塑料模具毕业设计论文.pdf

湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 湖南电子科技职业学院毕业设计塑料仪表盖模具设计 姓 名 ： 夏 祖 华学 号 ： 200732107009班 级 ： MG30707 指 导 老 师 ： 叶 久 新 教 授湖 南 长 沙2010 5 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 前 言模 具 被 称 为 “ 百 业 之 母 ” 。 的 确 ， 模 具 是 工 业 生 产 中 最 基 础 和 最 具 有 源 头 意义 的 一 环 ， 无 论 在 电 子 、 汽 车 、 电 机 、 电 器 、 仪 表 、 家 电 和 通 讯 等 产 品 中 ， 60% 80%的 零 部 件 都 依 靠 模 具 孕 育 而 来 。 作 为 制 造 业 的 上 游 部 分 ， 模 具 对 产 品 质 量 、效 益 的 决 定 作 用 会 在 工 业 流 程 的 洪 波 中 成 倍 放 大 ， 远 远 超 出 人 们 的 想 象 。 因 此 ，要 说 模 具 决 定 着 一 个 国 家 制 造 业 的 国 际 竞 争 力 ， 半 点 都 不 夸 张 。二 十 多 年 来 ， 我 国 模 具 工 业 发 展 迅 猛 ， 至 近 几 年 尤 显 疾 劲 。 “ 十 五 ” 期 间 ，模 具 业 年 均 增 速 达 20%。 2005年 ， 中 国 模 具 市 场 容 量 已 近 800亿 元 人 民 币 ， 市 场 规 模 仅 次 于 日 本 和 美 国 。 据 专 家 预 测 ， “ 十 一 五 ” 期 间 ， 中 国 模 具 业 市 场 份 额 更 将达 到 1200亿 元 。 如 此 惊 人 的 宏 大 体 量 带 来 了 灿 烂 机 遇 ， 与 之 对 应 的 前 提 是 我 们 的整 体 技 术 水 平 必 须 大 幅 提 升 。当 前 ， 国 内 模 具 企 业 大 多 集 中 在 中 低 档 领 域 ， 技 术 水 平 和 附 加 值 偏 低 ， 而一 些 高 精 密 、 高 质 量 的 模 具 制 品 仍 依 赖 进 口 。 对 于 行 业 来 讲 ， 提 升 技 术 含 量 ， 走向 高 端 ， 是 未 来 的 必 然 选 择 。 同 时 ， 国 际 模 具 界 巧 妙 借 力 于 IT技 术 ， 以 网 络 提升 效 率 、 优 化 服 务 ， 这 种 做 法 也 是 值 得 效 仿 的 方 向 。 对 于 从 业 者 来 说 ， 模 具 业 一直 存 在 且 不 断 扩 大 的 人 力 资 源 缺 口 也 是 个 人 前 景 的 莫 大 机 遇 。 但 细 分 来 讲 ， 人 力缺 口 同 样 以 兼 具 国 际 眼 光 与 实 战 经 验 的 高 端 人 才 为 主 ， 而 普 通 设 计 人 员 并 不 缺乏 ， 因 此 要 大 力 发 展 被 称 为 “ 百 业 之 母 ” 的 模 具 行 业 ， 这 就 要 求 我 们 设 计 者 有 着 更 高 的 水 平 。 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 目录一塑料课程设计.1二塑件成型的工艺性分析. . . . 21.塑 件 的 分 析 . . . . 22.ABS 的 质 量 分 析 . . . .23.ABS 注 射 成 型 过 程 及 工 艺 参 数 . . . . . 2三拟定模具的结构形式. . . .31.分 型 面 位 置 的 确 定 . . 32.型 腔 数 量 和 排 列 方 式 的 确 定 . .33.注 射 机 型 号 的 确 定 . . 4 四注射系统的设计. . . .61.主 流 道 的 设 计 . .72.分 流 道 的 设 计 . . 73.浇 口 的 设 计 . . 94.校 核 主 流 道 的 剪 切 速 率 . . 95.冷 料 穴 的 设 计 及 计 算 . 10五成型零件的结构设计及计算. . . 101.成 型 零 件 的 结 构 设 计 . 102.成 型 零 件 钢 材 的 选 用 . 103.成 型 零 件 工 作 尺 寸 的 计 算 . 10 4 成 型 零 件 尺 寸 及 动 模 垫 块 厚 度 的 计 算 .10六模架的确定及校核. .111各 模 板 尺 寸 的 确 定 . 122.模 架 各 尺 寸 的 校 核 .12七排气槽的设计. . 12八脱模推出机构的设计. . . 131.推 出 方 式 的 确 定 . 132.脱 模 力 的 计 算 . 13 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 3.校 核 推 出 机 构 作 用 在 塑 件 上 的 单 位 压 力 . 13九冷却系统的设计（冷却介质）. . . . 131.冷 却 介 质 . 132.冷 却 系 统 的 简 单 计 算 . 133.凹 模 嵌 件 和 型 芯 冷 却 水 道 的 设 计 . 14十导向也定位结构的设计. . . .15十一总装图和零件图的绘制. . .15十二参考文献. . 15十三设计小结. . 