毕业设计支架注塑模具

第1章 绪 论1.1课题的来源、目的、意义及设计任务本次毕业设计为教师自拟的题目，通过这次毕业设计培养我们综合运用所学知识分析问题，还有解决问题的能力。根据总体设计要求完成关键零件的工程图纸设计。了解支架注塑模具的工艺过程和工艺要求。本次设计要求是要运用CAD软件自主设计支架注塑模具。通过毕业设计，将使我们对塑件成型工艺分析、模具方案论证与设计、模具零件结构设计、计算与校核、查阅文献和编写文档方面受到一次系统的训练。1.2塑料模具的基本概念塑料制件是现代新兴产品之一，如今我们是生存在“塑料世界”里。由于塑料具有密度小、化学稳定性好、电绝缘性能高、比强度大等优异性能，再加上原料丰富、制作方便及成本低廉等优点，所以在国民经济各领域等方面应用广泛。塑料是从石油生产出来的合成树脂加入增塑剂、稳定剂、填充剂及着色剂等物质而组成的，原料为小颗粒或粉状。将这些小颗粒塑料加热熔化成粘流状，注射到一个具有所需产品形状的行腔中，待塑料冷却后取出来，就得到了与型腔形状一样的塑件，这个具有型腔的东西称为模具，因为它专门用于制作塑料件，所以通常称为注塑模具。1.3注塑模具的分类1.按塑件尺寸精度分为一般注塑模、精密注塑模。2.按模具型腔数目分为单型腔注塑模、多型腔注塑模。3.按模具安装方式分为移动式注塑模、固定式注塑模。4.按塑料材料类别分为热塑性注塑模、热固性塑料注塑模。5.按注塑机类型分为卧式注塑模、立式注塑模和直角式注塑模。6.按模具浇注系统分为冷流道模、绝热流道模、热流道模、温流道模。7.按注塑模的总体结构特征分为单分型面注塑模、双分型面注塑模、带活动成型零件的注塑模、带侧向分型抽芯的注塑模、自动卸螺纹注塑模、无流道注塑模。1.4我国塑料模具发展趋势分析我国注塑模具工业起步晚，底子薄，与工业发达的国家相比存在很大的差距。但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改革及开放方针引导下，我国注塑模得到迅速发展，高效率、自动化、大型、微型、精密、无流道、气体辅助、高寿命模具在整个塑料模具产量所占的比重越来越大。从模具设计和制造技术方面来看，注塑成型模具的发展趋势可归纳为以下几方面。1.模具产品将向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方向发展；模具生产将朝着信息化、无图化、精细化、自动化方向发展；模具企业将向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。2.模具CADCAECAMPDM正向集成化、三维化、智能化、网络化和信息化方向发展。快捷高速的信息化时代将带领模具行业进入新时代。3.模具的质量、周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，因此模具生产周期将继续不断缩短。4.大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发(这需要在有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行)，变被动为主动。以及“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式都已成为发展趋势。5.随着模具企业设计和加工水平的提高，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。在某种意义上说：“模具是一种工艺品”的概念正在被“模具是一种高新技术工业产品”所替代，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不但是一种生产手段的改变，也是一种生产方式的改变，更是一种观念的改变。这一趋向使得模具标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促使整个模具工业水平不断提高。6.高速加工、复合加工、精益生产、敏捷制造及新材料、新工艺、新技术将不断得到发展。据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。1.5注塑成型原理1.注塑成型：指将注射用的置于能加热的料筒内，受热、塑化，再施加压力，使熔体塑料注入到所需形状的模具中，经过冷却定型后脱模，得到所需形状的制品。2.注塑成型三要素：注塑机、模具、原料。1.6注塑机的种类1.按合模装置的特征分类按合模装置的特征可分为液压式、液压机械式和机械式注塑机。2.按注塑机的用途分类按用途可分为通用和专用注塑机。专用注塑机又可分为热固性型、排气型、转盘式玻璃纤维增强塑料等注塑机。3.按注塑机加工能力分类注塑机加工能力主要由合模力和注塑量参数表示，国际上通用的表示法是同时采用注塑量和合模力来表示。按其加工能力可分为超小型、小型、中型、大型、和超大型注塑机。4.按设备外形特征分类(1)卧式注塑机卧式注塑机是最常见的形式。其合模装置和注塑装置的轴线呈水平一线排列。它具有机身低，易于操作和维修，自动化程度高，安装较平稳等特点，是目前应用最广泛的一种。(2)立式注塑机注塑机的合模装置和注塑装置的轴线呈垂直一线排练。(3)角式注塑机注塑机的合模装置和注塑装置的轴线互成垂直排列。第二章 支架的工艺分析支架的零件图该支架所用的材料是ABS塑料，大（小）批量生产。2.1材料性能ABS塑料为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味，吸水率低。