球形顶盖注塑模设计

黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 1 页1 绪 论1.1 注射模的特点热塑性塑料注射模的特点是由塑料原材料的特点所决定的，最主要的有两点：一是注射时塑料熔体的充模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点决定了注塑模的特殊性和设计难度。由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力、剪切速率而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生；模腔充满后熔体被部分压缩；冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂，模腔内各部位、各方向塑料收缩率不同，不同种类、牌号的塑料收缩率有很大差异，同一牌号的树脂或塑料在加工时配方不同其冲模流动特性及收缩率也不同。基于上述特点，设计注塑模时首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使设计的模具合理适用，并可在设计中有效利用塑料特性，如点浇口模具用于塑料铰链制品。1.2 要求与注意事项合理地选择模具结构：模具塑件的图纸及技术要求，研究和选择适当的成型方法与设备，结合工厂的机械加工能力，提出模具结构方案，充分征求有关方面的意见，进行分析讨论，以使设计出的模具结构合理，质量可靠，操作方便。必要时可根据模具设计和加工的需要，提出修改塑件图纸的要求，但需征得用户同意后方可实施。正确地确定模具成型零件的尺寸：成型零件是确定制件形状、尺寸和表面质量的直接因素，关系甚大，需特别注意。计算成型零件尺寸时，一般可采用平均收缩率法。对精度较高并需控制修模余量的制件，可按公差带法计算，对于大型精密制件，最好能用类比法，实测塑件几何形状在不同方向上的收缩率进行计算，以弥补理论上难以考虑的某些因素的影响。设计的模具应当制造方便：设计模具时，尽量做到使设计的模具制造容易，造价便宜。特别那些比较复杂的成型零件，必须考虑是采用一般的机械加工方法还是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎样进行组装，类似问题在设计模具时均应考虑和解决，同时还应考虑到试模以后的修模，要留有足够的修模分量。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 2 页充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工：尽量用模具成型出符合塑件设计特点的制件，包括孔、模、凸、凹等部分，减少浇口、溢边的尺寸，避免不必要的后加工。但应将模具设计与制造的可行性与经济性综合考虑，防止片面性。设计的模具应当效率高、安全可靠：这一要求涉及到模具设计的许多方面，如浇注系统需冲模闭模快，温调系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高等。模具零件应耐磨耐用：模具零件的耐用度影响整个模具的实用寿命。因此在设计这类零件时不但应对其材料、加工方法、热处理等提出必要要求。像推杆一类的销柱件还容易卡住、弯曲、折断，因此而造成的故障占模具故障的大部分。为此还应考虑如何方便地调整与更换，但需注意零件寿命与模具相适应。模具结构要适应塑料的成型特性：在设计模具时，充分了解所用塑料的成型特性，并尽量满足要求，同样是获得优质制件的重要措施。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 3 页2 注塑工艺及模具的基本组成、分类2.1 注塑定义注塑简单的说就是将塑料材质加热到一定的温度使其融化，然后将其注入模腔，融化的塑料进入模具后，就会受冷，根据模腔样形成一定的形状。这样得到的形状就是我们最后要的成品。在成品中我们还会经常看到凸起部、肋、螺纹等效果，这些效果是借助注塑模塑机做出来的。注塑成型是塑料成型的一种重要成型方法 。几乎所有的热塑性塑料都可以用注塑成型的方法生产塑料制品。注塑成型不仅用于热塑形塑料的成型，而且已经成功地应用于热固性塑料的成型。注塑成型制品占塑料制品总量的20%-30%，其制品主要是日用品和工业配件等。2.2 注塑工艺流程注塑工艺过程的确定是注射工艺规程制定的中心环节，它包括成型前的准备注射过程、制品的后处理等。2.3 注塑模具的基本组成及分类2.3.1 注塑模具的基本组成表 2.1 模具的基本组成结构名称 说明成形部件 是指动、定模部分有关组成型腔的零件浇注系统 是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料穴导向部件 在注射模中，用导向部件对模具的动定模导向，以使模具合模时能准确对合推出机构 是指分型后将塑件从模具中推出的装置调温系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调整。