16 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 1 一塑料课程设计本 设 计 记 为 一 塑 料 圆 盖 ， 如 图 1所 示塑 件 的 质 量 要 求 不 允 许 有 裂 纹 和 变 形 缺 陷 的 ；脱 模 斜 度 1 1 30 ；未 注 圆 角 R2-3,塑 件 材 料 为 ABS， 生 产 为 大 批 量 ， 塑 件 公 差 按 模 具 设 计 要 求 进 行 转 换 。图 1 二塑件成型的工艺性分析1.塑 件 的 分 析（ 1） 外 形 尺 寸该 塑 件 的 厚 度 3mm， 塑 件 外 形 尺 寸 不 大 ， 塑 料 熔 体 流 程 不 太 长 ， 适 合 于 注 射 成型 ， 如 图 1所 示 。（ 2） 精 度 等 级每 个 尺 寸 的 公 差 不 一 样 ， 有 的 属 于 一 般 精 度 ， 有 点 属 于 高 精 度 ， 就 按 实 际 公 差 进行 计 算 。（ 3） 脱 模 斜 度ABS属 无 定 型 塑 料 ， 成 型 收 缩 率 较 小 参 考 表 3-1选 择 该 塑 件 上 型 芯 和 凹 模 的 统 一斜 度 为 1 表 1-1 常 用 塑 件 的 脱 模 斜 度 -塑 料 名 称 脱 模 斜 度凹 模 型 心 聚 乙 烯 、 聚 丙 烯 、 软 聚 氯 乙 烯 、 聚 酰 胺 、 氯化 聚 醚 25 45 25 45硬 聚 氯 乙 烯 、 聚 碳 酸 酯 、 聚 砜 35 45 30 50聚 苯 乙 烯 有 机 玻 璃 ABS聚 甲 醛 35 1 30 30 40热 固 性 塑 料 25 40 20 502.ABS的 质 量 分 析（ 1） 使 用 性 能综 合 性 能 好 ， 冲 击 强 度 ， 力 学 强 度 较 高 ， 尺 寸 稳 定 ， 耐 化 学 稳 定 性 ， 电 气 性 能 好 ，易 于 成 型 和 机 械 加 工 ， 其 表 面 可 镀 锘 ， 是 和 制 作 一 般 机 械 零 件 ， 减 震 零 件 ， 传 动零 件 核 结 构 零 件 。 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 2 （ 2） 成 型 性 能 无 定 型 塑 料 。 其 品 种 很 多 ， 各 品 种 的 机 电 性 能 及 成 型 特 性 也 各 有 差 异 ， 应 按 品种 稳 定 成 型 方 法 及 成 型 条 件 。 吸 湿 性 好 。 水 的 质 量 分 数 应 小 于 0.3 ， 必 须 充 分 干 燥 ， 要 求 表 面 光 择 地 塑 件应 要 求 长 时 间 预 热 干 燥 。 流 动 性 中 等 。 溢 边 料 0.04mm左 右 。 模 具 设 计 时 要 注 意 浇 注 系 统 ， 选 择 好 进 料 口 位 置 ， 进 料 方 式 。 当 推 出 力 过 大 或机 械 加 工 时 塑 件 表 面 易 呈 现 白 色 痕 迹 。（ 3） ABS 的 主 要 性 能 指 标 （ 3） ABS的 主 要 性 能 指 标表 1-2 ABS 的 性 能 指 标密 度 /（ g cm 3 ） 1.02 1.05 屈 服 强 度 /MPa 50比 体 积 /（ cm 3 g 1 ） 0.86 0.98 拉 伸 强 度 /MPa 38吸 水 率 / 0.2 0.4 拉 伸 弹 性 模 量 /MPa 1.4 103熔 点 / 130 160 抗 弯 强 度 /MPa 80计 算 收 缩 率 /% 0.3 0.8 拉 压 强 度 /MPa 53比 热 容 /J (kg ) 1 1470 弯 曲 弹 性 模 量 /MPa 1.4 1033.ABS注 射 成 型 过 程 及 工 艺 参 数（ 1） 注 射 成 型 过 程 成 行 前 准 备 。 对 ABS 的 色 泽 粒 度 和 均 匀 度 等 进 行 检 验 ， 由 于 ABS吸 水 性 较大 ， 成 型 前 应 进 行 充 分 的 干 燥 。 注 射 过 程 。 塑 件 在 注 射 机 料 筒 内 经 过 加 热 塑 化 带 到 流 到 状 态 后 ， 由 模 具 的 教 主 系 统 进 入 模 具 型 腔 成 型 。 其 过 程 可 分 为 冲 模 压 实 保 压 倒 流 和 冷 却 5个 过 程 。 塑 件 的 后 处 理 。 处 理 的 介 质 为 空 气 和 水 ， 处 理 温 度 为 6075 ， 处 理 时 间 为1620s（ 2） 注 射 工 艺 参 数 注 射 机 ： 螺 杆 式 ， 螺 杆 转 速 为 30r/min 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 （ s） ： 30（ 注 射 时 间 取 1.4， 冷 却 时 间 20.6， 辅 助 时 间 8） 。三拟定模具的结构形式1.分 型 面 位 定 置 的 确通 过 对 塑 件 结 构 的 形 式 的 分 析 ， 分 型 面 应 选 在 端 盖 截 面 积 最 大 且 利 于 开 模 取 出 塑件 的 低 平 面 上 ， 其 位 置 如 下 图 2 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 3 图 22. 行 腔 数 量 和 排 列 方 式 的 确 定（ 1） 型 腔 数 量 的 确 定该 塑 件 的 精 度 要 求 一 般 在 23级 之 间 ， 且 为 大 批 量 生 产 ， 可 采 取 一 模 多 腔 的 结 构形 式 。 