手提把手注塑模具设计说明书

中文摘要毕 业 设 计（论 文）设计（论文）题目： 手提把手注塑模具设计 及模流分析 摘 要从塑料模具的发展趋势可以看出，在未来模具市场中，注塑模具的发展将远高于其他模具。人类生活已经离不开塑料，随着塑料注塑模具行业的新技术不断涌现，研究塑料制品的成型将会变得十分有意义。本文研究的是手提把手的注塑成型及模流分析。首先分析产品的成型工艺，然后根据产品结构，设计如何分型，及型腔数目，进胶方式。过程中要充分考虑到零件的加工方法，尽量简便精准，并进行相关尺寸的计算和校核，再设计浇注系统，冷却系统，排气系统，脱模机构，导向机构，以及模架的选择。通过CAD，ug ，moldflow等软件辅助分析设计是否合理，选择合理的工艺参数和设计方案。 关键词：注塑模具；成型工艺；结构设计；加工方法2目录ABSTRACTFrom the development trend of plastic mold can be seen, the development of injection mold will be much higher than other mold in the future. Human being cant be separated from plastic and along with new technologies of plastic injection mold industry constantly emerging, the research on the formation of plastic products will become very meaningful.In this paper, I study the injection molding of the Carrying handle and its moldflow analysis. Firstly, I will analyse the forming process of the product, and then according to the product structure, design how to type, and the number of cavity, and the way of the glue inlet. In the above process must to take the processing methods into account fully, making it as far as possible simple and accurate, calculating and checking the related dimensions. Next, I will determine the design of gating system, cooling system, exhaust system, demoulding mechanism, guiding mechanism, and make a choice about mold. Making the ues of the CAD, UG, Moldflow and other aided analysis software to ensure that the designs is reasonable, and select the reasonable process parameters and design scheme.Key Words：Injection mold; Molding process; Structure design; Processing methods目 录1 引 言11.1 我国注塑模具发展现状11.2 课题研究的内容及意义12 塑件的工艺分析22.1 塑件成型工艺性分析22.2 塑件结构工艺性分析22.2.1 塑件的尺寸精度分析22.2.1 塑件表面质量分析32.2.3 塑件的生产批量32.3 ABS工程塑料的性能分析33 模流分析43.1 分析前处理43.1.1 划分网格43.1.2 选择材料43.1.3 注射工艺参数43.1.4 浇口位置分析43.1.5 网格统计53.2 流动分析53.2.1 流动时间53.2.2 速度/压力切换时的压力53.2.3 流动前沿温度63.2.4 总体温度63.2.5 注射位置处压力：XY图63.2.6 气穴73.2.7 壁上剪切应力73.2.8 熔接线73.3 冷却分析83.3.1 回路冷却液温度83.3.2 回路雷诺数83.3.3 回路管壁温度93.3.4 最高温度位置，零件93.4 翘曲分析93.4.1 变形，所有因素：变形103.4.2 变形，冷却不均：变形103.4.3 变形，收缩不均：变形103.4.4 变形，取向因素：变形103.5 结论114 拟定模具的结构形式和初选注射机114.1 分型面位置的确定124.2 型腔数量和排位方式的确定124.3 注射机型号的确定125 浇注系统的设计135.1 主流道的设计145.2 分流道的设计145.3 浇口的设计145.4 冷料穴的设计155.5 排气方式的设计156 成型零件的结构设计及计算156.1 成型零件的结构设计166.1.1 型腔的结构设计166.1.2 型芯的结构设计166.2 成型零件钢材的选用166.3 成型零件工作尺寸的计算167 侧向抽芯机构的设计197.1 斜导柱的设计207.2 滑块的设计217.3 楔紧块设计217.4 定位装置的设计217.5 相关设计228 斜顶机构的设计228.1 斜顶的设计238.2 斜顶导向块的设计238.3 斜顶座的设计239 模架及其他零件的选择239.1 模架的选择249.2 其他零件的选择2410 导向机构的设计2410.1导柱的设计2510.2导套的设计2511 脱模推出机构的设计2511.1 推出方式的确定2611.2 脱模力计算及强度校核2611.3 复位机构的设计2611.4 垃圾钉的设计2612 冷却系统的设计2612.1冷却介质2712.2冷却系统的简单计算2712.