一般热塑性塑料的注射模主要是设计模具的冷却系统排气系统 为了将成形时塑料本身挥发的气体排出模外，常常在分型面上开设排气槽。对于小塑件的模具，可直接利用分型面或推杆等与模具的间隙排气支撑零部件 用来安装固定或支撑成形零部件及前述的各部分机构的零部件侧向分型与抽 当有些塑件有侧向的凹凸形状的孔或凸台时，须先把侧向的凹凸形状的瓣合黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 4 页芯机构 模或侧向的型芯从塑件上脱开或抽出2.3.2 注塑模具的分类及结构特点注射模具主要有单分型面注射模、双分型面注射模、侧分型与抽芯注射模等几种结构形式。（1）单分型面注射模 单分型面注射模也称二板式注射模，它是注射模中最简单的一种结构形式。这种模具只有一个分型面。根据需要，它既可以设计成单型腔注射模，也可以设计成多型腔注射模。（2）双分型面注射模 双分型面注射模泛指浇注系统凝料和制品由不同分型面取出的注射模，也成为三板式注射模。与单分型面注射模相比，在定模边增加一一块可以往复移动的型腔中间板，简称为中间板，也可称为流动板。（3）侧分型与抽芯注射模 当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等塑件时，模具上成形该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，称为活动型芯，在塑件脱模前先将活动型芯抽出，否则就无法脱模。带动活动型芯作侧向移动的整个机构称为侧分型与抽芯注机构，简称侧抽芯机构。这样的注射模具模具就称为侧分型与抽芯注射模。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 5 页3 塑件的工艺性分析1、PA1010 球形顶盖如图 3-1 所示。图 3-1 PA1010 球形顶盖示意图技术要求：（1）外表无痕，表面粗糙度 Ra3.2；（2）未注倒角 R0.5，未注尺寸公差取 MT5 级精度；（3）小批量生产。2、使用性能、制件技术要求和生产要求该塑件为盖状，用于防尘。根据要求，采用小批量生产，采用注塑成型。3、了解塑件材料要得到性能好、光泽度高的尼龙塑件,必须使水分含量保持在 0.25 以下,否则其表面便会有气孔及不光滑,甚至在高温下被水分解。因此,必须预先烘干塑料。但温度要控制得适当,否则便会产生反效果,令塑料变脆。尼龙塑料的流动性能好，属低粘度塑料，溢边值为 0.025-0.04，取为 0.03。4、塑件尺寸精度分析黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 6 页由实用注塑模设计手册可查得 20-0.14+0.14，6.5 -0.1+0.1，78 0+0.52，86 -0.60，100 -0.60，R136 0+0.76，R140 -0.760 这些尺寸均为 MT5 级精度，属“一般精度尺寸”，不需要严格保证其精度要求。其余的尺寸无特殊要求，其尺寸公差按 MT5 级精度查取。5、塑件表面质量分析（1）必须避免在塑件的分型面处出现毛边；（2）注意通孔处不出现锐边；（3）表面粗糙度只有塑件外形要求 Ra3.2，其它部位没有较高粗糙度要求。6、塑件的结构工艺性分析（1）塑件厚度为 4-5，壁厚不均匀，但塑件成型性能良好；（2）塑件本身有一定斜度，利于脱模；（3）从塑件结构看，设置一个分型面。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 7 页4 注射机的选择模具只要和合适的注塑机相配，生产才能正常进行。从模具设计的角度考虑，需要了解的注射机技术规范的主要项目有：注射机的类型、最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具安装尺寸及开模行程等。因此，选择合适的注射机是注塑加工正常进行的前提，选择注射机要以以上参数校核为依据。4.1 注射机参数注释1、最大注射量注塑模一次成型的塑料重量（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的10%-80%之间；既能保证制品质量，又可充分发挥设备的能力则选在 50%-80%之间为好。2、注射压力注塑加工时所需注射压力与塑料品种、塑件的形状及尺寸、注塑机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。选择的注塑机的注射压力必须大于成型制品所需的注射压力。根据经验，成型所需注射压力范围如下：（1）塑件形状简单，熔体流动性好，壁厚者，所需注射压力一般小于 70MPa。