注塑模具毕业论文注塑模具.docx

西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文)题目：保险座塑料注塑模具设计系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： B090202 学 生： 李煜 学 号： B09020213 指导教师： 王沁 2013年05月毕业设计（论文）任务书系别 机电信息系 专业 机械设计制造及其自动化 班级B090202姓名李煜学号B090202131.毕业设计(论文)题目： 保险座塑料注射模具设计 2.题目背景和意义：塑料注射模具的设计是在当今大部分塑料制品生产中的第一个环节，各行各业，各种产品几乎都要用到注射模生产的塑料零配件，因此掌握塑料注射模的设计技能是机械设计工程师的基本要求之一。 通过塑料制品的注塑模具设计，能够熟悉和掌握塑料制品设计全过程，能够根据不同塑料材料的性能，塑料结构特点，选择适当的模具结构，并掌握模具主要零件的强度计算及主要零件的尺寸确定，掌握材料的选择，通过该设计，应能检查外语翻译及理解能力，能熟练运用计算机进行设计和绘图。通过设计后，能够完全独立完成中等难度以上塑料注射模具设计，并能在选材，结构设计等方面进行经济技术分析。 3.设计(论文)的主要内容(理工科含技术指标)：(1)分析塑料的材料、形状、结构对注塑成型的影响； (2)进行模具的结构设计：包括注塑机的选型，分型面得确定，浇口形式的选择等； (3)完成有关成型零件工作尺寸的计算。成型型腔壁厚计算；冷却系统设计等； (4)完成模具装配图及主要零件图的绘制； (5)论文撰写符合管理规范手册要求。 4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点)：第1-3周，选题、收集资料了解模具设计的背景、理解题目、开题报告 第4-6周，分析塑件的形状特点，确定方案，完成英文文献的翻译 第7-15周，进行模具的结构设计，绘制模具装配图及零件图，完成相关的计算 第16周，按照论文格式要求书写论文，提交论文，准备答辩。 5.毕业设计(论文)的工作量要求 撰写15000字论文 实验(时数)*或实习(天数)： 图纸(幅面和张数)*： 折合A0图纸3张 其他要求： 查阅资料不少于15篇 指导教师签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 系主任审批： 年 月 日说明：1本表一式二份，一份由学生装订入册，一份教师自留。2 带*项可根据学科特点选。保险座塑料注塑模具设计摘 要模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，它是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向，许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。本论文主要介绍了保险座的塑料注塑模具的设计。设计中首先通过分析塑件的形状及工艺特性，选择了合适的模具设计方案；其次是对注塑机的选择，包括注射机的初选和注射机有关参数的校核，并确定了注射机；再次完成模具的结构设计，包括分型面的选择和确定、型腔数目的确定及型腔的排列、浇注系统的设计、成型零件结构设计、抽芯机构设计、推出机构的选择、冷却系统的设计、标准模架的选择。最后对成型零件尺寸进行计算，确定工艺参数。采用此模具能够保证塑件尺寸外形以及表面要求，而且成本低、结构简单、开模容易、效率高，具有较强的实用性。关键词：塑料注塑模具；注塑机；结构设计IThe design of plastic injection mould for the Safety box AbstractMold is widely used in industrial production the main technological equipment,It is an important means of modern industrial production and process d-evelopment direction,Many modern industrial development and the improveme-nt of the technical levels,Largely depends on the development of die and mo-uld industry level.This paper mainly introduced the plastic injection mold ins-urance seat of design.First through analysis in the design of plastic parts,process characteristics and shape,choose the proper mould design,Second is the choice of injection,mcluding injection machine of primaries and injection machine related par-ameter respectively,To determine the injection machine;Complete the die structure