同 时 ， 考 虑 到 塑 件 尺 寸 模 具 结 构 尺 寸 的 大 小 关 系 ， 以 及 制 造 费 用 和 各 种成 本 费 等 因 素 ， 初 步 定 为 一 模 两 腔 结 构 形 式 。（ 2） 型 腔 排 列 形 式 的 确 定多 型 腔 模 具 尽 可 能 采 用 平 衡 式 排 列 位 置 ， 且 力 求 紧 凑 ， 并 与 浇 口 开 设 的 部 位 对 称 。由 于 该 设 计 选 择 的 是 一 模 两 腔 ， 故 采 用 直 线 对 称 排 列 ， 如 图 3 图 3（ 3） 模 具 结 构 形 式 的 确 定从 上 面 的 分 析 可 知 ， 本 模 具 设 计 为 一 模 两 腔 ， 呈 直 线 对 称 排 列 ， 根 据 塑 件 结 构 形状 ， 推 出 机 构 拟 采 用 脱 模 板 推 出 的 推 出 机 形 式 。 浇 注 系 统 设 计 时 ， 流 道 采 用 对 称平 衡 式 ， 浇 口 采 用 侧 浇 口 ， 且 开 设 在 分 型 面 上 。 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 和 脱 模 板 。 由 以 上 综 合分 析 可 确 定 选 用 带 脱 模 板 的 单 分 型 面 注 射 模 。3 注 射 机 型 号 的 确 定（ 1） . 注 射 量 的 计 算通 过 三 维 软 件 设 计 分 析 计 算 得塑 件 体 积 V 塑 =51.68cm3 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 4 塑 件 质 量 m 塑 =V 塑 =34.105 1.02=52.7g式 中 ， 参 考 表 3-2,可 取 1.02g/cm3(2)浇 注 系 统 凝 料 体 积 的 初 步 估 算浇 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 0.2-1倍 来 估 算 。 由 于 本 次 采 用 的 流 道 简 单 并 且 较 短 ， 因 此 浇 注 系 统 的 凝 料按 塑 件 的 体 积 的 0.2倍 来 估 算 ， 故 一 次 注 入 模 具 型 腔 塑 料 熔 体 的 总 体 积 为V 总 =V 塑 （ 1+0.2） 2=34.105 1.2 2cm3=124.032cm3（ 3） 选 择 注 射 机根 据 第 二 步 计 算 得 出 的 注 入 模 具 型 腔 的 塑 件 总 体 积 V 总 =124.032cm2， 以 公式 （ V 公 =V 总 /0.8） 则 有 V 总 =81.85/0.8cm3=155.04cm3。 根 据 以 上 的 计 算 ，初 步 选 定 注 射 量 为 160 cm3， 注 射 机 型 号 为 J54-S-200/400卧 式 注 射 机 ， 其 主 要技 术 参 数 见 表 1-3 表 1-3 注 射 机 主 要 技 术 参 数标 称 注 射 模 / 3 200400 注 射 行 程 式 /mm 325螺 杆 （ 柱 射 ） 直 径 /mm 55 最 大 模 具 厚 度 /mm 406注 射 压 力 /MPa 150 最 小 模 具 厚 度 /mm 165 螺 杆 转 速 /（ r min 1 ） 105 模 具 最 大 行 程 /mm 260电 动 机 功 率 /kw 11定 位 圈 尺 寸 /mm 125 喷 嘴 球 半 径 /mm 12合 模 力 /kN 2540 喷 嘴 口 直 径 /mm 3拉 杆 内 间 距 /mm 345 345 最 大 成 形 面 积 cm3 360注 射 方 式 螺 杆 式 合 模 方 式 液 压 -机 械推 出 形 式 (两 侧 推 出 中 心 距/mm) 两 侧 推 出 （ 230）(4)注 射 机 的 相 关 参 数 的 校 核 注 射 压 力 校 核 。 查 表 3-4（ 塑 料 模 设 计 指 导 书 P28） 可 知 ， ABS所 需 注 射 压 力 为 80110MPa， 这 里 取 P0=100MPa,该 注 射 机 的 公 称 注 射 压 力 P公 =150MPa， 注射 压 力 安 全 系 数 K1=1.251.4,这 里 取 K1=1.3则K1P0=1.3 100=130P 公所 以 ， 注 射 机 注 射 压 力 合 格 。 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 5 锁 模 力 效 核 。a 塑 件 在 分 型 面 上 的 投 影 面 积 A塑 ， 则A 塑 =4/ （ 95-4*10-25） =6280mm2b. 浇 注 系 统 在 分 型 面 上 的 投 影 面 积 A 浇 ， 即 流 道 凝 料 （ 包 括 浇 口 ） 在 分 型 面 上 的投 影 面 积 ， 可 以 按 照 多 型 腔 模 的 统 计 分 析 来 确 定 。 A 浇 是 每 个 塑 件 在 分 型 面 上 的投 影 面 积 A 塑 的 0.20.5 倍 。 