（2）塑件形状一般，精度要求一般，熔体流动性好者，所需注射压力一般在 70100Mpa。（3）塑件形状一般，有一定精度要求，熔体粘度中等（如改性 PE、PS），所需注射压力选 100140MPa。(4)塑件较薄、尺寸大，壁厚不均，精度要求高，熔体粘度高者，注射压力选为 100140MPa。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 8 页热塑性塑料注射成型所需注射压力也可由理论分析得出，如采用流动分析软件，则更为准确合理。3、锁（合）模力锁（合）模力为注射机锁模装置用于加紧模具的力，所选注射机的锁（合）模力必须大于由于高压熔体注入模腔而产生的胀模力，此胀模力等于塑件和流动系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。即：F 锁 P 腔 A/1000 (4.1) 式中 F 锁 =锁（合）模力（KN）P 腔 =型腔压力（MPa）A 为塑件和流动系统在分型面上的投影面积(mm 2 )4、模具安装尺寸校核注射模安装尺寸要校核的项目有：喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具外形尺寸及模具厚度。(1)喷嘴尺寸注射模主流道衬套始端凹坑的球面半径 R 应大于注塑喷嘴球头半径 r,以保证同心和紧密接触，通常 R=r+(0.5-1)mm,主流道孔小端直径 D 应大于注塑机喷嘴直径 d。通常取 D=d+(0.51),如图 4-1 所示。图 4-1 喷嘴与主流道衬套的关系（2）定位圈尺寸注射模安装用定位圈外径应与注射机定位孔内径呈间隙配合，定位圈高度应小于定位孔深度。（3）模具外形尺寸模具长宽尺寸应与注射机的拉杆内间距相适应，以保证模具至少能从一个方向穿过拉杆间的空间安装在注射机上。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 9 页（4）模具厚度模具的厚度必须在所选注射机的最大模厚到最小模厚之间。（5）模具固定尺寸注射机固定及移动模板上有许多不同间距的螺钉孔和 T 形槽，用于固定模具。模具固定方法有两种：第一种，螺钉直接固定（大多数模具采用此法），此时模具动、定模固定板上的过孔及其间距必须与注塑机模板台面上对应的螺孔相一致;第二种，压板固定（中小型模具多采用），只需模具动、定固定板附近有螺孔即可，压板形式固定如图 4-2 所示。图 4-2 模具压板固定方式5.开模行程校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注射机的最大开模行程，我选择的模具结构最大开模行程与模具的厚度无关。由于采用单分型面，则开模行程按下式校核，单分型面模具开模行程如图 4-3 所示。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 10 页图 4-3 单分型面模具开模行程校核1定模 2动模SH 1+H2+(510)mm. (4.2)式中 S注射机的最大开模行程（移动模板台面行程）(mm)H1塑件脱出距离(mm)H2包括流道凝料在内的塑件高度(mm)4.2 注射机的初选1、塑件的体积计算利用 PRO/E 软件进行三维实体建模，并可直接通过软件对塑件进行分析，查询到塑件的体积为：V 件 = 47.8 cm32、计算塑件的质量根据实用注塑模设计手册查得：=1.031.05g/cm 3，根据塑件形状及尺寸，采用一模两腔的模具结构,因此其注塑所需质量为两个注塑件和浇注系统中质量之和。依据经验，这里取浇注系统中体积为塑件体积的四分之一。塑件和浇注系统的质量:W 总 =（2V 件 +V 浇 ） (4.3)=1.04（247.8+0.2547.8）=111.852 g3、注塑机的初选择黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 11 页查实用注塑模设计手册，PA1010 的注射压力 6001000（10 5）帕，由于该塑件较简单，取 P=80Mpa。塑件投影面积、型腔压力、锁模力按公式计算如下：（1）塑件投影面积计算 A=3.14RR=3.145050=78.50cm2 (4.4)（2）型腔压力计算 P 腔 =2/3P=2/378.50=53.33Mpa (4.5)（3）锁模力计算 F=AP 腔 (4.6)=78.553.33=41.86104 牛根据计算，查实用注塑模设计手册可初选注射机型号为：SZ-125/630。4.3 注射机有关参数的校核和最终选择1、模具闭合高度的校核安装模具的高度应满足： HminHHmax设计模具高度为 H 总 =373mm由于 SZ-125/630 型注射机所允许模具的最小厚度为 Hmin150mm，最大厚度为Hmax300mm,所以，模具闭合高度能够满足安装要求。