收缩率为0.30.8，密度为1.031.07g/cm3，抗弯强度41-76MPa，拉伸弹性模量1587-2277MPa,允许含水量0.10%。具有优良的物理机械性能，极好的低温抗冲击性能，优良的电性能、耐磨性、尺寸稳定性、耐化学性、染色性。易于加工成型。ABS耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，易溶于醛、酮、酯及某些氯化烃中。ABS的缺点是可燃，热变形温度较低，耐侯性较差。燃烧特点：易燃；离火继续燃烧；火焰黄色，浓黑烟；软化，起泡；丙烯腈味。广泛应用于制造汽车内饰件、电器外壳、手机、电话机壳、旋钮、仪表盘等诸多方面。2.2成型特性1.吸收性能强，塑料在成型前必须充分预热干燥，含水量应小于0.3%。对于要求表面光泽的零件，塑料在成型前更应进行长时间的预热干燥。2.流动性中等，溢边值0.04mm.。3.塑料的加热温度对塑料的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度是250度）。成型时采用较高的加热温度和较高的注射压力。2.3结构工艺性零件壁厚基本均匀，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚0.8mm，注射成型时应不会发生填充不足现象。2.4支架塑件体积、质量计算运用Pro/E软件分析可得：（1）单个塑件体积 V=5.34 cm3 ，质量m=5.341.05=5.61g。（2）两个塑件和浇注系统凝料 总体积V总 =16.02 cm3 ，总质量m总 =16.82g2.5选择注塑机塑件的材料为ABS，其密度为1.031.07g/cm3，取其平均密度为1.05g/cm3。使用Pro/E软件画出外壳的三维实体图，应用软件自动计算出图形的体积为V塑=5.34cm3,，所以塑件的质量Mz =V塑=1.05g/cm35.34cm3=5.61g。注塑机的实际注射量通常为理论注射量的80%左右。其注射量应大于塑件体积与浇注系统体积之和，综合意识所述，初步选定注塑机为XSZY60型。其技术参数见表-1 机型编号XSZY60螺杆直径mm38喷嘴球半径mm12 孔半径4最大注塑量cm3/g 60注射压力MPa122锁模力KN500最大注塑面积cm3/ 130模具最大厚度mm200模具最小厚度mm70 最大开模行程 mm 180 定位圈直径mm55顶出中心孔径Mm55模板尺寸mm330440机器外型尺寸(LWH)mm31608501550表-1注塑机XSZY60型注塑机相关参数的校核：1.最大注射量校核最大注射量和制品的质量或体积有直接关系。两者必须相适应,不然会影响制品产量和质量.若最大注射量小于制品的质量,就会造成制品的形状不完整或内部组织疏松,制品强度下降等缺陷;而注射量过大,注射机利用率低,浪费电能,而且可能导致塑料分解。因此，为了保证正常的注塑成型，注射机的最大注射量应稍大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边）。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。当注射机最大注射量以最大注射容积标定时，为保证正常的注射成型，注射机的最大注射容积应等于或大于所需塑料容积，既KVVK是注射机最大注射量的利用系数，一般取 K=0.8V是注射机最大注射量，cmV是所需塑料的容积（包括流道及浇口凝料和飞边），cm因塑料的体积与压缩率有关，所以所需塑料体积为 ： V=KVK是塑料收缩率，K=0.5V是塑料制品的体积（包括流道及浇口凝料和飞边） cm零件质量为5.61 g,(1.05g/ cm), V=5.61（1+0.005）/1.05 g/ cm=5.37cm本模具浇注系统采用热流道技术+冷流道+侧浇口，无飞边冷流道浇口凝料体积为Va1 cm，取Va=1 cmV= 0此外，以上计算中的V表示制品的总体积（包括流道及浇口凝料和飞边）。所以V= n V+ nVa+ V n 为型腔数； n=2V为一个塑料制品的体积，cmV a为浇注系统的体积，cmV为飞边的体积，cmV=5.37cm+1 cm= 6.37cm根据XSZY60型注射机机械参数表知：实际射胶量=理论射胶量0.9=60cmV=60 cmKV=48 cm 6.37cm=V2.注射压力校核注射压力校核的目的是校验注射机的最大注射压力能否满足塑料制品成型的需要。为此，注射机的最大注射压力应稍大于塑料制品成型所需的注射压力。p pp是注射机的最大注射压力，Mpa查表得知其注射压力为122Mpa.p是塑料制品成型时所需的注射压力，MPa，它由注射机类型，喷嘴形式，塑料流动性，浇注系统及型腔的流动阻力等因素确定，一般p=40100MPa。根据经验得知：p p3.锁摸力的校核锁模力又称合模力，是指注射机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力。当溶体充满型腔时，注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具延分型面张开，为此，注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积。而型腔内的塑料经过注射机的喷嘴和模具的浇注系统后，其压力损失很大。故p = K pp是型腔内熔体压力，MPap是柱塞或螺杆施加于料筒熔体的压力，MPaK是压力损失系数，一般取K=1/32/3。