由 于 本 例 流 道 设 计 简 单 ， 分 流 道 相 对 较 短 ， 因 此 流道 凝 料 投 影 面 积 可 以 适 当 取 小 一 些 这 里 取 A 浇 =0.2A 塑c 塑 件 和 浇 注 系 统 在 分 型 面 上 总 的 投 影 面 积 A 总 ， 则A 总 =n（ A 塑 +A 浇 ） =2 1.2 6280 mm2=15072mm2d.模 具 型 腔 内 的 胀 型 力 F 胀 ， 则F 胀 =A 总 P 模 =15072 35N=527520N=527.52kN式 中 ， P 模 是 型 腔 的 平 均 计 算 压 力 值 ， 通 常 取 注 射 压 力 的 20%40%,大 致 范 围 为25-40MPa。 对 于 黏 度 较 大 且 精 度 较 高 的 塑 件 制 品 应 取 较 大 值 。 ABS属 中 等 黏 度 塑料 及 有 精 度 要 求 的 塑 件 ， 故 P 模 取 35MPa查 上 表 1-3 可 得 该 注 射 机 的 公 称 锁 模 力 F 锁 =900KN， 锁 模 力 安 全 系 数 为K2=1.11.2， 这 里 取 k2=1.2， 则K2F 胀 =1.2 527.52KN=633.024 KN F 锁所 以 ， 注 射 机 锁 模 力 合 格 。对 于 其 他 安 装 尺 寸 的 校 核 要 等 到 模 架 选 定 ， 结 构 尺 寸 确 定 后 方 可 进 行 。四浇注系统的设计主 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 成 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 于其 与 高 温 塑 料 熔 体 及 注 射 机 喷 嘴 反 复 接 触 ,因 此 设 计 中 常 用 设 计 成 可 拆 卸 更 换 的浇 口 套 。 1.主 流 道 的 设 计（ 1） 主 流 道 尺 寸 主 流 道 的 长 度 ： 中 型 模 具 L 主 应 尽 量 小 于 80mm,本 次 设 计 中 初 取 73mm进 行 设 计 。 主 流 道 小 端 直 径 ： d=注 射 机 喷 嘴 尺 寸 +（ 0.5 1） mm = （ 3+0.5） mm=3.5mm. 主 流 道 大 端 直 径 ： d=d=2L 主 tan 7mm.试 中 =4 . 主 流 道 球 面 半 径 ： SR 0=注 射 机 喷 嘴 球 头 半 径 =（ 12） mm+12mm=14 mm. 球 面 的 配 合 高 度 ： h=3mm. 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 6 (2)主 流 道 的 凝 料 体 积V 主 = /3 L 主 （ R2 主 +r2主 +R 主 r 主 ）=3.14 / 3 50 （ 3.52 + 1.752 + 3.5 1.75） mm3= 1121.9 mm3 = 1.12 cm3(3)主 流 道 当 量 半 径 Rn = （ 3.5 + 1.75 ） /2 mm = 2.625 mm（ 4） 主 流 道 浇 口 套 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 较 严 格 ， 因 而 尽 管 小 型 注 射 模 可 以 将 主 流 道 浇 口 套 与 定 位 圈 设 计 成为 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 刚 才 进 行 单 独 加 工 和 热 处 理 。 设 计 中 常 采 用 碳 素 工 具 钢 （ T8A或T1OA） ,热 处 理 淬 火 便 面 硬 度 为 50-55HRC， 如 图 4所 示 图 42分 流 道 设 计（ 1） 分 流 道 的 布 置 形 式在 设 计 时 应 考 虑 尽 量 减 少 在 流 道 内 的 压 力 损 失 并 尽 可 能 避 免 熔 体 温 度 降 低 ， 同 时还 要 考 虑 减 少 分 流 道 的 容 积 和 压 力 平 衡 ， 因 此 采 用 平 衡 式 分 流 道 。（ 2） 分 流 道 的 长 度由 于 流 道 设 计 简 单 ， 根 据 两 个 型 腔 的 结 构 设 计 ， 分 流 道 较 短 ， 故 设 计 时 可 适 当 选小 些 。 单 边 分 流 道 长 度 L 分 取 70mm如 图 3所 示（ 3） 分 流 道 的 当 量 直 径因 为 该 塑 件 的 质 量m 塑 =V 塑 =1.02 51.68g=52.7g 200g根 据 公 式 求 的 ， 分 流 道 的 当 量 直 径 为D 分 =0.2654m 塑 L 分 =0.2654 塑m 4 分L =4.7mm（ 4） 分 流 道 的 截 面 形 状 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 7 常 用 的 分 流 道 截 面 形 状 有 圆 形 、 梯 形 、 U形 。 六 角 形 等 ， 为 了 便 于 加 工 个 和 凝 料的 脱 模 ， 分 流 道 大 多 设 计 在 分 型 面 上 。 本 设 计 采 用 圆 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 。（ 5） 分 流 道 截 面 尺 寸如 图 5所 示 。 