2、注射机有关参数表 4-1 SZ-125/630 型注射机的主要参数标称注射量 140cm3 定位孔直径 125mm最大开模行程 S 300mm 喷嘴球头直径 15mm最大装模高度 Hmax 300mm 喷嘴孔直径 4mm最小装模高度 Hmin 150mm 中心顶杆直径 50模板最大安装尺寸 428458 mm 顶出行程 0-110mm3、模具开模行程校核 模具开模行程应满足：SmSz其中 Sz 为最大开模行程，查注射机 XS-ZY-125 型 Sz=300mm，Sm 为模具的开模行程；黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 12 页Sm=塑件的高度+浇注系统的高度+顶件的顶出高度+（5-10）mm (4.7)=20+45+57+7=129mm可见 SmSz ，SZ-125/630 满足其开模行程4、模具安装部分的校核该模具的外形尺寸为 355mm500mm ，SZ-125/630 型注射机模板最大安装尺寸为458558mm，故能满足模具安装要求。5、注塑机的参数校核（1）最大注射量的校核计算校核式：(0.80.85)V 公 V 型 (4.8)其中：V 型 47.8 cm 3（0.80.85)V 公 =0.8140=112 cm3可见满足校核式，即所设计模具注射量满足 SZ-125/630 最大注射量要求。（2）注射机压力的校核P 机P 塑 (4.9)P 机注射机的最大注射压力，Mpa 或 N/ cm3P 塑成型塑件所需的注射压力，Mpa 或 N/ cm3一般 PA1010 取 70100Mpa，SZ-125/630 注射机的最大注射压力 P 机=126Mpa，可见 SZ-125/630 注射机满足 PA1010 注射压力的要求。综合验证，SZ-125/630 型注射机完全能满足此模具的注射要求。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 13 页5 盖注塑模的结构设计5.1 分型面的选择和确定打开模具取出塑件或浇注系统凝料的面叫做分型面。注塑模有一个分型面和多个分型面，分型面的位置有垂直于开模方向、平行于开模方向、倾斜于开模方向几种，分型面的形状有平面和曲面等。按塑件结构，我选择一个分型面即单分型面结构，分型面垂直于开模方向，分型面的形状为平面。这里有两种分型面结构方案，如图 5-1所示： 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 14 页(a)(b)图 5-1 两种分型面结构方案（a ）方案 1 (b) 方案 2方案 1 与方案 2 相比，方案 1 型芯设在动模，开模后塑件包在型芯上留在动模，符合分型面设计原则，简化了模具结构，且缩短了流道，节约材料，提高了经济效益，故采用方案 1 设计。5.2 型腔数目的确定及型腔的排列型腔数目的确定通常有以下四种方法：1、根据经济性确定型腔数目2、根据锁模力确定型腔数目3、根据塑件精度确定型腔数目4、根据最大注射量确定型腔数目这里，根据小批量生产要求，我依据最大注射量来确定型腔的数目，具体计算如下：设注射机的最大注射量为 m（g）,单个塑件的质量为 m1(g)，浇注系统的质量为m2(g),则有：N=(0.8m-m2)/m1 (5.1)=(0.81401.04-47.81.040.25)/47.81.04=1.37.由于球形顶盖结构简单，精度一般，结合经济性要求，我设计模具采用一模两腔结构，塑件型腔设置在模具对称中心的两边。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 15 页6 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注射机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道。它的作用是将熔体顺利地冲满型腔的各个部位，以获得外形清晰、内在质量优良的塑件，它的布置和安排影响着塑件成型的难易程度和模具的复杂程度。浇注系统结构设计如图 6-1 所示。图 6-1 浇注系统结构图黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 16 页普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成，下面分别介绍。6.1 浇口形式的确定由于球形顶盖注塑采用一模两腔，将浇注系统设在两塑件中间的地方，如果采用轮辐浇口，模具结构简单，易于加工，但需要修剪浇口，如不慎，会损伤塑件孔壁；而点浇口则适用于低粘度塑料和粘度对剪切速率敏感的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、尼龙类塑料、聚苯乙烯、ABS 等，球形顶盖采用尼龙 1010，符合点浇口对材料性能的要求。