对工作效率的提高 并无太大好处；但是这体现了以后 3D 建模的思路，与直接建模相比，程序 还是有它独到的魅力的。 第第 3131 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 致谢 经过一个月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出 的轻松，设计过程中遇到许多的问题，在众多师友的帮助下予以解决。首 先要感谢老师对我的指导和督促，老师给我指出了正确的设计方向， 使我加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过众多莘莘学子辛勤的耕耘， 在这块土地上我健康快乐的成长，我永远不会忘记可亲的同学程中少走弯 路，老师的督促使我一直把毕业设计放在心理，保证按质按量的完成；要 感谢宿舍同学，是大家营造了良好的学习环境，在做设计的过程中互帮互 助，使我的 CAD 和 PRO/E 操作水平比以前有了很大提高，同时较全面的掌 握了 Word 的编辑功能；还要感谢那些把借阅证让我借书的同学，使得我查 阅资料非常方便；还要感谢学校在我最需要电脑的时候给我提供电脑，使 我能够按时完成毕业设计。 学生生活至此划上了圆满的句号，在这块土地上有，我永远记得这片 土地。 第第 3232 页页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用 八、参考资料八、参考资料 书名代 号 书名编书作者出版社出版年月 1 塑料模具技术手 册 塑料模具 技术编委 会 机械工业出版 社 1999 年 9 月 第一版 2 塑料模具设计手 册 塑料模具 设计手册 编写组 机械工业出版 社 1999 年 8 月 第二版 3 注塑制品与注塑 模具设计 付宏生、刘 京华 化学工业出版 社 2003 年 7 月 第一版 4 实用塑料注射模 设计与制造 陈万林、 机械工业出版 社 2004 年 1 月 第一版 5 塑料制品成型及 模具设计 叶久新、王 群 湖南科学技术 出版社 2004 年 7 月 第一版 6 塑料制品与模具 设计 徐佩弦 中国轻工业出 版社 2001 年 7 月 第一版 7 塑料成型工艺学黄锐 中国轻工业出 版社 2005 年 8 月 第二版 8 塑料成型设备陈滨楠 化学工业出版 社 2004 年 6 月 第一版