型腔内熔体压力的大小及其分布与很多因素有关，如塑料流动性，注射机类型，喷嘴形式，模具流道阻力，注射压力，注射速度，塑料制品壁厚与形状等等。在工程实际中，可以用型腔平均压力来校核。F p AF是注射机公称锁模力，N；A是塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和，m注射机允许的最大成型面积 A= A 4.模具与注射机合模部分相关尺寸的校核.设计模具时应校核的主要参数有喷嘴尺寸，定位圈尺寸，模具最大厚度和最小厚度，模板上安装螺孔尺寸等（1）注射机喷嘴与模具主流道衬套的关系注射机喷嘴前端径孔d与模具主流道衬套的小端直径D的关系为：D=d+（0.51）（2）注射机定位板与定位圈的关系两者按H7/h6配合，以保证模具主流道的轴线重合，否则将产生溢料并造成流道凝料脱模难。定位环高度h=10mm （3）模具轮廓尺寸与注射机装模空间的关系各种规格的注射机，可安装模具的最大厚度和最小厚度均有限制，所以，设计的模具闭合厚度必须在模具最大厚度和最小厚度自之间。HHH H= H+HH是模具闭合厚度，205mm；H是注射机允许模具最小厚度，70mm；H是注射机允许模具最大厚度，210mm；H是注射机调节螺母长度，mm。第三章 支架塑料模具设计3.1塑料模具设计的一般流程一、接受任务书1.经过审签的正规制制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。2.塑料制件说明书或技术要求。3.生产产量。4.塑料制件样品。二、收集、分析、消化原始资料收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。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、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。3.确定成型方法采用直压法、铸压法还是注射法。4.选择成型设备根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。5. 具体结构方案（1）确定模具类型（2）确定模具类型的主要结构三、影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂：1.型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。2.确定分型面。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。3.确定浇注系统和排气系统。4.选择顶出方式，决定侧凹处理方法、抽芯方式。5.决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。6.根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。7.确定主要成型零件，结构件的结构形式。8.考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。四、绘制模具图在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明工艺尺寸字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。五、模具总装图应包括以下内容：1.模具成型部分结构2.浇注系统、排气系统的结构形式。3.分型面及分模取件方式。4.外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。5.标注型腔高度尺寸及模具总体尺寸。6.辅助工具。7.按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。8.标注技术要求和使用说明。六、模具总装图的技术要求内容：1.对于模具某些系统的性能要求。2.对模具装配工艺的要求。3.模具使用，装拆方法。4.防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。5. 有关试模及检验方面的要求。七、绘制全部零件图由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。1.图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。2.标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。3.表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角。4.其它内容，例如技术说明等都要正确填写。八、.校对、审图、描图、送晒A.自我校对的内容是：1.模具及其零件与塑件图纸的关系2.塑料制件方面3.成型设备方面4.模具结构方面5.设计图纸6.校核加工性能7.复算辅助工具的主要工作尺寸B.专业校对原则上按设计者自我校对项目进行。C.把描好的底图交设计者校对签字。D.编写制造工艺卡片。九、试模及修模十、整理资料进行归档3.2塑料模具的结构塑料模具依总体功能结构可分为：成型系统、浇注系统、排气系统、冷却系统、顶出系统等。