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W2712.2.2 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量2713 排气系统的设计2814 校核2914.1注射机有关工艺校核3014.2模具厚度与注射机闭合高度3014.3模架各尺寸的校核3015 模具安装、保养、及注意事项3016 模具工作过程31结 论32致 谢34参考文献34VI1 引 言1.1 我国注塑模具发展现状 随着生产力的发展，模具产业成为我国的支柱产业，模具传统的设计与制造主要依靠技术人员的经验，模具设计的缺陷和制品质量的问题只有在试模后才能发现，而利用CAD/CAE技术能在计算机上分析和模拟模具的设计方案1。随着人类步入21世纪以来，国内国外，模具都是十分重要的制造装备，在消费品、电器电子、汽车、飞机制造等工业部门中占有重要地位。其中注塑模具是注射成型的一种重要工艺装备，在注塑成型中处于核心地位，另外注塑模具模具行业想要适应现代的社会发展就必须调整好产业的制造工艺、设计技术和生产模式。我国有2万多家塑料模具生产企业，塑料模具占整个行业40%的份额2。虽然我国注塑模具起步比较晚，技术设备、管理水平都比较低，长期以来，我国的注塑模具设计与制造很多依赖于国外的经验，随着计算机技术的发展，注塑模具的设计方法已由传统的手工绘图软件逐步向计算机辅助设计（CAD）方向发展，采用CAD/CAE/CAM技术，极大的提高了塑料注塑模具的设计水平及制品质量，促进我国注塑模具工业更快的发展。1.2 课题研究的内容及意义 此次毕业设计的课题研究是对手提把手进行注塑模具设计和模流分析。主要包括以下内容：通过ug软件或者proe软件对塑件进行三维造型，塑件结构工艺性分析，成型工艺参数的确定，分型面设计，模具型腔数量的确定，型腔的排列和布局，注射成型机的选择；以及浇口位置的选择和流道的布置，模具工作零件的结构设计及理论计算，侧向分型与抽芯机构的设计，推出装置的设计，温度调节系统的设计，导向机构的设计，排气方式的设计，模具整体尺寸的确定，然后选择模架，以及模具安装尺寸的校核。其中还有一个模流分析环节，通过此环节来检查和优化模具设计。最后绘制出模具装配图和零件图，编写和整理设计说明书，并进行设计总结，完成学校组织的答辩任务。 课题研究的意义在于提高学生技术资料的收集、整理、编译和运用的能力，加强技术文件的撰写能力；其次是综合运用所学理论知识，生产实践和设计实践知识，进行难度较大的塑料模具设计的实践训练，从而全面培养学生独立分析问题和解决问题的能力，初步培养学生的创新意识和创新能力；最后是使学生掌握三维造型软件，熟练二维绘图软件在模具设计中的应用，并进一步熟悉塑料模具设计中的各种专业零件标准，合理的运用于模具设计之中。2 塑件的工艺分析2.1 塑件成型工艺性分析（1）外观要求：外形尺寸为：105.384mm174.240mm 25.777mm，属于大产品，该塑件为塑料手提把手，如图2-1所示。外表面要求有一定的平整光滑性，无翘曲，皱折，裂纹，熔接痕等缺陷。（2）精度等级：此塑件对精度要求不高，可以采用一般精度3级3。（3）脱模斜度：塑件平均壁厚在2mm左右，由参考文献3表2-10可知脱模斜度在35130之间。该塑件呈黄色，选择ABS塑料，其流动性为中等，为注射充型流畅，取脱模斜度为1。图2-1 塑件三维造型2.2 塑件结构工艺性分析2.2.1 塑件的尺寸精度分析该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，考虑到塑件用途，采用MT3级一般精度查取公差，查文献4表5-4，其主要尺寸公差要求如表2-2-1所示。表2-2-1 塑件尺寸塑件标注尺寸/mm（按MT3级精度）塑件尺寸公差/mm（按MT4级精度）外形轮廓尺寸174.24174.24104.71104.720.120.1内形轮廓尺寸122.37122.3780.6280.622.2.1 塑件表面质量分析塑件表面质量包括表面粗糙度和表观质量，塑件的表面粗糙度主要与模具型腔的表面粗糙度有关，模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，应随时进行抛光复原。对于ABS塑料，粗糙度可以达到Ra=0.025m、0.05m、0.1m、0.2m、0.4m、0.8m、1.6m，外表面要求光洁，因此塑件外表面粗糙度需要至少达到Ra=0.8m，内表面Ra=1.6m。因此需要对型腔表面进行抛光，达到表面粗糙度要求。2.2.3 塑件的生产批量该塑件为手提把手，需要大批量生产，适合多型腔模具，考虑到属于中型偏大的产品，为提高生产效率，并且根据产品形状考虑到节约成本，所以本次设计采用一模两腔的设计。