design again.Enclose the choice and determination parting,Cavity number of determining and cavity arrangement.The design of gating system,Molding partsstructure design.Core-pulling mechanism design,selection of launch institutions, cooling system design,standard formwork choice,Finally calculated for moldingparts size,determine the process parameters.Using this mold can guarantee plastics dimension appearance and surface requirements.And low cost,simple structure and easy to open mold,high efficiency,with strong practicability. KeyWords: Plastic injection mold; injection machine; Structure design主要符号表K安全系数E材料弹性模量Smax塑料的最大收缩率P1 脱模阻力Smin塑料的最小收缩率C 型芯成型部分断面的平均P0 单位面积的包紧力h型芯被塑料包紧部分的长度s塑件公差P0 单位面积的包紧力D腔型腔內形尺寸安全系数Qcp 塑料平均收缩率S顶顶出行程ds 塑件外径基本尺寸1富裕量Ds 塑件內形基本尺寸2顶出行程富裕量h腔凸模/型芯高度尺寸倾斜角Hs 塑件內形深度基本尺寸Q抽拔阻力P1动模受的总压力P 斜导柱所受的弯曲力F塑件的投影面积塑件收缩率P型腔压力f摩擦系数K修正系数塑料泊桑比B动模垫板的宽度L支撑块的跨距III目 录1 绪论11.1 前言11.2模具发展现状及发展方向11.2.1塑料模具工业的发展现状11.2.2我国塑料模具发展走势31.3本课题的设计内容52 模具方案的论证和选择62.1分型面的选择62.2分型面选择原则62.2.1分型面的分类62.2.2分型面的选择原则72.2.3分型面的确定73 注射机的选择83.1零件的材料及其注射工艺性83.1.1 ABS的工艺条件83.2型腔数目的确定及分布83.3注塑机的选择93.4注射机参数校核93.4.1最大注射量校核93.4.2最大注射压力的校核93.4.3锁模力的校核93.4.4开模行程校核104 浇注系统的设计114.1浇注系统的作用114.2浇注系统的组成114.2.1主流道部分设计114.2.2冷料穴设计124.2.3分流道设计124.2.4浇口设计135 成型零件工作尺寸的计算145.1 影响塑件尺寸精度的因素145.2模具成型零件的工作尺寸计算145.2.1成形收缩率155.2.2模具成形零件的制造误差155.2.3零件的磨损155.2.4模具的配合间隙的误差155.3型腔和型芯尺寸计算155.3.1型腔径向尺寸计算155.3.2型腔的深度尺寸165.3.3型芯的径向尺寸165.3.4型芯的高度尺寸165.3.5中心距尺寸计算165.4动模板的强度校核166 导向机构设计196.1 导向机构的作用和设计原则196.1.1导向机构的作用196.1.2导向机构的设计原则:196.2导柱、导套的设计196.2.1导柱的设计206.2.2导套的设计207 脱模机构的设计217.1 基本考虑和要求217.2 推出机构的确定217.3 推件板脱模机构设计的特点和基本原则217.4 顶杆横截面直径校核227.4.1脱模力的计算227.4.2推杆直径的校核228 侧向分型与抽芯机构的设计248.1 基本考虑和要求248.1.1侧向分型与抽芯机构应具备的基本功能248.2 抽芯机构的概述248.3斜导柱抽芯机构设计原则与确定248.4 斜导柱抽芯机构的有关参数计算258.4.1抽芯距S258.4.2斜导柱倾斜角的确定258.4.3斜导柱直径的确定268.4.4斜导柱长度的计算278.5 滑块的设计278.6 导滑槽的设计288.7 滑块定位装置288.7.1滑块的作用和结构形式289 模具的材料299.1 塑料模具用钢的必要条件299.2 选择钢材的条件299.3 本模具材料的选择299.4 模具的淬火硬度309.5 模具的表面粗糙度309.6 热处理的选择3010 模具的可行性析3110.1其它结构零部件设计3110.2 本模具的特点3110.3 市场前景与经济效益分析3111 总结32参考文献33致 谢34毕业设计（论文）知识产权声明35毕业设计（论文）独创性声明36VI1 绪论1 绪论1.1前言模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。现代模具工业有“不衰亡工业”之称。模具是工业生产的基础工艺装备，也是发展和实现少无切削技术不可缺少的工具。如汽车、拖拉机、电器、电机、仪器仪表、电子等行业有60%80%的零件需用模具加工，轻工业制品的生产中应用模具更多。螺钉、螺母、垫圈等标准零件，没有模具就无法大量生产。并且推广工程塑料、粉末冶金、橡胶、合金压铸、玻璃成型等工艺，全部需用模具来进行。