3.3模具结构设计3.3.1行腔数目的确定行腔的排列方式塑件的在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔，综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，行腔的排列方式应具备以下优点：1. 经济性好。2. 采用平衡式排列，便于构成平衡式的浇注系统，保证制品质量的均匀和稳定。3. 型腔布置和浇口开设部位对称，防止了模具受偏载面出现溢料现象。4. 型腔排列得紧凑，减小了模具的外形尺寸，合理利用了模具的各个结构。由塑件的体积选择设备型号规格，确定行腔数。N=(0.8mg-mj)/mz n为型腔数mj浇注系统mz塑件重量mg注射机额定注射量V i浇注系统体积由塑件精度一般，塑件为大批量生产，故选择多型腔n=23.3.2分型面的选择塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。简单的说，分型面就是动模和定模或瓣合模的接触面。常见的分型面形状有平面、斜面、阶梯面、曲面。由分型面开模方式有平行于开模方向、垂直与开模方向、与开模方向呈一斜角。分型面的选择好坏对塑件质量、操作难易、模具结构及制造都有很大的影响。通常遵循以下原则：1.有利于脱模分型面应取在塑件尺寸最大处、分型面应使塑件留在动模部分和将分型面选在塑件的中间部分。2.有利于保证塑件的外观质量和精度要求为了保证塑料制品的质量，对有同轴度要求的塑料制品，应将有同轴度要求的部分设在同一模板内。3.有利于成型零件的加工制造4.有利于侧向抽芯当塑料制品有侧孔或侧凹时，应尽可能的将侧型心设在动模部分，以便于抽芯。5.分型面应选在塑件外形最大轮廓处便于塑件脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。6.分型面的选择有利于排气为了便于排气，一般分型面应尽可能与熔体流动的末端重合。考虑以上选择原则，同时为使侧型芯处于动模部分，选水平分型面。3.3.3浇注系统的设计浇注系统是指注塑模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料溶体的流动通道。它的作用是将塑料溶体顺利地充满型腔的各个部分，并在填充及保压过程中，将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、内在质量良好的塑件。正确设计浇注系统对获得优良的塑料制品极为重要。3.3.3.1浇注系统的设计原则1.排气良好 能顺利地引导熔融塑料填充到型腔的各个深度，不产生涡流和紊流，并能使型腔内的气体顺利排出。2.流程短 在满足成型和排气良好的前提下，要选取短的流程来填充型腔，且应尽量减少弯折，以降低压力损失，缩短填充时间。3.防止型芯和嵌件变形 应尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯弯曲变形和嵌件移位。4.整修方便 浇口位置和形式应结合塑件形状考虑，做到整修方便并无损塑件的外观和使用。5.防止塑件翘曲变形 在流程较长或需开设两个以上浇口是更应注意这一点。6.合理设计冷料穴或溢料槽 冷料穴或溢料槽设计是否合理，直接影响塑件质量。7.浇注系统的断面面积和长度 除满足以上各点外，浇注系统的断面面积和长度应尽量取小值，以减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收料。3.3.3.2主流道的设计主流道是连接注塑机与分流道的异端通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。主流道的设计要点：1.为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料，以及考虑塑料溶体的膨胀，主流道设计成圆锥形。锥角为2度到4度。内壁表面粗糙度Ra 为0.63微米。2.主流道大端呈圆角，其半径常取 r=13mm，以减小料流转向过渡时的阻力。3.在保证塑件成型良好的情况下，主流道的长度尽量短，否则将会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，是塑料溶体降温过多而影响注塑成型。4.为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，其半径R=R1+(12)mm，其小端直径D=d+(0.51)mm,凹坑深度常取34mm5.由于主流道要与高温的塑料溶体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质钢材单独加工和热处理。3.3.3.3浇口套的选择1.根据塑料成型工艺与模具设计图4-187可知：型号为XSZY60型注塑机的喷嘴直径公式为：d=注射机喷嘴直径+0.5mm=4.5mm根据塑料模具设计可知：下端直径D=8 mm （D为浇口套进料口直径）注塑机的喷嘴球头半径为：r=12mm 。根据塑料模具设计的公式球面凹坑半径：R=r+(0.51)mm=12+(0.51)mm=12.5mm13mm2.浇口套与定模板、定位环的配合根据塑料模具设计的第四章“塑料注塑模结构设计”可知：浇口套与定模板的配合采用H7/m6，浇口套与定位环的配合采用H6/h7。3.选定浇口套根据以上计算可知：浇口套进料口直径D=8mm；球面凹坑半径R=13mm；则查实用注塑成型及模具设计图2选定浇口套形式。选a型浇口套图2浇口套的类型3.3.3.4浇口设计原则及位置选择浇口是连接流道与形腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流作用。浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些缺陷，如缺料、白斑、熔接痕、翘曲等往往是由于浇口设计不合理产生的。正确设计浇口是提高塑件质量的重要环节。一、浇口设计的原则：（1）浇口尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动。（2）浇口位置应有利于流动、排气和补料。（3）浇口位置应使流程最短，料流变向最少，并防止型心变形。（4）浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔接强度。（5）浇口位置应尽量开设在不影响塑件外观的部位。二、浇口的类型在注塑模设计中常用的浇口有以下几种类型：1直接浇口直浇口又称中心浇口，这种浇口的流动阻力小，进料速度快，在单型腔模具中常用来成型大而深的塑件，它适应各种塑料，特别是黏度高、流动性差的塑料2侧浇口侧浇口又称边缘浇口，其断面一般为矩形，通常开在分型面上，从塑件侧面进料，可按需要合理选择浇口位置，尤其适用于一模多腔。侧浇口的厚度决定着浇口的固定时间，在实践中通常是在容许的范围内首先将侧浇口的厚度加工得薄一些，在试模时再进行修正，以调节浇口的固化时间。侧浇口广泛应用于中小型制品的多型腔注射模，其优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正，缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹。对于不同形状的塑件，根据成型的需要，侧浇口可设计成多种变异形式。3点浇口点浇口又称针点式浇口，是一种尺寸很小的浇口，塑料融体通过它有很高的剪切速率。它广泛地应用于各类壳型塑件。开模时，浇口可自行拉断。但是点浇口截面积较小，冷凝快，不利于补缩，对壁厚较厚的塑件不宜使用。4潜伏式浇口又称剪切浇口，是由点浇口演变而来，点浇口用于三板模，而潜伏式浇口用于两板模，从而简化了模具结构。潜伏式浇口设在塑件内侧或外恻隐蔽部位，不影响塑件的外形美观。在推出塑件时浇口被切断，但需要有较强的推力，对强韧的塑料不宜采用。三、确定浇口的参数综上所述，浇口选择侧浇口。当塑件材料为ABS，壁厚为1.53mm时，侧浇口直径的推荐值为0.52mm，所以选择侧浇口直径为1mm。由于塑件质量较小，为小型塑件，起流动比不用校核。所以其浇注系统可以确定。如图5图5浇注系统3.3.4成型零件结构设计成型零部件的结构设计主要是凸、凹模的结构设计，应在保证塑件质量的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。一、行腔及型芯的设计1. 凹模结构设计凹模是成型塑件外表面的零部件，按其结构可分为整体式和组合式两大类。（1）整体式整体式型腔是由整块钢材直接加工而成，其特点是强度、刚度都相对较高，因此，整体式型腔牢固且不易变形。此外，还有无镶拼痕迹的优点。适用于形状简单、机械加工没有困难的模具。如图6所示。图6整体式型腔（2）组合式当塑件外形比较复杂时，采用整体式凹模加工，其加工过程困难，导致加工工艺性差，若采用组合式凹模可以改善加工工艺性，减少热处理变形，节省优质钢材。组合式凹模类型多样，包括整体镶拼式和局部镶拼式。如图7所示。（a）整体镶拼式在多型腔模具中，为了节约工时和优质钢材，便于加工，常引入整体镶拼式型腔的设计。这种整体镶拼式型腔，一般作成带台肩的镶件，被镶嵌或固定在模板上。（b）局部镶拼式局部镶拼式是为了解决型腔某部分加工和热处理困难的问题；容易损坏的部分也经常设计成镶件形式。（a） 整体嵌入式； （b）局部嵌入式图7凹模类型根据外壳塑件的结构特征，同时考虑到加工的难易程度和模具的成本问题，选定凹模为嵌入式结构。2. 凸模的设计凸模是用于成型塑件内表面的零部件，有时也称型芯和成型杆。与凹模相类似，凸模也可以分为整体式和组合式两类。整体式凸模就是把凸模与模板作成整体，结构牢固，成型质量好，但钢材消耗量大，适用于内表面形状简单的小型凸模。当塑件内表面形状复杂而不便于机械加工，或形状虽然不复杂，但为节省优质钢材，减少切削加工量时，可采用镶拼式凸模，将凸模及固定板分别采用不同材料制造和热处理，然后连接在一起，支架的型芯小镶件9、25用台阶固定，型芯5用螺塞铆接，型腔和型芯均通过套板用台阶方式固定。二、工作尺寸计算 所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑料制品部分的尺寸。任何塑料制品都要有一定的尺寸要求，在安装和使用中有配合要求的塑料制品，其尺寸公差常要求较小。在设计模具时，必须根据塑料制品的尺寸和公差要求来确定相应的成型零件的尺寸公差。影响塑料制品尺寸公差的因素成型零件工作尺寸的制造公差它直接影响塑件的尺寸公差。通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的1/31/6，表面粗糙度取Ra值为0.8m0.4m。成型零件使用过程中的磨损量及其他因素的影响生产过程中的磨损以及修复会使的凸模尺寸变小，凹模的尺寸变大塑件收缩率的影响由于塑料的热胀冷缩的原因，成型冷却后的塑件尺寸小于模具型腔尺寸。因此，成型大型塑件时，收缩率对塑件的尺寸影响较大：而成型小型件时，制造公差与磨损量对塑件的尺寸影响较大。查表查得ABS的收缩率为0.5%。a.型腔尺寸计算其工作尺寸属于包容尺寸，尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。