2.3 ABS工程塑料的性能分析ABS材料强度较好，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型。应用范围广泛，如电器外壳、汽车仪表盘、日用品等。ABS材料含有极性基团，有一定的吸湿性；ABS熔体具有较明显的非牛顿性，其粘度会随温度和成型压力的增大而降低；ABS是无定型聚合物，加工温度范围较宽；成型时不结晶，收缩率在0.4%-0.8%，理论计算收缩率取0.5%。溢料值为0.04mm左右，比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期较短，制件尺寸稳定，表面光亮。快速成型时会使制品产生内应力，但很少产生应力开裂。因此在成型前应进行干燥处理，并合理控制模具温度。ABS注射时工艺参数表如表2-3。表 2-3工艺参数表工艺参数通用型ABS料筒后段温度/160180料筒中段温度/180200料筒前段温度/200220喷嘴温度/170180模具温度/5080第 36 页 共 43 页3 模流分析3.1 分析前处理3.1.1 划分网格3.1.2 选择材料材料名称：ABS 材料类型：Amorphous 制造商：UMG ABS Ltd 牌号：UMG ABS GSM3.1.3 注射工艺参数(1) 温度：后段150-180 中段180-230 前段210-240(2) 模具温度：60； 熔体温度：245(3) 零件平均温度：38； 喷嘴温度：220-240(4) 最大注射压力：110MPa；成型时间：30s(5) 选择注射机，勾选“分离翘曲原因”(6) 冷却求解器参数里模具温度收敛公差缺省值为 0.13.1.4 浇口位置分析 由浇口位置分析，蓝色区域为浇口位置最佳处，确定采用侧浇口，两点进胶方式。3.1.5 网格统计3.2 流动分析分析结果：由以上分析结果可知，本产品完成充填需要1.999秒，通过播放动画，经观察熔体流动情况，以及流动末端的时间差异证明满足流动平衡要求。3.2.1流动时间3.2.2速度/压力切换时的压力分析结果：在速度和压力控制点切换时刻，注射压力达到最大值，78.77MPa，在进行保压曲线设置时，初始保压压力可以设置为此值的80%，但是此刻产品两端部并未填满。未充满3.2.3流动前沿温度分析结果：由左图可知，充填结束后，产品大部分位置，熔体流动前言温度均匀，最大相差2.2。3.2.4总体温度分析结果：由结果检查可知总体温度最大值约67，低于ABS材料推荐顶出温度82，其中分流道温度较高，需要加强对浇注系统的冷却。3.2.5 注射位置处压力：XY图分析结果：注射位置处的压力最大是在速度/压力的转换时刻。从图表上看出，曲线比较平稳，说明在熔体流动时没有受阻。3.2.6 气穴分析结果：由左边分析结果可以看出，气穴出现在滑块和斜顶位置处，可以排出去。3.2.7 壁上剪切应力分析结果：ABS材料最大的剪切应力为0.28MPa，而左边结果显示最大剪切应力为2.882MPa，大于推荐值，因此为安全起见，可以通过修改浇口或者提高熔体温度来改善。3.2.8 熔接线分析结果：熔接线就是聚合度大于135以上形成的熔痕，对产品质量和外观都有很大影响。左图结果显示：熔接线出现位置在滑块和斜顶位置。3.3 冷却分析3.3.1 回路冷却液温度结果分析：分析结果显示，冷却回路进水口和出水口温差为1.26，不超过23，因此冷却效果良好。结果分析：冷却回路中，冷却介质流动状态为湍流，冷却效果好，此水路设计中，水路为串联，每处地方雷诺数均为10000。3.3.2 回路雷诺数3.3.3 回路管壁温度结果分析：回路管壁温差较为均匀，并且与冷却介质最低温度相差不超过5。3.3.4 最高温度位置，零件结果分析：由结果分析显示，最高温度主要集中在产品内侧，因此产品内侧还需要加强冷却。3.4 翘曲分析3.4.1 变形，所有因素：变形3.4.2 变形，冷却不均：变形3.4.3 变形，收缩不均：变形 3.4.4 变形，取向因素：变形结果分析：由以上结果分析可知，所有因素变形值是1.548mm，其中3.4.2中冷却不均为0.5094mm；3.4.3中收缩不均为1.559mm；3.4.4中取向因素为0，因此可见主要变形因素在于收缩不均，所以翘曲变形不是由于冷却不均和取向因素造成的。结果分析：通过分析收缩不均引起的变形，由以上结果显示，收缩不均引起的变形主要由Y方向引起的。3.5 结论由模流分析可以得出以下结论：填充质量好，流动平衡；水路设计合理，冷却效果较好，但是由于收缩不均可能引起变形，而收缩不均主要由于保压不足造成的，因此需要优化保压曲线来改善这项缺陷；另外壁上剪切应力超过了材料推荐的最大值，为安全起见，可以适当修改浇口尺寸或者提高熔体温度来改善7。4 拟定模具的结构形式和初选注射机4.1 分型面位置的确定通过对塑件外形的分析，以及分型面选择的相关原则4选取塑件截面积最大而且利于取出塑件的下表面为分型面，具体如图4-1所示。图4-1 分型面的选择4.2 型腔数量和排位方式的确定由于手提把手适合大批量生产，并且根据塑件尺寸可知产品为中型偏大的产品，考虑到其形状，模具结构尺寸，制造费用初步确定采用一模两腔的设计。采用侧浇口形式，开设在分型面上，如图4-2所示。图4-2 型腔数量及排列方式4.3 注射机型号的确定（1）通过ug建模分析得塑件体积，如图4-3所示。