由此看来，模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，它是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向，许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。因此，模具技术发展状况及水平的高低，直接影响到工业产品的发展。也是衡量一个国家工艺水平的重要标志之一 1。1.2模具发展现状及发展方向1.2.1塑料模具工业的发展现状改革开放20多年来，我国(除港台地区外，下同)的模具工业获得了飞速的发展，设计、制造加工能力和水平、产品档次都有了很大的提高。据不完全统计，全国现有模具专业生产厂、产品厂配套的模具车间（分厂）近17000家，约60万从业人员，年模具总产值达200亿元人民币。但是，我国模具工业现有能力只能满足需求量的60左右，还不能适应国民经济发展的需要。目前，国内需要的大型、精密、复杂和长寿命的模具还主要依靠进口。据海关统计，1997年进口模具价值6.3亿美元，这还不包括随设备一起进口的模具；1997年出口模具仅为7800万美元。1997年中国模具工业协会对下属的209家骨干企业（含产品厂的模具车间）的统计资料表明，其模具总产值13.7亿元人民币，进口模具大约为336万美元。目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和制约经济持续发展的瓶颈2。 a. 模具工业产品结构的现状:按照中国模具工业协会的划分，我国模具基本分为10大类，其中，冲压模和塑料成型模两大类占主要部分3。按产值计算，目前我国冲压模占50左右，塑料成形模约占20，拉丝模约占10，而世1西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）界上发达工业国家和地区的塑料成形模比例一般占全部模具产值的40以上4。我国冲压模大多为简单模、单工序模和符合模等，精冲模，精密多工位级进模还为数不多，模具平均寿命不足100万次，模具最高寿命达到1亿次以上，精度达到35um，有50个以上的级进工位，与国际上最高模具寿命6亿次，平均模具寿命5000万次相比，处于80年代中期国际先进水平5。我国的塑料成形模具设计，制作技术起步较晚，整体水平还较低。目前单型腔，简单型腔的模具达70以上，仍占主导地位。一模多腔精密复杂的塑料注射模，多色塑料注射模已经能初步设计和制造。模具平均寿命约为80万次左右，主要差距是模具零件变形大、溢边毛刺大、表面质量差、模具型腔冲蚀和腐蚀严重、模具排气不畅和型腔易损等，注射模精度已达到5um以下，最高寿命已突破2000万次，型腔数量已超过100腔，达到了80年代中期至90年代初期的国际先进水平6。b. 模具工业技术结构现状:我国模具工业目前技术水平参差不齐，悬殊较大。从总体上来讲，与发达工业国家及港台地区先进水平相比，还有较大的差距。在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技术设计与制造模具方面，无论是应用的广泛性，还是技术水平上都存在很大的差距。在应用CAD技术设计模具方面，仅有约10%的模具在设计中采用了CAD，距抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面，也才刚刚起步，大多还处于试用和动画游戏阶段；在应用CAM技术制造模具方面，一是缺乏先进适用的制造装备，二是现有的工艺设备（包括近10多年来引进的先进设备）或因计算机制式（IBM微机及其兼容机、HP工作站等）不同，或因字节差异、运算速度差异、抗电磁干扰能力差异等，联网率较低，只有5%左右的模具制造设备近年来才开展这项工作；在应用CAPP技术进行工艺规划方面，基本上处于空白状态，需要进行大量的标准化基础工作；在模具共性工艺技术，如模具快速成型技术、抛光技术、电铸成型技术、表面处理技术等方面的CAD/CAM技术应用在我国才刚起步7,8。计算机辅助技术的软件开发，尚处于较低水平，需要知识和经验的积累。我国大部分模具厂、车间的模具业务设备陈旧，在役期长、精度差、效率低，至今仍在使用普通的锻、车、铣、刨、钻、磨设备加工模具，热处理加工仍在使用盐浴、箱式炉，操作凭工人的经验，设备简陋，能耗高。设备更新速度缓慢，技术改造，技术进步力度不大。虽然近年来也引进了不少先进的模具业务设备，但过于分散，或不配套，利用率一般仅有25%左右，设备的一些先进功能也未能得到充分发挥。缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人，尤其缺乏知识面宽、知识结构层次高的复合型人才。中国模具行业中的技术人员，只占从业人员的8%12%左右，且技术人员和技术工人的总体技术水平也较低。1980年以前从业的技术人员和技术工人知识老化，知识结构不能适应现在的需要；而80年代以后从业的人员，专业知识、经验匮乏，动手能力差，不安心，不愿学技术。近年来人才外流不仅造成人才数量与素质水平下降，而且人才结构也出现了新的断层，青黄不接，使得模具设计、制造的技术水平难以提高。c. 模具工业配套材料，标准件结构现状:近10多年来，特别是“八五”以来，国家有关部委已多次组织有关材料研究所、大专院校和钢铁企业，研究和开发模具专用系列钢种、模具专用硬质合金及其他模具业务的专用工具、辅助材料等，并有所推广。但因材料的质量不够稳定，缺乏必要的试验条件和试验数据，规格品种较少，大型模具和特种模具所需的钢材及规格还有缺口。