径向尺寸计算公式： L=深度尺寸计算公式： H=其中: L为塑件外形最大尺寸K为塑件的平均收缩率0.05为塑件的尺寸公差为模具制造公差,取塑件尺寸公差的1/3-1/6 H为塑件高度方向的最大尺寸b.型芯的工作尺寸计算 其工作尺寸属于被包容尺寸，尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。径向尺寸计算公式： =高度尺寸计算公式： =其中: 为塑件外形最大尺寸K为塑件的平均收缩率0.055为塑件的尺寸公为模具制造公差,取塑件尺寸公差的1/3-1/6为塑件高度方向的最大尺寸型芯5的尺寸计算：a. 型腔尺寸计算 L =11.930.003 H =1.930.002b.型芯的工作尺寸计算 =4.13-0.023 = =0.09-0.003型芯9的尺寸计算a.型腔尺寸计算 L =21.950.037 H =1.930.002b.型芯的工作尺寸计算 =4.13-0.023 = =0.09-0.003型芯25的尺寸计算a、.型腔尺寸计算 L =21.950.037 H =1.930.002b、型芯的工作尺寸计算 =8.16-0.023 = =0.09-0.003三、型腔侧壁及底板厚度计算按强度计算侧壁公式：式中系数取0.321查塑料注塑模结构与设计表4-14模腔压力，取45 MP凹模行腔深度，为2mm材料许用应力，为180 MP（材料选为）代入公式进行计算得：mm，取=0.57mm。因为行腔壁上有抽芯机构，故取凹模尺寸为370650 （mmmm）底板计算公式：式中系数取0.3078查塑料注塑模结构与设计表4-15模腔压力，取45 MP凹模行腔的内孔短边尺寸，为2mm材料许用应力，为180 MP代入公式进行计算得： =0.56mm，取=0.56mm3.3.5合模导向机构的设计合模导向装置是保证动模与定模或上模与下模和模时正确定位和导向装置。合模导向装置主要是有导柱导向和锥面定位。导柱导向装置的主要零件是导柱和导套。也可不用导套而在模板上镗孔代替导套，该孔通称导向孔。3.3.5.1模架的选取模架是注射模的骨架。标准模架一般由凹模板、凹模固定板、凸模板、凸模固定板、凸模垫板、垫脚、顶出固定板、顶出垫板、导柱、导套、复位杆等组成。（1）模具材料的选择对一个具体的模具，为了保持其高精度及较长的使用寿命，就应该根据模具的结构和使用情况，合理的选用制模材料。塑料成型模的结构均比较复杂。零件由于工作时所处的地位不同，作用不同，环境不同，因此对材料的要求就完全不同。因此，根据要求模具用钢材，应具备以下性能：良好的耐磨性良好的抛光性良好的耐蚀性和耐热性。（2）模架的尺寸由于模具采用的是直接浇口浇注，所以应该选择A2型模架。其各个部分尺寸如图8。图8模架的确定3.3.5.2导向装置的作用1.导向作用 2.定位作用 3.承载作用 4.承受一定侧压力3.3.5.3导向零件的设计原则1.导向零件应合理的均匀的分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心距模具的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时发生变形。2.根据模具的大小，一副模具一般需要24个导柱。对于大型模具，为了简化加工工艺，采用三个或四个直径相同的导柱，导柱位置对称。3.为了便于塑料制品脱模，导柱通常安装于动模或定模。4.为保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应有承屑槽，一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角。5.当上模板与下模板采用合模并加工时，导柱装配处直径应与导套外径相等。6.各导柱和导套的轴线应保持平行，否则将影响合模的准确性。甚至损坏导向零件。3.3.5.4导柱的设计导柱设计在动模一侧，因为作为成型零件的主型芯多装在动模一侧，导柱与主型芯安装在同一侧，在合模时可起到保护作用。1.有单节与台阶式之分。2.导柱的长度必须高出凸模端面68mm。3.导柱头部应有圆锥或球形的引导部分。4.固定方式有铆接固定和螺钉固定。5.其表面应热处理，以保证耐磨。导套有套筒式、台阶式、凸台式，为了导柱顺利进入导套孔，在导套前端应倒有圆角r。根据以上要求和设计原则，选取导柱和导套如图9所示。图9导套和导柱的尺寸3.3.5.5复位杆复位杆又称反推杆或回程杆，它的作用是使已经完成推出制品位置的推杆回到注射成型时需要的位置。复位杆在机构上与推杆，两者不同之处在于它与模具配合间隙大于推杆与模具的配合间隙，其直径也较粗同时复位杆顶面不应高出分型面。根据动模固定板的结构，采用四个复位杆。复位杆如图10图10复位杆3.3.6脱模、顶出机构的设计一、脱模力计算将制品从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力。计算脱模力时应考虑以下方面。a.由收缩包紧力造成的制品与型芯的摩擦阻力，该值应由实验确定。b.由大气压造成的阻力。c.由塑件的粘附力造成的脱模阻力。d.推出机构运动摩擦阻力。上述各项脱模阻力中，a与b两项起决定作用，c和d两项可用修正系数的形式包括在脱模力计算公式中。此外，脱模力的大小还与制品的厚薄及几何形状有关，在注塑模设计时，可用公式对一般的制品作脱模力的粗略计算。注塑成型过程中，型腔内熔融塑料因固化收缩包在型芯上，为使塑件能自动脱落，在模具开启后就需在塑件上施加一顶出力。