图4-3 塑件体积测量由上图可知塑件体积：因为流道塑件属于未知数，按塑件的0.3倍来估算，因此塑料熔体总体积为：（2） 每个塑件在分型面上的投影面积为：；流道凝在分型面上的投影面积是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2-0.5倍，这里取0.35倍进行估算：模具所需锁模力为：其中参考文献5，取35MP。（3） 选注射机根据以上每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，初选SZ-500/200卧式注射机，其主要参数参考相关文献5如表4-3所示。表4-3 SZ-500/200注射机技术参数项目参数项目参数理论注射容积/cm3500塑化能力(kgh-1)110螺杆直径/cm55拉杆内间距/mm570570移模行程/mm500注射压力/MPa173最小模具厚度/mm280最大模具厚度/mm500模具定位孔直径/mm160锁模形式液压-机械喷嘴口直径/mm5锁模力/kN1500喷嘴球直径/mm18最大成型面积/cm26505 浇注系统的设计5.1 主流道的设计主流道位于模具中心塑料熔体入口处，将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道。（1） 主流道尺寸设计主流道小端直径：主流道大端直径：主流道球面半径：（2） 浇口套设计为便于拆卸更换，浇口套与定位环分开设计，浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC55HRC，结构形式如图5-1所示。图5-1 主流道浇口套的结构形式5.2 分流道的设计流过分流道塑料的质量：该塑件厚度在2-3mm之间，参考文献5,采用经验公式已知ABS塑料常用分流道尺寸推荐范围为：4.8-9.5mm 故取分流道直径为9mm,其截面为圆形截面，如图5-2所示。图5-2 分流道布置形式及截面形状5.3 浇口的设计根据前面模流分析采用侧浇口形式进胶，开设在分型面上，截面简单，易于加工。侧浇口深度尺寸：其中n是塑料成型系数，查阅相关资料得ABS塑料系数n=0.7，对应塑件厚度t=2mm。侧浇口的宽度：侧浇口的长度：为去除浇口方便，2.26mm进行拔模后示意图如图5-3所示。图5-3 侧浇口示意图5.4 冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用是储存熔体前锋冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量，本次设计采用带有推杆与拉料杆的设计。采用带有Z字形钩头拉料杆的冷料穴，开模时，拉料杆首先通过钩头拉住穴内冷料，使主流道凝料脱出定模，然后在推出机构的作用下将凝料与制品一起推出动模。示意图如5-4所示。图5-4带有拉料杆的冷料穴设计5.5 排气方式的设计当排气量不大时。可利用分型面间的微小间隙排气，本次设计中，型腔最后填充的位置不在分型面上，但是该处有斜顶，并且该塑件不属于深腔类塑件，故可以利用斜顶和模板的配合间隙排气，其间隙值取0.03mm。6 成型零件的结构设计及计算6.1 成型零件的结构设计6.1.1 型腔的结构设计型腔又称凹模，是成型塑件外表面的凹状模具零件，按结构可以分为整体式和组合式两类，其中整体式凹模是在整块模板上直接加工而成，结构简单，牢固可靠，不易变形，制品表面不会出现拼缝的溢料痕迹，整体式凹模又分为整体式和整体嵌入式，本次设计中为了提高加工效率和便于拆卸，设计成整体嵌入式，并且通过螺钉与凹模固定板（A板）固定，如图6-1-1所示。图6-1-1 整体式凹模实体图6.1.2 型芯的结构设计型芯又称为凸模，是成型塑件内表面的凸状模具零件，按结构不同可以分为整体式和镶拼式，对于难以加工的部分可以采用镶拼式本次设计中，型芯分为两部分，一部分是型芯主体部分，采用螺钉与型芯固定板（B板）固定，另一部分是四个镶件，底部设计成挂台形式，与型芯主体部分配合固定。如图6-1-2所示。镶件（共四件）图6-1-2 型芯结构设计实体图6.2 成型零件钢材的选用成型零件需要有足够的刚度，强度，耐磨性及良好的抗疲劳性，并且要考虑到其加工性能和抛光性能，以及该塑件需要大批量生产，所以型腔钢材选用718H，型芯钢材也选用718H，并且进行渗氮处理,型芯镶件采用P20材料，并且进行渗氮处理。6.3 成型零件工作尺寸的计算ABS塑料成型收缩率为0.4%0.8%4，本次设计成型零件工作尺寸的计算按平均尺寸法计算，分别设计模具的型芯尺寸、型腔尺寸以及型芯中心距和镶件尺寸。模具型腔和大型芯的制造公差取制品公差的1/3计算，型芯中心距的制品公差按照制品上两孔中心距公差的1/4计算，然后根据标准公差6进行设计。自由公差可直接把公称尺寸作为型芯的工作尺寸，并可以不考虑制造误差，具体计算如下。