如果采用点浇口，对塑件注塑工艺性来讲，不但避免塑件侧壁因修剪浇口而损伤，而且浇口能自动切断，模具结构也不算太复杂，提高了经济效益。因此确定采用点浇口。6.2 主流道尺寸设计 查实用注塑模设计手册得知 SZ-125/630 型注射机的喷嘴孔直径 d0=7、喷嘴球半径 R0=15，因此可取：模具浇口套主流道小端直径为： d= d0+0.96=7+0.96=7.96mm (6.1)模具浇口套主流道球面半径为R= R0+（35）=15+5=20mm (6.2)为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，将主流道设计成圆锥形，锥度取 20。6.3 分流道的形状及尺寸由于制件较小、PA1010 流动性较好，并且考虑加工方便，分流道截面取半圆形，半圆直径 =4.5。分流道设置在分型面，点浇口进料位置采取对称分布，两点进浇。6.4 冷料穴的设计冷料穴设置在主流道的末端，采用倒锥形的拉料穴拉料。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 17 页7 成型零件结构设计7.1 型芯结构设计考虑到塑件的外形简单，采取整体式型腔结构，外形完整无拼缝。型芯形状由于有圆弧面，为方便加工和更换，设计为组合式，将镶件固定在大型芯上，大型芯底面也加工成台阶式，固定在型芯固定板上。7.2 推出机构的选择为便于进料，内侧设置防转推杆，由于塑件内形是弧面，为保证塑件在推出时不变形，设计为成型推杆，。采用双推板二次推出机构八字摆杆式，加工简单，更黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 18 页换方便，推出效果好。如 7-1 图中所示，“八”字摆杆式二级脱模机构工作过程解释如下。图 7-1“八”字摆杆式二级脱模机构开始顶出时，由于垫块的作用使推杆 2 和推杆 3 同步移动使塑件脱离型芯 9 完成第一次脱模；此时一级推板 7 接触摆杆 4 的拐点，继续顶出时，由于摆杆 4 的加速作用，使推杆 3 超前于推杆 2 向前运动，从而使塑件脱出凹模 1，完成二次脱模。在球形顶盖注塑模的设计中，我采用“八”字摆杆式二级脱模机构，使模具结构简单，制造方便，有利于塑件从型腔中脱出，而不损坏塑件表面质量。其工作过程如以上解释。脱模机构如图 7-2 所示。图 7-2 脱模机构图黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 19 页7.3 排气结构设计由于球形顶盖采用尼龙 PA1010 注塑成型，而热塑性塑料模具排除的气体量比较少，可以利用模具分型面的间隙排气，因此没有单独设计排气机构。7.4 冷却系统的设计冷却系统的设计主要包括三个方面：冷却时间的计算、冷却参数的计算、冷却回路的布置。从模具结构看，重点是冷却型腔和浇注系统。在本次设计中，由于我们主要是要了解注塑模具的工艺过程，而非对某一塑件具体工艺要求作太多考虑，切塑件结构简单，精度要求一般，因此我们只注重模具结构设计，不再考虑冷却系统的设计。7.5 标准模架的选择通过相关计算，由实用模具设计手册可选择，我所选的模架为基本型 A2 的派生型P2 该模架的结构特点为：动模和顶模均采用两块模板，采用顶杆顶出机构，适用于直流道、斜导柱抽芯的注射模，适用于点浇口的场合。因此我设计的模架结构为：定模由两块模板组成，动模由两块模板组成；采用推杆推出制件。定模座板厚50mm，动模板厚 35mm，依据注射机最大安装尺寸并参照标准选取模板长度为 500mm，宽度为 355mm,支承板厚 53mm，垫块厚 160mm,由于是初次设计，在选择模座和垫板等结构部件时，我并未一一按标准选取，而后组合而成，而是在尽量满足标准的基础上，使某些部件尽量与标准靠近，从而便于各个部件的加工制造，有的甚至可以直接按标准制造的来取用。我设计的总装配图结构如图 7-3 所示。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 20 页4321 1015347618209567891213245图 7-3 总装配图机构图黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 21 页8 设计计算8.1 成型零件的尺寸计算首先，所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部位的尺寸。工作尺寸的计算受尺寸精度的制约，影响塑件尺寸精度的因素甚多，切十分复杂，因此塑件尺寸难以达到高精度。由实用注塑模具设计手册可查得 PA1010 的收缩率为 Q=0.5%-1.0%，为保证制造精度及便于计算，这里我们需要取塑料平均收缩率为 Scp=0.0075。