顶出力的作用点应尽量靠近型芯并且顶出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。作用面积也尽可能大些，顶出力是确定顶出机构结构和尺寸的依据，它与塑料、种类、塑件包容在型芯上的面积以及塑件的热收缩值等有关。计算公式为： K查塑料成形加工与模具表83得1.0035矩形制件的平均壁厚2 mmE塑料的弹性模量2000 MPS塑料平均成型收缩率0.005L制件对型芯的包容长度10.5mm模具型芯的脱模斜度1制件与型芯的摩擦因数0.21塑料的泊松比0.4F=4F1=4398=1592N顶出力满足要求。二、顶出力的计算注塑成型过程中，型腔内熔融塑料因固化收缩包在型芯上，为使塑件能自动脱落，在模具开启后就需要在塑件上施加一顶出力。顶出力的作用点应尽量靠近型芯，并且顶出力应施于塑件刚性和强度的最大的部位，如凸缘或加强筋等处作用面积也尽可能大一些。顶出力是确定顶出机构结构和尺寸的依据，它与塑料种类，塑件包容在型芯上的面积以及塑件的热收缩率等有关，计算公式： F1顶出力 NE塑料弹性模量2000MPA塑料包容在型芯的径向面积1678.25mmf塑料与钢之间的摩擦因素0.21d型芯直径8mmt塑件平均壁厚2 mm塑件材料的泊松比0.4塑件在径向的热收缩 塑料热膨胀系数710 注入型腔的熔融塑料温度180 塑件出模温度60代入得：0.4638NF=4F1=4638=2553N推杆直径效核柔度定义： 因为=57.1229 所以属于大柔度推杆计算公式： 脱模阻力1592NE推杆材料弹性模量；n推杆数量；12个 K安全系数；1.41.8；取1.5 d推杆直径8mm 故推杆满足要求。3.3.7侧向抽芯机构的设计(1)结构及工作原理塑件边顶出边抽芯，斜导柱个斜滑块固定在动模上，是斜导柱和斜滑块同步抽心机构。(2)抽芯距其计算公式为：设计抽芯距，0.5mmS：抽芯距，mmS=0.5+3=3.5mm(3)斜导柱倾斜角斜导柱的倾斜角通常取1520，一般不大于25。考虑到抽芯距不大，则取20。(4)斜导柱的直径考虑到抽拔力和倾斜角不大，这里工作部分直径初步定12mm.(5)最小开模行程3.3.8排气系统的设计塑料注射模具的型腔，在熔融塑料填充过程中，除了模具型腔内有空气外，还有因塑料受热而产生的气体，尤其在高速注射成型产生的气体更多，因此，在模具设计时必需设置排气槽。选择排气槽的位置是很重要的，一般在塑料填充的同时，必须把气体排出模外。否则，被压缩的空气会高温燃烧，使熔融的塑料焦化或使熔接线处强度降低以及不成型，影响塑料制品质量，尤其对于大型塑料注射模具，开设合理的排气槽更显得重要。1、排气不良的危害性(1) 在塑件上形成气泡，银纹，云雾，接缝，使表面轮廓不清，甚至充模不满。(2)严重时，在塑件表面产生焦痕。(3)降低充模速度，影响成型周期。(4)形成继续注射，降低生产效率。2、开设排气槽应该注意以下几点(1)根据进料口位置，排气槽应开设在型腔最后充满的地方。(2)尽量把排气槽开设在分型面上，如直接浇口排槽的位置。(3)对于流速较大的塑料制品，可利用模具的分型面及顶杆零件配合的间隙进行排气。(4)排气槽不要开设在工人操作的地方，以防止塑料在注射时溢出模外，发生烧伤事故。(5)对于大型塑料注射模具，为了防止溢料，排气槽应设在模具分型面上,并成为曲线形。(6)排气槽的尺寸,应根据塑料的流动性来选择。3、排气机构的设置，一般有如下的方法。(1)利用分型面排气。(2)利用推杆排气。(3)利用镶件排气。(4)利用烧结合金排气。(5)排气槽排气。(6)排气井排气。(7)强制性排气。在本设计中采用的方式是：利用分型面排气。3.3.9温度调节系统的设计一、温度调节的必要性温度的调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：1.变形模具温度稳定，冷却速度均衡，可以减少塑件的变型。对于壁厚不均的和形状复杂的塑件，经常会出现因收缩不均匀而产生翘曲变形的情况。因此，必须采用合适的冷却系统，使模具凹模与型芯的各个温度基本上保持一致，以便型腔里的塑料熔体能同时凝固。2.尺寸精度利用温度调节系统能保持模具温度的恒定，能减少塑件成型收缩率的波动，提高塑件尺寸精度的稳定性。在可能的情况下采用较低的模温能有助于减少塑件的成型收缩率。例如，对于结晶材料，因为模温较低，制件的结晶度可以降低收缩率。但是，结晶度低不利于制件尺寸的稳定性，从尺寸的稳定性出发，又需要提高模具温度，使塑件结晶均匀。3.力学性能对于结晶性材料，结晶度越高，塑件的应力开列倾向越大，故从减小应力开裂的角度出发，降低模温是有利的。但对于聚碳酸脂一类高粘度无定形塑料，其应力开裂倾向与塑件中的内应力的大小有关，提高模温有利于减小制件3中的内应力，也就减小了其应力开裂倾向。4.表面质量提高模具温度能改善制件表面质量，过低的模温会使制件轮廓不清晰并产生明显的熔接痕，导致制件表面粗糙度提高。以上几个方面对模具温度的要求又相互矛盾的地方，在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的主要性能要求。二、冷却系统的设计原则为了提高冷却系统的效率和使型腔表面温度分布均匀，在冷却系统的设计中应遵守如下原则:1.在设计时冷却系统应先于推出机构，也就是说，不要在推出机构设计完成后才考虑冷却回路的布置，而应尽早将冷却方式和冷却回路的位置确 定下来，以便能得到较好的冷却效果。将该点作为首要设计原则提出来 的依据是，在传统设计中，往往推出机构的设计先于冷却系统，冷却系 统的重要性未能引起足够的认识。2.注意凹模和型芯的热平衡。