平均收缩率（1） 型腔尺寸的计算1）对尺寸取，查表8-24，此值在IT11IT12之间，可按照IT11制造，即2） 对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即3）对尺寸取，查表8-24，此值在IT11IT12之间，可按照IT11制造，即4）对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即5）对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即6）对尺寸取，查表8-24，此值在IT11IT12之间，可按照IT11制造，即（2） 型腔深度的计算1） 对尺寸取，查表8-24，此值在IT11IT12之间，可按照IT11制造，即2） 对尺寸取，查表8-24，此值在IT11IT12之间，可按照IT11制造，即（3） 型芯尺寸（包含镶件的尺寸）的计算1）对尺寸取，查表8-24，此值在IT11IT12之间，可按照IT11制造，即2）对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即3）对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即4）对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即5）对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即6）对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即7）对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即8)对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即9）对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即10）对尺寸取，查表8-24，此值在IT10IT11之间，可按照IT10制造，即（4） 型芯高度的计算1）对尺寸取，查表8-24，此值在IT9IT10之间，可按照IT9制造，即2）对尺寸取，查表8-24，此值在IT0IT11之间，可按照IT10制造，即（5） 型芯中心距的计算取，查表8-24，此值在IT0IT11之间，可按照IT10制造，即 7 侧向抽芯机构的设计7.1 斜导柱的设计（1）斜导柱安装在定模，滑块安装在动模，抽芯运动是在动定模分型时进行的，塑件由推出机构推出，自动化程度较高，但由于滑块也安装在动模，推出机构也安装在动模，合模时滑块靠斜导柱复位，推出机构靠复位杆复位，会发生干涉现象，如图7-1（a）所示。图 7-1（a）复位杆带动推杆复位的斜导柱抽芯机构因此采用措施：弹簧式先复位机构，利用弹簧的弹力使推出机构在合模之前进行复位，四根弹簧均匀分布在上顶针面板四周，合模时，在弹簧回复力的作用下带动推杆迅速复位，因此斜导柱还未驱动滑块复位时，推杆便复位结束，从而避免了与侧型芯的干涉。（2） 抽芯距满足侧抽芯要求。（3） 斜导柱有效倾斜角采用，斜导柱直径为16mm，有效工作长度为62mm，如图7-1（b）所示。图7-1（b） 斜导柱工作长度与抽芯距关系（4） 抽芯力的计算参考相关资料，可以判断该塑件属于薄壁矩形制品，由公式10-44，可以计算其抽芯力。其中： ； ；。带入公式计算得：F=3626.039N。7.2 滑块的设计（1）由于侧向型芯结构的特殊，所以采用斜滑块的方式实现侧抽。（2）滑块的设计采用组合式结构，将型芯与滑块分开加工装配在一起，使加工更容易，节省优质钢材，并采用燕尾式连接。（3）导滑槽的导滑面粗糙度为0.8m。（4）通过限位螺钉使滑块停留在与斜导柱分离的位置。整体设计如图7-2所示。图7-2 斜滑块的设计7.3 楔紧块设计注射成型过程中，侧向成型零件会受到型腔内熔体的推力作用，通过滑块传给斜导柱，导致滑块后移，因此必须设置楔紧块，以便在合模后锁住滑块，承受腔内熔体给予侧向成型零件的推力，通过螺钉将楔紧块与上模框固定住，楔紧块的楔角一般应该比斜导柱有效倾斜角大2至3，如图7-3所示，楔角为25，斜导柱倾斜角为22，设计合理。图7-3 楔紧块的设计7.4 定位装置的设计采用弹簧定位，滑块抽出脱离斜导柱后，依靠弹簧的弹力，使滑块紧贴于定位挡块下方，设计时，弹簧的弹力要超过侧滑块的重力。如图7-4所示。7-4 定位装置的设计7.5相关设计（1） 压条：压紧滑块，防止滑块侧向移动。如图7-5所示。图7-5（a） 压条（2） 耐磨块：减少大件滑块在侧向移动时对零件的磨损，使耐磨块的上平面高于动模板平面1mm，有效减少对动模板的摩擦。图7-5（b）耐磨块8 斜顶机构的设计由于塑件制品的内部需要采用内侧抽芯或者斜顶的方式才能脱模，脱模距离不大，因此采用斜顶装置，开模时顶出塑件，实现脱模。8.1 斜顶的设计如图8-1所示，一模两腔的设计，采用四根斜顶。图8-1 斜顶设计8.2 斜顶导向块的设计为了斜顶在与动模板配合处滑动顺利，每个斜顶设计一个斜顶导向块，并用螺钉固定于动模板，导向块材料采用青铜，斜顶和导向块之间间隙至少1mm。图8-2 斜顶导向块的设计8.3 斜顶座的设计斜顶座底部采用螺钉于动模部分：动模座板，上顶针面板，下顶针面板 固定，导向片采用青铜材料，如图8-3所示。斜顶青铜导向片斜顶座图8-3 斜顶座的设计9 模架及其他零件的选择9.1 模架的选择根据上下模仁尺寸为：310mm260mm，根据工厂生产制造经验，选用大水口CI型标准模架500mm500mm；如图9-1所示。图9-1 模架的选择9.2 其他零件的选择（1） 上模框，又称A板，采用2738HH材料，尺寸为：500mm500mm120mm，并加工成所需形状。（2） 下模框，又称B板，采用2738HH材料，尺寸为：500mm500mm100mm，并加工成所需形状。