图 5（ 6） 凝 料 体 积 分 流 道 的 长 度L 分 =35 2=70mm 分 流 道 的 截 面 积A 分 = r2=（ 5+4） 3.5/2=15.75mm2 凝 料 体 积V 分 =L 分 A 分 =70 15.75mm3=1102.5mm3=1.1cm3（ 7） 校 核 剪 切 速 率 确 定 注 射 时 间 ： 查 下 表 ， 可 取 t=2.0s 计 算 分 流 道 体 积 流 量q 分 = t VV 塑分 =(1.1+51.68)/1.6=33cm3 由 公 式 可 得 剪 切 速 率 为r 分 =(3.3 33 103)/3.14(3.5/3) 3 s-1=6.47 103s-1该 分 流 道 的 剪 切 速 率 出 与 浇 口 主 流 道 与 分 流 道 的 最 佳 剪 切 速 率 5 210 5 310 s-1之 间 ， 所 以 ， 分 流 道 内 熔 体 的 剪 切 速 率 合 格(8)分 流 道 的 表 面 粗 糙 度 和 脱 模 斜 度分 流 道 的 表 面 粗 糙 度 要 求 不 是 很 低 ， 一 般 取 Ra1.25-2.2um即 可 ， 此 处 Ra1.6um。另 外 ， 其 脱 模 斜 度 一 般 在 5o-10o度 之 间 ， 这 里 取 8o。 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 8 3浇 口 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 时 的 剪 切 速 率 和 封 闭 时 间 ， 因 此 采 用 侧 浇 口 。 其 截 面 形 状 简 单 ，易 于 加 工 ， 便 于 试 模 修 正 ， 且 开 设 在 分 型 面 上 ， 从 型 腔 的 边 缘 进 料 ， 浇 口 正 对 塑件 轮 毂 。（ 1） 点 浇 口 尺 寸 的 确 定1 算 侧 浇 口 的 深 度 。 依 据 侧 浇 口 的 深 度 h计 算 公 式 为h=nt=0.7 3mm=2.1mm式 中 t 塑 件 厚 度 ， 这 里 t=3N 塑 料 成 型 系 数 ， 对 于 ABS， 其 成 性 系 数 n=0.7在 工 厂 进 行 设 计 时 ， 浇 口 深 度 常 常 先 取 小 值 ， 以 便 在 今 后 试 模 时 发 现 问 题 进行 修 磨 处 理 ， 并 根 据 下 表 3-7(表 3-7见 塑 料 模 设 计 指 导 P33)中 推 荐 的 ABS侧 浇 口 的 厚 度 1.2-1.4mm， 故 此 处 浇 口 深 度 h取 1.3mm 计 算 侧 点 浇 口 的 宽 度 。 依 据 侧 浇 口 的 宽 度 B计 算 公 式 为B= 30An = 2.99mm 3mm式 中 n 塑 料 成 型 系 数 ， 对 于 ABS其 n=0.7A 凹 模 的 内 表 面 积 (约 等 于 塑 件 外 表 面 积 ) 计 算 侧 浇 口 的 长 度 。 侧 浇 口 的 长 度 L 浇 一 般 选 用 0.7-2.5mm， 这 里 取 L 浇=0.7mm(2)侧 浇 口 剪 切 速 率 的 校 核 计 算 浇 口 的 当 量 半 径 。 由 面 积 相 等 可 得 R 浇 2=Bh,由 此 矩 形 浇 口 的 当 量 半径 R 浇 =(Bh/ )1/2 校 核 浇 口 的 剪 切 速 率a 确 定 注 射 时 间 ： 查 表 ， 可 取 t=2.0sb 计 算 浇 口 的 体 积 流 量q 浇 = tV塑 = 0.208.54 cm3/s=3.23 104mm3/sc.计 算 浇 口 的 剪 切 速 率 ：由 下 面 公 式 可 得r 浇 =3.3qv/ Rn3=3.3q 浇 / （ Bh/ ） 3/2=2.46 104s-1形 侧 浇 口 的 剪 切 速 率 处 于 浇 口 与 分 流 道 的 最 佳 剪 切 速 率 5 103 5 104 s-1之 间 ， 所 以 ， 浇 口 的 剪 切 速 率 校 核 合 格 。4.校 核 主 流 道 的 剪 切 速 率求 出 塑 件 的 体 积 、 主 流 道 的 体 积 、 分 流 道 的 体 积 以 及 主 流 道 的 当 量 半 径 之 后 ，对 主 流 道 熔 体 的 剪 切 速 率 进 行 校 核 。 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 9 （ 1） 计 算 主 流 道 的 体 积 流 量q 主 =（ V 主 +V 分 +nV 分 ） /t=66cm3/s(2)计 算 主 流 道 的 剪 切 速 率r 主 =3.3 主 / R3 主 =3.4 103s-1主 流 道 内 熔 体 的 剪 切 速 率 处 于 浇 口 与 分 流 道 的 最 佳 剪 切 速 率 500-5000 之 间 ， 所以 ， 主 流 道 的 剪 切 速 率 校 核 合 格 。5冷 料 穴 的 设 计 与 计 算冷 料 穴 位 于 主 流 道 正 对 面 的 动 模 板 上 ， 其 作 用 是 收 集 熔 体 的 冷 料 ， 防 止 冷 料 进 入模 具 型 腔 而 影 响 制 品 的 便 面 质 量 。 本 设 计 仅 有 主 流 道 冷 料 穴 。 由 于 塑 件 表 面 要 求没 有 印 痕 ， 采 用 脱 模 板 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 。