有些塑件的形状能使塑料散发的热量等量的被凹模和型芯所吸收。但是极大多数塑件的模具都有一定的高度型芯以及包围型芯的凹模，对于这类模具，凹模和型芯所吸收的热量是不同的。这是因为塑件在固化时因收缩包紧在型芯上，塑件与凹模之间会形成空隙，这时绝大部分的热量将依靠型芯的冷却回路传递，加上型芯布置冷却回路的空间小，还有推动的干扰，使型芯的传热变得更加困难，因此，在冷却的设计中，要把主要注意力放在型芯的冷却上。3.对于简单的模具，可先设置冷却水出入口的温差，然后计算冷却水的流量，冷却管道的直径，保证湍流的流速以及维持这一流速所需要的压力降便以足够。4.生产批量大的普通模具和精密模具在冷却方式上又差异，对于大批量生产的普通塑件可采用快冷以获得较短的循环注射周期。所谓快冷就是使冷却管道靠近型腔布置，采用较低的模具温度。精密塑件需要有精密的尺寸公差和良好的力学性能，因此需采用缓冷，即模具温度较高，冷却管道的尺寸和位置也适应缓冷的要求。5.模具中冷却水温度升高会使热传递减小，精密模具中出入口水温相差应在5度。从压力的损失观点出发，冷却回路的长度应在1.2-1.5m以下，回路的弯头数目不希望超过5个。6.由于凹模和型芯的冷却情况不同，一般应采用两条冷却俄回路分别冷却凹模和型芯。7.当模具仅设一个入水接口时，应将冷却管道进行串联连接，若采用并联连接，由于各个回路的留动阻力不同，很难形成相同的冷却条件。当需要并联连接时，则需要在每个回路中设置水量调节泵及流量计。8.采用多而细的冷却水道，比采用独大的冷却管道好。因为多而细的冷却管道扩大了模温的调节的范围，但管道不可以太细，以免堵塞，一般取管道的直径为8-25mm。在收缩率大的塑料制件的模具中，应延其收缩方向设置为冷却回路。9.通模具的冷却俄水应采用常温下的水，通常调节水流量来调节模具的温度。对于小型塑件，由于其注塑时间和保压时间都较短，成型周期主要有冷却时间决定，为了提高成型效率，可以采用经过冷却的水进行冷却，目前经冷却机冷却的5-10度的水。用冷水进行冷却时，大气中的水分会凝聚在型腔的表面以引起塑件的缺陷。对于流动距离长，成型面积大的塑件，为了防止填充不足或者变型，有时还得通热水。总之，模温最好同过冷却系统或者专门的装置能任意调节。 10.的确定冷却管道的中心距以及冷却管道与型腔壁的距离。冷却管道与型腔壁的距离太大会使冷却效率下降，而距离太小有会造成冷却不均匀。根据经验，一般冷却管道中心线与型腔壁的距离应为冷却管道直径的1-2倍。冷却管道的中心距应为管道直径的3-5倍。11.尽可能使所有冷却管道孔分别到各处型腔表面的距离相等。当制件壁厚均匀时，应尽可能使所有的冷却管道孔到各处的型腔表面的距离相等。12.应加强浇口处的冷却。熔体充模时，浇口附近的温度最高。一般来说，据浇口越远温度越低。因此，在浇口附近应加强冷却，一般可将冷却回路的入口设在浇口处，这样可使冷却水道首先通过浇口附近。13.应尽量避免将冷却水道开设在塑件熔合纹的部位。当采用多浇口的进料或者型腔形状较复杂时，多股熔体在汇合处将产生熔合纹。在熔合纹的温度一般较其它的温度低，为了不致使温度进一步下降，保证熔合质量，应尽可能不在熔合纹部位开设冷却水道。14.水管的密封问题，以免漏水。一般，冷却管道应避免穿过镶块，否则在接缝处漏水，若必须通过镶块时，应加设套管密封。15.进口，出口水管的接头的位置应该尽可能设在模具的同一侧。为了不影响操作，通常应将进口，出口水管接在设在注塑机背面的模具的一侧。三、冷却管道传热面积及管道数目的计算a.冷却介质的体积流量计算冷却介质的体积流量,单位时间内注入模具中的塑料质量，单位重量的塑料在凝固时所放出的热量，冷却介质的密度，冷却介质的比热容，)冷却介质的,20冷却介质的,27b.求冷却管道直径d查塑料成型加工与模具表101，为使冷却水处于湍流状态取 d=10mm.c.求冷水在管道内的流速Vd.求冷却管道孔壁与冷却介质的传热膜系数h查表取7.22（水温30）水的密度,0.99610d推杆直径，8mme.求冷却管道总传热面积Af.求模具上应开设的冷却管道3.3.10有关参数的校核1.动模固定板效核 因为动模固定板需要效核部分与动模的厚度相同，并且他们所受的型腔压力一样，作用范围也一样大，所以不用计算可知强度满足要求。2. 推杆固定板效核 推杆固定板厚度为16mm，其所受压力为板所受的力除以其受力面积为16/0.1256=127MP至此，注塑机已校核完毕，各项参数均符合要求，且比较合理，基本上满足了设计的需要。第四章 总结通过这次毕业设计的实践，我了解了支架注塑模的设计的步骤和模具在我国的最新发展趋势。对设计模具有了一个系统的设计思路，注塑模具的设计包括模具结构设计、注塑机的选用、浇注系统的设计等方面。支架的材料是ABS，吸收性能强，塑料在成型前必须充分预热干燥，选择的注塑机是XS-ZY-60，选择侧浇口，2个型腔选用镶拼式，模架选用宽度和长度为200mm250mm的标准模架，采用斜导柱和斜滑块同步抽芯，塑件边顶出边抽芯。采用一模两腔，冷却管道选用1个。当我终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心里是甜的，我觉得这一切都值了。这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。 我不会忘记这难忘的几周时间。毕业论文的制作给了我难忘的回忆。我从资料的收集中，掌握了很多关于注塑模具的知识，让我对我所学过的知识有所巩固和提高。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。