（3） 垫块，又称C板，采用45钢材料，尺寸为：500mm80mm120mm。（4） 定模座板，采用45钢，尺寸为：600mm500mm35mm，上表面与导柱接触部分加工排气槽。（5） 动模座板，采用45钢，尺寸为：600mm500mm35mm。（6） 上顶针面板（推板），采用45钢，尺寸为：500mm320mm30mm。（7） 下顶针面板（推板固定板），采用45钢，尺寸为：500mm320mm30mm。（8） 吊环：采用M30的吊环。（9） 水路：选取直径为10的环形水路，具体环形尺寸根据模仁及推出机构等确定。（10） 支撑柱，又称撑头，采2个撑头，对塑料冲入型腔时对动模部分带来的强大冲击力起支撑作用，因此靠近进胶的投影下方由所剩位置安放撑头。（11） 限位柱：，2个，分别用螺钉锁在上顶针面板。（12） 复位杆：直径为30mm，并带有弹簧，以便复位时带动推杆先于滑块复位。（13） 浇口套：直径为100mm，高度为15mm。（14） 唧咀：采用B型唧咀。（15） 紧固零件：相关型号的螺钉，销钉，起固定作用。10 导向机构的设计导向机构主要零件是导柱和导套，在合模系统开合模时，动模与定模对合，导向机构可以起着导向作用，保证它们的对合精准。导向零件应合理均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套变形。10.1导柱的设计（1）该模具采用标准带头导柱，参考GB/T4169.42006。（2）导柱长度必须比凸模端面高度高出6mm8mm。（3）由选定的标准模架可知该模具导柱直径为40mm。（4)该模具采用4根导柱，其布置为等径直导柱对称布置；该模具导套安装在定模上，导柱安装在动模上。（5）导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/n6的间隙配合。（6）导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m。（7）导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，多采用低渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50HRC以上。此处采用T10A。如图10-1所示。图10-1 导柱的设计10.2 导套的设计（1）结构形式：采用标准带头导套。（2）导套的端面倒圆角，并开设排气槽，利于排出孔内的剩余空气。（3）导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4m。导套外径与模板一端采用H7/k6配合；另一端采用H7/e7配合镶入模板。（4）导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造。本次设计由标准模架导出对应导柱导套，导套如图10-2所示。图10-2 导套的设计11 脱模推出机构的设计11.1 推出方式的确定由于塑件较为简单，内表面要求不高，采用推杆推出，并考虑到斜顶有一定推出作用，考虑到推出力均衡，因此推杆直径不同。分布方式如图11-1所示，直径为别为8mm和5mm。图11-1 推杆分布（1） 由于推出塑件表面为曲面，因此推杆固定于上顶针面板的头部，需要进行防转设计。（2） 推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用H8/f7或H7/f7的间隙配合，此处采用H8/f7配合。（3） 推杆的材料与热处理。推杆的材料常采用T8A、T10A等碳素工具钢或65Mn弹簧钢。此处选用SKD61，热处理硬度为。11.2 脱模力计算及强度校核脱模力的计算方式和前面所计算的抽芯力一致，所以脱模力为3626.039N，因此：。推出面积：(1) 推杆推出应力，参考文献4公式10-10故强度校核合格。11.3 复位机构的设计采用弹簧式复位机构，由标准模架导出，复位杆直径为30mm，四根，均匀分布在动模板四周。11.4 垃圾钉的设计共采用12颗垃圾钉，均匀分布成两列，保证下顶针面板的稳定性，以及防止生产中产生的垃圾进入影响推板的稳定性。12 冷却系统的设计12.1冷却介质模具温度在50到80之间，且ABS材料粘度低，易流动所以采用冷却水冷却。12.2 冷却系统的简单计算12.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W(1) 塑料制品的体积(2) 塑料制品的质量(3) 取注射周期t =t注+t冷+t脱=1.2+3+5.8=10s，则每小时注射次数为：N=360次(4) 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：W=Nm=3600.102=36.72kg/h。12.2.2 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量(1) ABS的单位热流量QS的值的范围在（310410）KJ/kg，可取QS=360KJ/kg(2) 计算冷却水的冷却流量qV设冷却水道入口的水温为2=22出口水温为1=25模具温度取60取水的密度=1000kg/m3 水的比热容c=4.187kJ/（kg.）(3) 确定冷却水路的直径d为使冷却水处于瑞流状态，取模具冷却水孔的直径d=10mm。