在钢材供应上，解决用户的零星用量与钢厂的批量生产的供需矛盾，尚未得到有效的解决。另外，国外模具钢材近年来相继在国内建立了销售网点，但因渠道不畅、技术服务支撑薄弱及价格偏高、外汇结算制度等因素的影响，目前推广应用不多。模具业务的辅助材料和专用技术近年来虽有所推广应用，但未形成成熟的生产技术，大多仍还处于试验摸索阶段，如模具表面涂层技术、模具表面热处理技术、模具导向副润滑技术、模具型腔传感技术及润滑技术、模具去应力技术、模具抗疲劳及防腐技术等尚未完全形成生产力，走向商品化。一些关键、重要的技术也还缺少知识产权的保护。我国的模具标准件生产，80年代初才形成小规模生产，模具标准化程度及标准件的使用覆盖面约占20%，从市场上能配到的也只有约30个品种，且仅限于中小规格。标准凸凹模、热流道元件等刚刚开始供应，模架及零件生产供应渠道不畅，精度和质量也较差9,10。1.2.2我国塑料模具发展走势a. 模具软件功能集成化:模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的11,12。如英国Delcam公司的系列化软件就包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等13,14。集成化程度较高的软件还包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。国内有上海交通大学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模CAD/CAM系统；北京北航海尔软件有限公司的CAXA系列软件；吉林金网格模具工程研究中心的冲压模CAD/CAE/CAM系统等16。 b. 模具软件应用的网络化趋势:随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，现在精密模具的精度已达23m，目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。如东风汽车模具厂不仅拥有意大利产3250mm3250mm三坐标测量机，还拥有数码摄影光学扫描仪，率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段，从而实现了从测量实物建立数学模型输出工程图纸模具制造全过程，成功实现了逆向工程技术的开发和应用。日本沙迪克公司采用直线电机伺服驱动的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的NCEDM具有P-E3自适应控制、PCE能量控制及自动编程专家系统。另外有些EDM还采用了混粉加工工艺、微精加工脉冲电源及模糊控制(FC)等技术。铣削加工是型腔模具业务的重要手段。而高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高(为普通铣削加工的510倍)及可加工硬材料(60HRC)等诸多优点。因而在模具业务中日益受到重视。 c. 模具材料及表面处理技术发展迅速:模具工业要上水平，材料应用是关键。因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具钢有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火钢(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型热作模具钢有美国H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用钢有预硬钢(如美国P20)、时效硬化型钢(如美国P21、日本NAK55等)、热处理硬化型钢(如美国D2，日本PD613、PD555、瑞典一胜白136等)、粉末模具钢(如日本KAD18和KAS440)等；覆盖件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V铸铁等，大型模架用HT250。多工位精密冲模常采用钢结硬质合金及硬质合金YG20等。在模具表面处理方面，其主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗(如TD法)发展；由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展；可采用的镀膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术及电镀(刷镀)防腐强化等技术也日益受到重视。 d. 模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同:在成形工艺方面，主要有冲压模具功能复合化、超塑性成形、塑性精密成形技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形技术等。另一方面，随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。具体主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的团队精神，精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。1.3本课题的设计内容论文的任务如下：a. 