五成型零件的结构设计及计算 1成 型 零 件 的 结 构 设 计（ 1） 凹 模 的 结 构 设 计凹 模 是 成 型 制 品 外 表 面 的 成 型 零 件 。 按 凹 模 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 4种 根 据 对 宿 建 德 结 构 分 析 ， 本 设 计 采 用 整 体 嵌 入 式 凹模 ， 如 图 6所 示(2)凸 模 的 结 构 设 计 （ 型 芯 ）涂 抹 时 成 型 零 件 内 表 面 的 成 型 零 件 ， 通 常 可 以 分 为 组 合 式 和 整 体 式 两 种 类 型 ， 通过 对 塑 件 的 结 构 分 析 可 知 ， 该 塑 件 的 型 芯 有 一 个 ： 即 成 型 零 件 内 表 面 的 大 型 芯 ，如 图 7示 因 塑 件 包 紧 力 较 大 ， 所 以 设 在 动 模 部 分 ；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 总 够 的 刚 度 、 强 度 、 耐 磨 性及 良 好 的 抗 疲 劳 性 能 ， 同 时 要 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 ， 所 以 构 成 型 腔 的 嵌 入 式 凹 模 钢 材 选 用 P20， 成 型 零 件 外 援 筒 的 大 型芯 来 说 ， 由 于 脱 模 时 与 塑 件 的 磨 损 严 重 ， 因 此 钢 材 选 用 高 合 金 工 具 钢 Cr12MoV. 3成 型 零 件 工 作 尺 寸 计 算采 用 下 表 平 均 尺 寸 法 计 算 成 型 零 件 尺 寸 ， 塑 件 尺 寸 公 差 按 照 塑 件 零 件 图 中 给 定 的公 差 计 算 。A 凹 模 径 向 尺 寸 的 计 算塑 件 外 部 径 向 的 转 换 ： ls1=95+0.22-0.20 =95.220-0.42 mm,制 造 公 差 为 1=0.42mm，Ls2=91 +0.22-0.22 =91.220-0.44mm,制 造 公 差 为 2=0.44mm， 查 表 得 ， 该 塑 件 的 收 缩率 为 0.3%0.8%， 得 其 平 均 收 缩 率 Scp=(0.3%+0.8%)/2=0.55%。Lm1=（ 1+Scp） ls1-x1 1+ &0=（ 1+0.0055） 95.22-0.6 0.42+0.42/60 =95.49+0.070 mm 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 10 Lm2=（ 1+Scp） ls2-x1 1+ &0=（ 1+0.0055） 91.22-0.6 0.44+0.44/60=91.46+0.0730 mm式 中 x为 系 数 ， 查 表 得 x一 般 在 0.50.8之 间 ， 此 处 取 X=0.6； 为 塑件 上 相 应 的 尺 寸 公 差 ； &为 塑 件 上 相 应 尺 寸 的 制 造 公 差 ， 对 于 中 小 型塑 件 取 &z=1/6 （ 下 同 ） 。B 凹 模 深 度 尺 寸 的 计 算塑 件 高 度 方 向 尺 寸 的 转 换 ： 塑 件 高 度 的 最 大 尺 寸 H s=35+0.12-0.10 =35.120-0.22；制 造 公 差 1=0.22mm，Hm1=（ 1+Scp） hs-x1 1+ &0=（ 1+0.0055） 35.12-0.65 0.22 +0.22/60 =35.17+0.0370 mm式 中 X1,X2查 表 可 知 一 般 在 0.50.7之 间 ， 这 里 取 0.63和 0.65。C 型 芯 尺 寸 的 计 算a.尺 寸 转 换 ； ls=85 +0.22-0.21 =84.79+0.430 mm,制 造 公 差 1=0.43。lm1=（ 1+Scp） ls2+x + 0-&=（ 1+0.0055） 84.79+0.7 0.430-0.43/6.=85.560-0.072mm式 中 X一 般 在 0.50.8之 间 ， 此 处 去 0.7。（ 4） 型 芯 高 度 的 计 算 尺 寸 转 换 ； hs=31 +0.12-0.10 =30.9+0.220 mm,制 造 公 差 得 1=0.22mm。Hm=（ 1+Scp） hs +x1 1 0-&=（ 1+0.0055） 30.9+0.65 0.220-0.22/6=31.210-0.037mm式 中 X一 般 在 0.50.8之 间 ， 此 处 取 0.65。（ 5） 孔 间 距 的 计 算 。 C=50 0.036mm,制 造 公 差 得 =0.072mm. Cm=（ 1+Scp） C 1/2&z=（1+0.0055） 50 0.5 0.072/6=49.27 0.012mm塑 件 型 芯 及 凹 模 的 成 型 尺 寸 的 标 注 如 图 6、 图 7所 示 。 