(5) 冷却管壁与水交界面的膜转热系数平均水温为23.5时，查表12-45得=6.72(6)计算冷却水通道的导热总面积(7)计算模具冷却水管的总长度(8)设冷却水路根数为，设每条水路的长度为=1000mm由水道排列满足冷却系统的设计原则，水管中心距在孔径的35倍，距离型腔表面是孔径的12倍，并且考虑到管子的壁厚和各个零件是否干涉的情况，最终水道分上下模仁，排列形式布置如图12-2-2所示。图12-2-2 水路整体设计13 排气系统的设计在注射充模过程中，型腔内除了原有的客气外，还有塑料含有的水分在加热时蒸发而形成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体、塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联反应释放的气体等，此外，有些塑料在其固化过程中，还会因为体积收缩放出气体。型腔中的气体如果不能被及时排出型腔，压缩气体所产生的压力将阻碍塑料熔体正常快速充模，甚至会充不满的情况；气体压缩所产生的热量可能使制品局部烧焦和碳化；在充模速度大、温度高、物料粘度低、注射压力大和塑料过厚的情况下，气体会侵入到塑件内部，造成气孔、组织疏松、表面轮廓不清等缺陷。因此，在设计模具成型零件时必须考虑排气问题。注射模具的排气通常采用如下几种方式进行。1. 利用分型面排气2. 利用配合间隙排气3. 开设排气槽或排气塞排气4. 强制性排气分析：当排气量不大时。可利用分型面间的微小间隙排气，本次设计中，型腔最后填充的位置不在分型面上，但是该处有斜顶，并且该塑件不属于深腔类塑件，故可以利用斜顶和模板的配合间隙排气，其间隙值取0.03mm。14 校核14.1注射机有关工艺校核（1） 注射量校核最大注射容积为：最小注射容积为：其中为注射系数，取0.75-0.85，无定型塑料可取0.85，结晶型塑料可取0.75，该处取0.8，若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长，而每次注射的实际注射量为98.54cm3，处于之间，符合要求。（2） 锁模力校核由4.3中已经算出小于注射机的最大锁模力，故符合要求。（3） 最大注射压力校核其中。 综上符合要求。14.2模具厚度与注射机闭合高度模具厚度也称模具闭合高度，必须满足注射机允许的最小模厚，即动定模之间的最小开距；注射机允许的最大模厚。由此可见满足要求。14.3 模架各尺寸的校核（1） 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核模具平面尺寸500mm500mm570mm570mm（拉杆间距），校核合格。（2） 模具的开模行程校核对于单分型面，其开模行程S=H1+H2+（510）mm=35+100+（510）=（140145）mm500mm，校核合格。工程实际中，可以在安装前把螺钉、弹簧卸下，安装后再装上模具。15 模具安装、保养、及注意事项1. 模具的安装（1）模具吊装上模前注塑机动、定模板和模具动、定模板表面必须擦干净，以免影响模具精度。再与模具顶杆孔位等技术参数相匹配的注塑机上进行安装调试。（2）模具在安装调试过程中应本着“平稳、平衡”的原则，将模具及周边辅助部件紧固锁牢。正式注塑产品前必须空行程开闭模具几次，检查有无异响。液压、气辅等各种活动机构是否灵活。（3）严格按照提供的“运水系统图”进行运水连接，确保模具保持良好的冷却效果。（4）模具在待产期间应存储于干燥、通风、防水、防化学腐蚀、易于吊装运输的专用仓库内，放置时底部应垫上干木板或干纸皮，顶部应封上干纸皮，防止模具受潮13。2.模具的保养（1）导柱、导套、推板导杆、推板去除油污，打润滑油以免拉伤影响导向精度。（2）顶针、司筒、顶杆有无拉毛、折断情况，喷高温顶针油进行润滑。（3）弹簧复位是否正常，有无裂缝、断裂现象。如有需及时更换。（4）推板螺丝如有断裂、松动现象应及时更换、紧固。（5) 推板运行是否平衡、顺畅，有无异常声响。（6）顶针顶出时有无拉毛、崩断、折弯现象，如有请更换相应部件。（7）模具运水水道有无堵塞现象，以便及时清除保证良好的冷却效果。（8）冷却水道及进出水口有无漏水现象，以防漏水至模腔。3.注意事项（1）模具下机前应关闭运水确保模具具有较高模温，做好型腔防锈处理。模具下模吊装时要低速、平稳，以免碰、撞伤模具，影响精度。（2）模具下机后，将模具内残水吹净，以免生锈造成漏水，并严禁将动、定模长时间分开放置。（3）根据待产情况，对模具做出相应维护保养措施，对于长期待产模具，应仔细检查各部位易损件磨损情况，以便更换或维修。（4）模具在待产期间应存储于干燥、通风、防水、防化学腐蚀、易于吊装运输的专用仓库内，放置时底部应垫上干木板或干纸皮，以防止模具受潮。（5）模具在安装、调试、使用过程中，定位圈严禁拆掉。（6）带有侧抽芯系统的模具，油压筒的紧固螺丝如有松动必须紧固。（7）热流道模具在试模时一定要接运水。16 模具工作过程模具装配试模完毕之后，总装图3D图如图16-1所示，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下：（1） 对塑料ABS进行烘干，并装入料斗。（2） 清理模具型芯，型腔，并喷上脱模机，进行适当的预热。（3） 合模、锁紧模具。（4） 对塑料进行预塑化，注射装置准备注射。