分析塑料的材料、形状、结构对注塑成型的影响，完成保险座的塑件结构的绘制，如图1.1和1.2所示。图1.1塑件零件三维图图1.2塑件零件二维图b. 进行模具的结构设计：包括注塑机的选型，分型面得确定，浇口形式的选择等；c. 完成有关成型零件工作尺寸的计算。成型型腔壁厚计算；冷却系统设计等。402 模具方案的论证和选择2 模具方案的论证和选择根据塑件的结构分析，可选择以下两个方案，两个方案的比较：方案一：采用直浇口式直浇口又称中心浇口、主流道型浇口或非限制性浇口，塑料熔体直接由主流道进入型腔，因而具有流动阻力小、流料速度快及补缩时间长的特点，但注射压力直接作用在塑件上容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘曲变形，浇口痕迹和较明显，并且较难清除，这类浇口大多数用于注射成型大型厚壁长流程深型腔的塑件以及一些高粘度塑料。而本设计的塑件体积小，型腔不深，壁厚较薄，所以不宜采用直浇口。方案二：采用侧浇口式侧浇口又称边缘浇口。塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多位矩形狭缝，调整截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活的选择进料位置。本设计可以在塑件侧面采用侧浇口，并且侧处外观质量要求不高，即使有一定的浇口痕迹对塑件的外观也不影响，所以采用侧浇口。综合考虑到塑件的外观和结构上的要求，采用侧浇口比较合适，所以选择方案二。2.1分型面的选择将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面成为模具的分型面，本例为侧浇口，应该用两版式结构。选择单分型面。2.2分型面选择原则分型面是动、定模具的分界面，即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。2.2.1分型面的分类实际的模具结构基本上有三种情况：a. 型腔完全在动模一侧；b. 型腔完全在定模一侧；c. 型腔各有一部分在动定、模中。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）2.2.2分型面的选择原则分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且设计模具结构和制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则有以下几条：a. 脱出塑件方便；b. 模具结构简单；c. 型腔排气顺利；d. 确保塑件质量；e. 无损塑件外观；d. 合理利用设备。2.2.3分型面的确定鉴于以上的要求，在该模具中分型面设在塑件的上表面。本例应该用如图2.1示分型面。图2.1分型面的结构3 注射机的选择3 注射机的选择3.1零件的材料及其注射工艺性此零件的材料是ABS。中文名称：丙烯腈丁二烯苯乙烯。3.1.1 ABS的工艺条件a. 流动性：ABS流动性能较好。b. 压力影响：压力增加则塑料熔体受剪作用力增大，熔体的表观粘度下降，因而其流动性增大。c. 模具温度：5080。6mm以下壁厚的塑件应使用较高的模具温度，6mm以上壁厚的塑件使用较低的模具温度，塑件冷却温度应当均匀以减小收缩率的差异。对于最优的加工周期时间，冷却腔道直径应不小于8mm，并且距模具表面的距离应在1.3d之内（这里“d”是冷却腔道的直径）。d. 注射压力：100140MPa。e. 注射速度：建议使用高速注射。f. 注意事项：在选择浇注系统进料口位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑料表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失），脱模斜度宜取2以上表3.1 ABS注射工艺参数注射机类型螺杆式模具温度（oC）6070螺杆转速（r/min）3060注射压力(MPa)7090喷嘴形式直通式保压力(MPa)5070喷嘴温度（oC）180190注射时间(s)35料桶前段温度（oC）200210保压时间(s)1530料桶中段温度（oC）210230冷却时间(s)1530料桶后段温度（oC）180200成型周期(s)40703.2型腔数目的确定及分布由于塑件尺寸较小，单个塑件体积为12.373，且结构较简单，有二个侧抽机构。所以设计时可以确定腔数为双型腔。模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。本设计模具型腔在模板上的排列方式采用直线排列。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）3.3注塑机的选择根据塑件体积为12.373，并且塑件大小693020mm,又因为模具为双型腔以及浇注系统在内，选择注射机为XS-ZY-125，为螺杆式。