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 11 图 6 凹 模 嵌 件 图 7 动 模 型 芯4 成 型 零 件 尺 寸 及 动 模 垫 块 厚 度 的 计 算（ 1） 凹 模 侧 壁 厚 度 的 计 算凹 模 的 侧 壁 厚 度 于 型 腔 内 压 强 及 凹 模 的 深 度 有 关 ， 根 据 型 腔 的布 局 ， 模 架 初 选 400 500mm的 标 准 模 架 ， 其 厚 度 为 ：S=（ 3ph4/2E&p） 1/3=(3 35 304/2 2.1 105 0.023)1/3=25.56mm式 中 p 型 腔 压 力E 材 料 弹 性 模 量H 是 影 响 变 形 的 最 大 尺 寸 ， 等 于 30mm& p 模 具 刚 度 计 算 许 用 应 力 。 根 据 注 射 塑 料 制 品 确 定 如 下 ：&p=25i=25 0.978um=0.023mm式 中 i=0.45 360.2+0.001 36=0.918um。凹 模 侧 壁 采 用 嵌 件 ， 这 里 凹 模 件 嵌 件 单 边 厚 度 选 15mm， 型腔 与 模 具 周 边 的 距 离 由 模 板 的 外 形 来 确 定 。 根 据 估 算 模 板 平 面 尺 寸 选用 400 500mm。 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 12 （ 2） 动 模 垫 板 厚 度 的 计 算动 模 的 垫 板 厚 度 与 模 架 的 两 个 垫 块 之 间 的 跨 度 有 关 ， 垫 块 之间 的 跨 度 大 约 为 400mm-63mm-63mm=274mm。 则 动 模 垫 板 的 厚 度 为 ：T=0.54L(pA/EL1&p)1/3=0.54 274(35 14169.25/2.1 105 400 0.023)1/3=50mm式 中 &p 动 模 垫 板 刚 度 计 算 许 用 变 形 量 ， &p=25i=25 （ 0.452740.2+0.001 274） =0.023mm。L 两 个 垫 块 之 间 的 距 离 ， 约 274mm，L1 动 模 垫 板 的 长 度 。取 单 件 型 芯 所 受 力 的 面 积 为 ：A 1= /4 D2=0.785 952=7084.63mm2单 个 型 芯 的 面 积 ： A=2 7084.6=14169.25mm2此 动 模 垫 板 计 算 尺 寸 相 对 与 小 型 模 具 来 说 还 可 以 再 小 些 ， 可 增 加 两 个支 撑 柱 来 进 行 支 撑 ， 故 可 以 近 似 得 到 动 摸 垫 板 厚 度 .Tn=(0.5)4/3 36.16=14故 动 模 垫 板 可 按 标 准 厚 度 取 50mm。六模架的确定和校核根 据 模 具 型 腔 布 局 的 中 心 距 和 凹 模 嵌 件 的 尺 寸 可 以 算 出 凹 模 嵌件 所 占 的 平 面 尺 寸 为 119 119mm， 有 考 虑 凹 模 的 最 小 壁 厚 ， 导 柱 ，导 套 的 布 局 等 ， 可 以 确 定 选 用 W L=400 500mm的 模 架 。 模 架 结 构为 A4型 .1各 模 板 尺 寸 的 确 定（ 1） 定 模 型 腔 板 ： 塑 件 高 度 为 35mm， 凹 模 嵌 件 深 度 为 50mm，所 以 定 模 型 腔 板 取 50mm。 （ 2） 型 芯 固 定 板 ： 按 模 架 标 准 ， 板 厚 取 40mm。（ 3） 垫 块 的 高 度 ： 垫 块 =推 出 行 程 +推 板 厚 度 +推 杆 固 定 板 厚 度 +（ 510） =40+32+20+(510)= (97102)mm,初 步 选 定 C为 100经 上 述 尺 寸 的 计 算 ， 模 架 尺 寸 已 确 定 为 板 面 400 500mm， 其 外形 尺 寸 ： 长 宽 高 =500 400 336mm。 如 图 8所 示 图 8 所 选 A4型 模 架 结 构 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 13 2.模 架 各 尺 寸 的 校 核（ 1） 模 具 平 面 尺 寸 345 345mm400 500mm(拉 杆 间 距 )， 校 核合 格 。（ 2） 模 具 的 高 度 尺 寸 为 336mm， 因 为 165mm（ 模 板 最 小 厚 度 ）336mm406mm(模 具 最 大 厚 度 )。 校 核 合 格 。（ 3） 模 具 的 开 模 行 程 S=H1+H2 +(510)=40+35+(510)mm=(8085)mm10， 所 以 ， 此 处 视 为 薄 壁 圆 筒 塑 件 ，根 据 脱 模 力 的 计 算 公 式 得 ：F1=2 3.14tESLcos&(f-tan&)/(1-u)K2+0.1A=2 3.14 4 1.8 103 0.0055 36 cos1 （ 0.45-tan1 ） (1-0.3) (1+0.45sin1 cos1 )+0.1 5495N=6037.4N式 中 F 脱 模 力E 塑 料 的 弹 性 模 量S 塑 料 成 型 的 平 均 收 缩 率T 塑 件 的 壁 厚 L 被 包 型 芯 的 长 度U 塑 料 的 泊 松 比& 脱 模 斜 度F 塑 料 与 钢 材 之 间 的 摩 擦 因 数R 型 芯 的 平 均 半 径A 塑 件 在 与 开 模 方 向 垂 直 的 平 面 上 的 投 影 面 积K1=2q2/（ cos2&+2qcos&）K2=1+fsin&cos&3.