根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取 z=/4。成型零件各尺寸计算如下表：表 8-1 成型零件尺寸计算已知条件：平均收缩率 Scp=0.0075；模具的制造公差取 z=/4类别 尺寸分类 塑件尺 塑件尺寸 计算公 计算公式 成型零件尺寸R140-0.760 R140.48+0.190型腔径向尺寸R100-0.60Lm=（Ls+LsScp-3/4） 0+R100.3+0.150型腔深度 13.5-0.040.24 Hm=Hs+HsScp-2/3 0+ 13.41+0.070R136+0.760 R137.59-0.190R4+0.180 R4.165-0.04506+0.180 6.18-0.04503+0.160 3.1425-0.0409+0.200 9.2175-0.050型芯尺寸 5+0.180Lm=（Ls+LsScp+3/4） -05.1725-0.04508.2 脱模力计算 由实用模具设计手册式（413）知，Qe=Qc+Qb (8.1)式中 Qc制品对型芯包紧的脱模阻力（N）；Qb使封闭壳体脱模需克服的真空吸力（N），Qb=0.1Ab，0.1 的单位为 Mpa，Ab 为型芯的横截面面积（mm）2，Ab=3.143939=4775.94 mm 2 (8.2)黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 22 页Qb=0.14775.94=477.594N。 (8.3)对于盖形制品 dk=78，dk/t=78/4=19.520，属于薄壁制品。 (8.4)又 Qc=23.14EtL cos2(f-tg2)/(1-u)K1+10B (8.5)式中 E塑料的拉伸弹性模量（Gpa），查表取 1.8Gpa；塑料的平均成形收缩率，查表取 0.75%；u塑料的泊松比，查表，取 0；t塑件的平均厚度（mm）；型芯的脱模斜度；L塑件包容型芯长度（mm）；K1由 f 和脱模斜度决定的无因次数，可由下式计算 K1=1+fsin2cos2，f制品与钢材表面之间的静摩檫系数，取 0.64；塑件脱模斜度。B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（cm 2），当塑件底部有通孔时，10B 项应为零Qc=23.141.8Gpa0.75%416cos2(0.64-tg2)/(1-0)(1+0.64sin2cos2)=3209.47N则 Qe=477.594+3209.47=3687.064N8.3 导柱长度计算导柱有带头导柱和有肩导柱两种形式，这里我选择的是有肩导柱中的第一种形式，其中 L=122mm，L1=42mm ,d=32mm。所设计的导柱零件图如 8-1 所示。图 8-1 导柱零件图8.4 导套的设计形式及尺寸黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 23 页导套有直导套和带头导套这两种形式，在选择导套时，要考虑导柱与导套的尺寸及公差配合，这里我选择的是带头导套中的第一种形式，其中L=86mm,S=8mm,L1=77mm。我所设计的导套零件图如 8-2 所示。图 8-2 导套零件图根据导柱与导套的尺寸及公差，我选择的导柱和导套与固定板采取 H7/K6 过渡配合，导柱导向段与导向孔采取 H7/f7 间隙配合，保证配合精度。图 8-3 动模座设计黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 24 页8.5 动模座设计参照注塑模设计手册中标准模具动模座的选择原则，即要满足模架安装尺寸、模板安装硬度和精度等的要求，我选择的动模座 BLH=35550035.其表面粗糙度和精度要求如图 8-3 所示。8.6 定模座设计同定模座选择原则类似，在选择定模座时，不但要考虑模架安装尺寸、模板安装硬度和精度等的要求，还要计算定模座上型腔尺寸及对型腔尺寸进行校核。又由于在注射成型过程中，模具的型腔将受到高压作用，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。强度不足将导致塑性变形，甚至开裂。刚度不足将导致弹性变形，导致型腔向外膨胀，产生溢料间隙。因此，要对模具型腔壁厚进行强度和刚度的校核。根据以上要求，我选择的定模座尺寸为 BLH=35550050。型腔放在模板对称中心的两侧，如图 8-4 所示。图 8-4 定模座设计黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 25 页8.7 推出机构计算我所设计的推出机构，主要是用推杆将塑件顶出，为便于塑件推出并保证塑件表面质量不受损害，切使塑件精度良好，这里需要用到四个推杆，对称放置，推杆长度L=238mm,S=10mm。如图 8-5 所示。