XS-ZY-125的技术规范额定注射量(cm3)125最大成型面积(cm2)320螺杆直径(mm)42最大开（合）模行程(mm)300注射压力(Mpa)119模具最大厚度(mm)300注射行程(mm)300模具最小厚度(mm)200动定模固定板尺寸(mm)420450琐模力(kN)900喷嘴孔直径(mm)4喷嘴圆弧半径(mm)12定位圈直径(mm)100两侧顶出孔径(mm)22两侧顶出孔距(mm)2303.4注射机参数校核3.4.1最大注射量校核塑件连同浇注系统凝料在内的质量一般不应大于注射机公称注射量的80%，注射机多以公称容量来表示，可采用下式校核：Gmax=cpG (3.1)式中 Gmax为注射机可注射的最大注射量（g）；c为料筒温度下塑料的体积膨胀率的校正系数，对于结晶形塑料，c0.85；对于非结晶形塑料，c0.93；P为所用塑料在常温下的密度（g/cm3），p=1.02 g/cm3；G为注射机的公称注射量(g)，G=125g。 G=0.931.02125=118.6g则 M80G，故所选注塑机的最大注射量符合要求。3.4.2最大注射压力的校核注射压力是指在螺杆头部产生的熔体压强，注射压力过低会导致型腔压力不足，熔体不能顺利充满型腔；反之，注射压力过大，不仅会造成制品溢料，甚至系统过载。螺式注射机ABS注射压力一般是60100MPa，取80Mpa。注射机注射压力为119 MPa，满足要求。3.4.3锁模力的校核锁模力是指注射机合模机构在工作过程中对模具所能施加的最大夹紧力。在选用注射机时，要对其合模机构进行校核。 (3.2)式中P为单个塑件在模具分型面上的投影面积；A2 为浇注系统在模具分型面上的投影面积；N 为型腔数量；p 为塑料熔体对型腔的成型压力；F 为锁模力。根据经验取模腔平均压力P为30 Mpa，因为是两腔总压力为60 Mpa。通过计算可知塑件在分型面上的投影面积为A=6912+324mm2=1232mm2 。计算锁模力为F =pA=601061232=73920N900000 N，所以满足锁模力的要求。3.4.4开模行程校核所选注射机的最大开模行程为350，模具结构为斜导柱侧抽芯的单分型面注射模，其开模距为： (3.3)式中H1 为脱模距离(mm)，为55mm；H2 为包括浇注系统在内的塑件高度(mm)，为30mm；a为定模板离开浇口板的距离(mm)，为10mm；所以，开模行程大概为95mm350mm，满足要求。4 浇注系统的设计4 浇注系统的设计4.1浇注系统的作用浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道，因此它应能够顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑件。对浇注系统设计的具体要求是：对模腔的填充迅速有序；可同时充满各个型腔；热量和压力损失较小；尽可能消耗较少的塑料；能够使型腔顺利排气；浇注道凝料容易与塑料分离或切除；不会使冷料进入型腔；浇口痕迹对塑料外观影响很小。4.2浇注系统的组成浇注系统组成是：主流道、分流道、浇口、冷料井。4.2.1主流道部分设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具的一段过渡的流动长度，因此它的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使塑料熔体的温度降和压力降最小，主流道垂直于分型面。主流道长度一般按模板厚度确定，但为减小充模时的压力降和减小物料损耗，中小模具控制在80mm以内，在出现过长主流道时，可将主流道衬套挖出深凹坑，让喷嘴深入模具。本题取L为55mm。主流道衬套如图4.1所示：图4.1 浇口套西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）各部分尺寸如下：d1注射机喷嘴孔直径为d1=4mm；R1喷嘴圆弧半径为R1=12 mm；d主流道小短直径d=4+1=5 mm；R主流道球面半径R=12/2+2=16 mm；Ra表面粗糙度Ra0.8um；a主流道锥角=6；L主流道长度L=55 mm；r主流道出口端圆角r=6.5 mm；h球面配合高度h=3 mm；D主流道大端直径D=8 mm；4.2.2冷料穴设计冷料穴是用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴一般开设在主流到对面的动模板上（亦即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。本设计中，冷料穴和分流道均开设在中间板上，主流道的大端直径D为8 mm，所以冷料穴的直径可以取9mm，深度可以取10mm。4.2.3分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔膜局一定要设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料也许设置分流道。分流道的截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、六角形和U字型等。为减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大；从热传导角度考虑，为减少热损失，要求流道的比表面及（截面积与外周之比）最小。因此，用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。各种截面的效率为：圆形0.25D，正方形0.25D，六角形0.217D，U字型0.153D，梯形0.195D，D为截面大端宽度。当分型面为平面时，可采用圆形或六角形截面的分流道；当截面不是平面时，常采用梯形或半圆形截面的流道。塑料熔体在流道中流动时，表层冷凝冻结，其绝缘作用，熔体仅在流道中心部分流动，一次分流道的理想状态是其中心与浇口中心一致，圆形截面流道可实现这一点，而梯形截面流道就难以实现。