校 核 推 出 机 构 作 用 在 塑 件 上 的 单 位 压 力（ 1） 推 出 面 积A 1= /4（ 852-67.442） =2101.3mm2(2) 推 出 应 力&=1.2F/A=1.2 6037.4/2101.3=3.45Mpa 53Mpa(抗 压 强 度 )， 合格 。 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 14 九冷却系统的设计（冷却介质）1.冷 却 介 质ABS属 于 中 等 粘 度 材 料 ， 其 成 型 温 度 及 模 具 温 度 为 200C和 50-80C，所 以 ， 模 具 温 度 初 步 选 定 为 50C， 用 常 温 水 碓 模 具 进 行 冷 却 。2.冷 却 系 统 的 简 单 计 算（ 1） 单 位 时 间 内 注 入 模 具 中 的 塑 件 熔 体 的 总 质 量 W 塑 料 制 品 的 体 积V=V 主 +V 分 +nV 塑 =(1.92+2.56+2 54.08)cm3=124.032cm3 塑 件 制 品 的 质 量M=Vp=112.64 1.02g=52.7g 塑 料 制 品 的 壁 厚 为 3mm， 可 以 查 得 T 冷 =20.4S， 取 注 射 时 间 T注 =1.6S,脱 模 时 间 T 脱 =8S,则 注 射 周 期 ： T=20+1.6+8=29.6S。 由 此 得 每小 时 注 射 次 数 ：N=（ 3600/29.6） =121次 。 单 位 时 间 内 注 入 模 具 中 的 塑 料 熔 体 的 总 质 量 :W=Nm=121 52.7g/h=6.377Kg/h（ 2） 确 定 单 位 质 量 的 塑 件 在 凝 固 时 所 放 出 的 热 量 Q查 表 得 ABS 的 单 位 热 流 量 Q 的 值 的 范 围 在 310400kJ/Kg,故 可取 ：Q=370kJ/Kg。（ 3） 计 算 冷 却 水 的 体 积 流 量 Qv 设 冷 却 水 道 入 水 口 的 水 温 为 a2=22 C， 出 水 口 的 水 温 为 a2=25C， 水 的 密 度 p=1000Kg/m3， 水 的 比 热 容 C=4.817KJ， 则 根 据 公 式 可得 ： QV=WQ/60PC(a1-a2)=6.377 370/60 1000 4.187 (25-22)=0.00313m3/min（ 4） 确 定 冷 却 水 路 的 直 径 d当 QV=0.00587m3/min时 ， 查 表 可 知 ， 为 了 使 冷 却 水 处 于 湍 流 状态 ， 取 模 具 冷 却 水 孔 的 直 径 D=0.01m。（ 5） 冷 却 水 在 管 内 的 速 度 VV=4 Q V/60 3.14D2=（ 4 0.00313） /（ 60 3.14 0.012）=0.665m/s（ 6） 求 冷 却 水 管 壁 与 水 交 界 面 的 模 传 热 系 数 h因 为 平 均 水 温 为 23.50C， 查 表 得 f=6.7， 则 有 ：H=4.178f(pv)0.8/D0.2=（ 4.178 6.7 (1000 0.665)0.8） /0.010.2=1.5 104KJ/(m2 h 0C)(7) 计 算 冷 却 水 道 的 导 热 总 面 积 AA=WQ/h =（ 6.377 370） /(1.6 104 （ 50-（ 25-22） /2） )=0.003041m2(8) 计 算 模 具 所 需 冷 却 水 管 的 总 长 度 LL=A/3.14d=0.003041/（ 3.14 0.01） =0.097m=97mm(9) 冷 却 水 路 的 根 数 xX=L/l 1由 于 上 述 计 算 可 以 看 去 ， 一 条 冷 却 水 道 对 于 模 具 来 说 显 然 是 不 合 适 的 ， 因 此 就 根 湖 南 电 子 科 技 职 业 学 院 只要有付出，就会有回报。 15 据 具 体 情 况 来 加 以 修 改 ， 为 了 提 高 生 产 效 率 ， 凹 模 和 凸 模 都 要 充 分 冷 却 。3.凹 模 嵌 件 和 型 芯 冷 却 水 道 的 设 计型 芯 冷 却 系 统 的 计 算 与 凹 模 冷 却 系 统 的 计 算 方 法 基 本 上 是 一 样 的 ， 因 此 不 再重 复 ， 冷 却 水 道 布 置 如 图 7。 尤 其 要 指 出 型 芯 的 冷 却 方 式 ， 考 虑 到 推 杆 的 推 去 方式 ， 设 计 时 型 芯 的 下 部 分 采 用 冷 却 流 道 的 隔 片 式 ， 凹 模 嵌 件 采 用 冷 却 水 道 进 行 冷却 ， 如 图 6。十导向与定位结构的设计注 射 模 的 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 ，按 作 用 分 为 模 外 定 位 和 模 内 定 位 。 模 外 定 位 是 通 过 定 位 圈 使 模 具 的 浇 口 套 能 与 注 射 机 喷 嘴 精 确 定 位 ； 而 模 内 定 位 机 构 侧 通 过 导 柱 导 套 进 行 合 模 定 位 ， 本 模 具 所 成型 的 塑 件 比 较 简 单 ， 模 具 定 位 精 度 要 求 不 是 很 高 ， 因 此 可 采 用 模 架 本 身 所 带 的 定位 结 构 。十一总装图和零件图的绘制经 过 上 述 一 系 列 计 算 和 绘 图 ，