图 8-5 推杆零件图 8.8 浇口套设计为便于熔融的塑料注入浇注系统，使塑件成型良好，需要用浇口套来满足塑件质量要求。因此，根据塑料注塑性能，我设计的浇口套结构形式及尺寸如图 8-6 所示。图 8-6 浇口套结构图黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 26 页9 模塑的工艺规程的编制表 9-1 球形顶盖模塑工艺卡黄河科技学院 资料编号 车间 盖注射成型工艺卡片 共 页 第 页零件名称 球形顶盖 材料牌号 PA1010 设备型号 SZ-125/630装配图号 0003 材料定额 111.852 g 每模件数 2 件零件图号 0003-1 单件质量 49.712g 工装号 0003-2设备 SZ-125/630温度 80-85材料干燥时间 h 2-3后段 190-200中段 195-205前段 200-210料筒温度喷嘴 200-210模具温度 40-80注射 2-5保压 15时间 s冷却 10注射压力 70-100压力MPa 背压 30-50辅助 s 10零件草图时间定额 单件 s 50-100检验 编制 校对 审核 组长 车间主任 检验组长 主管工程师黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 27 页10 型芯和型腔各尺寸计算10.1 制品及型芯零件图图 10-1 球形顶盖制品图图 10-2 球形顶盖注塑型芯图黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 28 页10.2 计算 1、确定模塑收缩率 查实用注塑模设计手册得知，PA1010 的收缩率为 0.51.0,则取收缩率的平均值为： Scp=(0.5+1.0)/2=0.75 (10.1)2、确定制品尺寸公差等级，将尺寸按规定形式进行处理 查实用注塑模设计手册公差等级表，对于 PA1010 塑件标注公差尺寸取 MT3，未注公差尺寸取 MT5 级，以满足模具制造和成型工艺控制，满足制品要求。 查得制品未注公差尺寸的允许偏差为双向偏差形式，则按照 MT5 公差等级，将未注公差的尺寸转化为： 6-60+0.18,3-30+0.16,5-50+0.18,9-90+0.203、计算凹模、型芯工作尺寸 取模具制造公差 。 (10.2) (1)凹模尺寸 型腔径向尺寸 R100 (10.3) =100(1+0.0075)3/40.60+0.15 =100.30+0.15型腔径向尺寸 R140 =140(1+0.0075)3/40.760+0.19 =140.480+0.19型腔高度尺寸 (10.4)=13.5(1+0.0075)-2/30.280+0.07=13.410+0.07 (2)型芯尺寸 型芯径向尺寸 R136 Lm=（Ls+LsScp+3/4） -0 (10.5)黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 29 页=136(1+0.0075)+3/40.76-0.190= 137.59-0.190型芯径向尺寸 R78 Lm=（Ls+LsScp+3/4） -0=78(1+0.0075)+3/40.52-0.130= 79.17-0.130 同理，可利用以上公式计算型芯尺寸 60+0.18, 30+0.16, 50+0.18,90+0.20，其结果为6.18-0.0450，3.1425 -0.040，9.2175 -0.050，5.1725 -0.0450，由于零件精度要求较低，为方便用 CAD 画图，可不保留小数而取整。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 30 页结 论随着现代化技术的发展，人们生存在“塑料世界”中，注塑模在国民经济发展过程中将处于十分重要的位置，因而研究注塑模具的设计具有很重要的现实意义。在本次球形顶盖注塑模具的设计过程中，我们需要用到的计算机软件主要有 CAD 和 PRO-E这两个软件。我们用 CAD 来进行电子版的机械零件制图，CAD 软件是主要应用在机械、电子、服装、建筑等设计领域的计算机辅助绘图软件，我们可以用它如实地表达出机械零件图样，并且方便快捷，简单易用，在工程制图中，得到了非常广泛的应用。同时，我们用 PRO-E 软件对塑件进行实体模拟表达，在该软件的零件绘图功能中，我们能清晰地看到要做的塑件，非常的逼真。这有利于我们在实践应用中使用该软件对零件先进行仿真模拟，确保与实体零件相同，然后用该软件对塑件注塑所需要的塑料体积和质量进行大致计算，以防止我们在实际中浪费材料，从而节约成本。该软件的使用，大大提高了生产效率，并为社会节约了大量的原材料。因此，我们在以后的学习和工作中，不仅要学会使用这些软件，而且要熟练掌握它们，灵活运用，充分发挥这些软件的功能，为我们的工作和生活带来反方便和实惠。