因此要求所设计的分流道能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失和热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。4.2.4浇口设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件的性能和质量的影响很大。通常用的有侧浇口，点浇口等。本设计浇口采用侧浇口，共取2个浇口，模具结构采用单分型面。侧浇口的截面为半圆形。直径d一般在0.82.0mm范围内选取，常用的直径是0.81.5 mm。根据简明模具设计手册第1版，为ABS推荐的点浇口尺寸，在壁厚为1.53mm之间直径为0.91.8mm，此处取1.5 mm。如图4.2所示：图4.2浇口分流道形式5 成型零件工作尺寸的计算5 成型零件工作尺寸的计算设计模具时应该对成型零件的结构形式、计算尺寸、强度校核给以足够的重视。5.1影响塑件尺寸精度的因素a. 模具成型零件尺寸精度的因素模具成型零件的加工精度直接影响塑件的尺寸精度。实践表明，因模具成型零件的加工而造成的误差约占塑料塑件成型误差的三分之一。通常模具的制造精度等级为34级即可。b. 模具成型零件的磨损量模具在使用过程中，由于料流的流动，塑料塑件的脱模，都会使模具成型零件受到磨损。模具成型零件的不均匀磨损、锈蚀、使其表明光洁度降低，而从新研磨抛光也会造成模具成型零件的磨损，其中以塑料塑件的脱模对模具成型零件的磨损最大。因此通常认为凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损，与脱模方向平行的面才加以考虑。磨损量随着生产批量的增加而增大。计算模具成型零件工作尺寸时，对于模具生产批量较小的模具取小值，甚至可以不考虑其磨损量。c. 毛边厚度对塑件塑件尺寸精度的影响在敞开式和半闭合式压模中，沿塑料塑件型腔周围设有挤压边，把在该挤压边框上形成的塑料层叫毛边。毛边的厚度与加入的压制材料的数量及压制比压有关。利用注射模成型塑料塑件时，同样也会产生毛边。由于分型面上有渣滓，或者锁模力不够大，或者模具零件加工精度不高，使模具零件不能紧密贴合也会形成毛边.d. 成型工艺条件的控制及操作技术对塑料塑件尺寸精度的影响成型工艺条件包括料筒温度、注射压力、保压时间、模具温度、每次注射量、注射速度、冷却时间、成型周期、原料的预热及干燥等，对其进行正确的控制和管理，有利于获得稳定的尺寸，质量优异的塑料塑件，并对经济价值也有大的影响。各种工艺条件是互相关联的，仅对一个工艺因素进行正确地控制，并不容易提高塑件的质量，必须进行全面地正确的控制。5.2模具成型零件的工作尺寸计算工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下几个方面:5.2.1成形收缩率在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为:s=(Smax-Smin)Ls (5.1)式中s为件收缩波动而引起的塑件尺寸误差(mm)；Smax为塑料的最大收缩率（%）；Smin为塑料的最小收缩率（%）；Ls为塑件尺寸(mm)。一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差1/3以内。5.2.2模具成形零件的制造误差实践证明，如果模具的成形零件的制造误差在IT7IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。5.2.3零件的磨损模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6。5.2.4模具的配合间隙的误差模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度。综上所述，在模具型腔与型芯的设计中，应综合考虑各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿值应在试模后进行逐步修订。通常凹模、凸模组成的模腔工作尺寸简化后的计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。其中平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成形零件制造公差、磨损量都为平均值的计算。5.3型腔和型芯尺寸计算5.3.1型腔径向尺寸计算 (5.2)式中 Dm为型腔的最小基本尺寸D为塑件的最大基本尺寸；Scp为注塑件塑料的平均收缩率；为塑件的尺寸公差；x 为系数,x=3/4；M为模具制造公差,按IT9级公差选取而精度要求不高的塑件按（1/3-1/6）选取。因为该塑件精度要求不高，所以按（1/4）选取。5.3.2型腔的深度尺寸 (5.3)式中Hm为型腔深度的最小基本尺寸；H为塑件的最大基本尺寸；X为系数，x=2/3；其余符号同上。5.3.3型芯的径向尺寸 (5.4)式中dm为型芯的最大基本尺寸； D为塑件的最小基本尺寸；X为系数，x=2/3；其余符号同上。5.3.4型芯的高度尺寸 (5.5)式中 hm为型芯高度的最大尺寸；H为塑件内形深度的最小尺寸；X为系数,x=2/3；其余符号同上。