（5） 注射，其过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模。工作原理：合模后，从注射机喷嘴中注射出的塑料熔体经由开设在定模上的主流道进入模具，再经由分流道及浇口注入和充满型腔。在保压、补缩和冷却定型后，合模系统便带动动模后退，从而使动模和定模从分型面分开，浇注系统凝料在拉料杆的约束下从浇口套中脱出，并和塑件一起随动模运动，型芯滑块在斜导柱的作用下产生侧向运动，使型芯脱离制品，当动模后退到一定位置时，内部推出脱模机构会在注射机推出装置作用下与动模其他部分产生相对运动，利用推杆和斜顶使制品和浇注系统凝料从型芯上以及在动模一侧的分流道中推出脱落，制品脱出后，带弹簧的复位杆会带动脱模机构优先复位，然后滑块在斜导柱的作用下复位，从而完成一次注射成型过程。结 论这次时长几个月的毕业设计最终终于完成了，它和之前的几次课程设计有很多相同点，只是倾向于完善化，通过总结大学三年所学的理论和实践知识来完善各个环节，既是对大学课程的一种总结也是对自我专业知识掌握的一种检验。本次设计每个步骤都仔细反复考虑是否合理，并通过反复修改最终定下设计方案，这个过程中，很感谢指导老师以及其他老师的耐心指导和检验，还有和同学们的讨论也起到很大的作用。从最开始对产品造型时，感觉完全无法下手，由于我参加了学校组织的“余姚模具城卓越工程师实习计划项目”,在那里系统的学习了产品的造型，模架的设计，及三维图形和二维图形的转换方式，一个月后通过ug软件顺利的造好了产品3D图,其中CAD和ug软件17是注塑模具成型必不可少的辅助软件，是一项必须掌握的技术。这次毕业设计最大的感触是：想要设计一副模具不难，但是想要设计好一副模具很难，要考虑到很多东西，比如加工是否方便，零件拆换是否顺利，成本和质量是否达到平衡，还有和客户及负责其他环节的人员的沟通，合作，以及试模时候出现的一些问题该怎么解决和修改，注塑模具，更多需要我们几年经验的沉淀，和一直不怕辛苦的钻研，未来这个行业更倾向于自动化，所以我们必须掌握相关操作技术和设计方法，更多的是动脑，压力很大。总得来说，在余姚那边两个多月的学习，实践和这次毕业设计过后，感觉真正了解了本专业的具体含义，并且学到了大学三年都没学到的很多知识，不管是专业软件得使用能力，还是自学能力都有了非常大的提高。虽然在校我的理论成绩可以名列前茅，但是运用到实践还是不十分理想，心思不够细腻，容易出错，考虑也欠周全，常常做到后面才想起前面需要注意的事，可能是由于边工作边做毕业设计，效率不够高，本次设计还有很多欠缺的地方，在以后的工作和生活中要继续不断的加强学习。 致 谢 非常感谢这次毕业设计中，指导老师以及各位评审老师的指导和建议，以及设计过程中遇到难题，各位同学的帮助，让我思路更清晰，方法更可靠的完成了本次设计，掌握了软件功能的熟练使用，和专业知识的深层次理解，让我对这个行业更进一步的了解并且怀有了信心。参考文献1 高茂涛注塑模具发展综述J轻工科技2014(2):49-92.2 余敏基于DIPS系统的塑料模具技术特色资源库的研究J成都工业学院学报2013.16(4):34.3 叶久新，王群.塑料塑件成型及模具设计M. 北京：机械工业出版社.2007.11.4 杨永顺.塑料成型工艺与模具设计M. 北京：机械工业出版社.2011.8.5 伍先明.塑料模具设计指导M.北京：国防工业出版社.2015.1.6 周兆元 李翔英主编 互换性与测量技术基础M机械工业出版社 2011.8.7 Moldflow 模具分析应用实例M 北京：清华大学出版社，20048 杨占尧主编 塑料模具课程设计指导与范例M 北京：化学工业出版社2009.6.9 冯炳尧 韩泰荣 殷振海 蒋文森 模具设计与制造简明手册M 上海科学技术出版社 1985.6.10 邓文英 宋力宏 金属工艺学M 高等教育出版社 2009.3.11 Mehmet Suba, Lezgi Buldu, etin KarataPrediction of flow length in injection molding for engineering plastics by fuzzy logic under different processing conditionsJIranian Polymer Journal2013(1):3341.12 LI Ji-quan, LI De-qun, GUO Zhi-ying, LV Hai-yuanSingle gate optimization for plastic injection moldJLi et al. / J Zhejiang Univ Sci A 2007 8(7):1077-1083.13 G Britton, T S Beng and Y WangVirtual concurrent product development of plastic injection mouldsSchool of Mechanical and Production Engineering1999(8):165-168.14 Jagannath Yammada, Terrence L, Chambers,Suren N. DwivediJagannath Yammada, Terrence L, Chambers,Suren N. DwivediASubmitted to ASME/JDSMC Special Issue on Sensors.15 张淳岷关于