5.3.5中心距尺寸计算 (5.6)式中Lm为模具的中心距基本尺寸；L为塑件中心距的基本尺寸；5.4动模板的强度校核动模垫板由于受到成型压力的作用而发生变形，若此变形过大，就会导致塑件的壁厚发生变化，还会发生溢料现象，因此必须将其最大变形量限制到0.10.2 mm以下。计算公式如下：p=K2P1Bh2，P1=FP (5.7)式中P1为动模受的总压力，MPa；F为塑件及浇注系统在动模上的投影面积，cm2；P为型腔压力一般取2545 MPa；K为修正系数，取0.60.75，此处取为0.7；B为动模垫板的宽度,mm；L为支撑块的跨距，mm。经计算得，在动模上的总投影面积约为27.71 cm2，则两个型腔所受的压力为3400 MPa，动模垫板所受应力为13.62 MPa，小于材料的许用应力p=1250 MPa。表5.1 成型零件工作尺寸的计算塑件尺寸塑件尺寸公差塑件等级模具尺寸公差(1/4)公式系数x模具尺寸计算结果660.3840.063（5.2）0.7533.50.2640.065（5.2）0.75620.3240.080（5.2）0.7529.50.2440.060（5.2）0.75640.3240.080（5.2）0.7531.50.2640.065（5.2）0.7520.1240.030（5.3）0.67100.1840.045（5.3）0.6760.1640.040（5.3）0.6740.1440.035（5.4）0.6750.1440.035（5.4）0.6750.1440.035（3）0.6740.1440.035（3）0.6750.1640.040（3）0.6780.1640.040（3）0.6730.1440.035（3）0.6740.1440.035（5.4）0.6720.1240.030（5.5）0.67100.1840.045（5.5）0.6760.1640.040（5.5）0.6761.80.3840.095（5.6）62.140.196 导向机构设计6 导向机构设计6.1导向机构的作用和设计原则6.1.1导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。其具体作用有以下几点：a. 定位作用:导向装置直接保证动、定模合模位置的正确性，保证模具型腔的形状和尺寸的精确性，从而保证塑料制品的精度。同时在模具装配过程中便于装配和调整。b. 导向作用:合模时引导动模按序正确闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧向力。c. 承载作用:塑料熔体在充模过程中，或由于成型设备精度低的影响，可能产生单向侧压力，因而在成型过程中需要导向装置能承受一定的单向侧压力，以保证模具的正常工作，采用推件板脱模或三板式模具结构时，导柱有承受推件板和定模型腔板的重载荷作用。d. 保持运动平稳作用:对于大、中型模具的脱模机构，有保持机构运动灵活平稳的作用。e. 锥面定位机构作用:对于薄壁、精密注塑模，大型、深型腔注塑模和生产批量大的注塑模，仅用导柱导向机构是不完善的，还必须在动、定模之间增设锥面定位机构，以满足精密定位和同轴度的要求。6.1.2导向机构的设计原则:导柱（导套）应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度和防止模板发生变形；导柱（导套）的直径应根据模具尺寸选定，并应保证有足够的抗弯强度；导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求；导柱和导套应有足够的耐磨性；为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但有时也要装在定模板上，这就要根据具体情况而定。6.2导柱、导套的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/h6级配合。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）6.2.1导柱的设计导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱。对于大型模具，若导柱承受模板的重量，导柱的直径可用下式校验：d=(64WL3/3E)1/4 (6.1)式中 W为一根导柱承受的模板重力（N）；L为模板中心距导柱根部距离（mm）；E为材料弹性模量。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦，但增加了成本，由于该模具要求不高，所以不再加油槽。故导柱采用不加油槽的单节式导柱根据国家标准选用直径为26 mm长度为120 mm的导柱。其示意图如图6.1：图6.1导柱6.2.2导套的设计由于导柱已选定，且该模具较小，所以由机械设计手册可查的与之相配的导套为。型导套，其内径为20 mm，长度为60 mm。其示意图6.2如下：图6.2导套7 脱模机构的设计7 脱模机构的设计7.1基本考虑和要求对脱模机构的基本要求是；a. 运动灵活顺畅，无卡刹和过分磨损现象；b. 接触塑件的配合间隙无溢料现象；c. 具有足够的强度、刚度，工作稳定可靠；d. 对塑件顶推力分布均匀合理，不会引起塑件变形或将塑件顶裂；e. 对塑件外观无明显损害；f. 有利于将塑件和浇注道凝料带向动模部分；g. 容易制造和装配。7.2推出机构的确定本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设