塑料簸箕模具设计

本科毕业论文（设计） 题 目 塑料簸箕模具设计 学 院 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 12机制本4班 学 号 121010100404 学生姓名 陈喜平 指导教师 张宏林 完成日期 2016.5.4 西安思源学院教务处制二一 六 年 五 月摘要本文是对塑料簸箕进行模具设计，首先分析塑件所用塑料硬聚氯乙烯(HPVC)的工艺特性和成型特性以及塑料簸箕结构工艺性。同时，利用Pro/e软件计算出塑件、浇注系统的体积和质量，根据塑件、浇注系统的体积和质量的估算，选定注塑机型号为XS-ZY -1000;还根据塑件选定模架;并对注射机和模架的相关参数进行校核（如最大注射量、锁模力、最大注射压力、开模行程等）；根据塑料簸箕结构特征，分型面应选择在塑件的最大截面处;再然后是对浇注系统的设计以及导向机构的设计;推出机构根据塑件形状采用推杆推出，并对其推出力进行校核;为了使塑件快速冷却成型，还设计了冷却系统，冷却系统设置便于塑件的推出；最后进行模具的装配设计。关键词: 塑料簸箕 模具 分型面 装配ABSTRCT Plastic molding products are plastic as the main structural material. The processing of products.Referred to as the plastic parts.plastic molding products arewidely used.Especially in the electronic instrument electrical equipment ,communication tools ,etc to obtain a large number of applications . such as all kinds ofstress are shell stents structure decoration.Based process equipment as the main production of plastic products of plastic mold .occupies an important positionin national economy mould technology has also become to measure a national product manufacture level of important symbol.Injection molding plastic molding isan important method .it is mainly suitable for thermoplastic molding .and canbea complicated shape of precision plastic forming parts is the adsl surface hella a design model .This paper will be injection mold related knowledge as thebasis.the overall design process of plastic injection mould are expounded.Design the content of this article is shell of plastic injection mould ,materials for HPVC .According to the shape of the structure characteristics and throughthe analysis of the right across the shell molding process,determine the overall distribution of cavity choose the parting surface determine the demoulding way .The design of gating system,etc.Keywords：Plastic mold；injection molding； the parting surface目 录第一章 前言2 1.1我国模具行业的发展方向和前景2 1.2 注塑模具设计与制造技术3 1.3 UG模具设计的基本流程4 1.4课题意义5第二章 注塑件的设计6 2.1 功能设计6 2.2 材料选择6 2.3 结构设计7 2.4 塑件的尺寸精度及表面质量8第三章 塑件3D建模及注射成型工艺分析9 3.1塑件的3D模型9 3.2塑件的注射成型工艺性分析9 3.3注塑机15第四章 模具结构设计16 4.1型腔数目的确定16 4.2分型面的确定17 4.3浇口的确定17 4.4模具材料的确定17 4.5浇注系统的设计18 4.6成型零件结构设计20 4.7 抽芯结构设计21 4.8 模具成型尺寸设计计算21 4.8.1 型腔尺寸21 4.8.2 型腔深度尺寸21 4.8.3 型芯径向尺寸22 4.8.4 型芯高度尺寸22 4.9 模具加热、冷却系统的计算22 4.9.1 模具加热23 4.9.2 模具冷却23 4.10推出机构的设计24第五章 注射机的校核26 5.1最大注塑量的校核26 5.2锁模力的校核26 5.3模具外形尺寸校核26 5.4模具厚度校核27 5.5模具安装尺寸校核27 5.6开模行程校核27第六章 模具总装设计28 6.1模具装配及加工要求28 6.2模具工作原理30谢辞33参考文献342 第一章 前 言1.1我国模具行业的发展方向和前景经过1990年代的高速发展，中国的模具产业已经达到一定的水平，生产能力也有了相当大的提高，模具市场的规模也正在逐步扩大。过去十年，中国模具工业（主要集中在汽车、电子信息以及电器）以每年15%左右的增长速度快速发展。到2005年，全国模具生产厂点已达3万多家，从业人员50多万人；模具销售总额高达610亿元，比上年增长25%；模具生产企业总体上任务饱满、订单充足。2006年，业界预测中国汽车的年度销售数量将会比前一年增长15%，年度销售数量将会达到640万台。而汽车零部件市场比汽车整车的市场更大，可以预测汽车相关模具产业将会有高速发展。与2004年相比，2005年中国的模具生产值增加了125%，以610亿人民币居世界第三位。其中，出口比前一年增加了150%，达到了7.4亿美元。目前，国内模具行业正随着我国制造业特别是汽车和电子产业的持续高速发展而逐渐步入“黄金期”。近年来，模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展较快。在注塑模具方面，2006年，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高，注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量已超过50吨，最精密的注塑模具精度已达到2微米。在 CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，专利数量增多。据业内人士分析，未来我国模具发展趋势包括10个方面：(1)模具日趋大型化。(2)模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到2-3微米，1微米精度的模具也将上市。(3)多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。(4)热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。(5)随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。 (6)标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。(7)快速经济模具的前景十分广阔。(8)随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。(9)以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。(10)模具技术含量将不断提高。从应用趋势方面分析，受用户要求模具的生产周期缩短影响；快速经济模具的开发将被重视，模具标准件的应用将日渐广泛，且采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。1.2 注塑模具设计与制造技术质量、成本（价格）、时间（工期）已成为现代工程设计和产品开发的核心因素，现代企业大都以高质量、低价格、短周期为宗旨来参与竞争市场。先进制造技术的出现正急剧改变着制造业的产品结构和生产过程，对模具行业也是如此。模具行业必须在设计技术、制造工艺、生产模式等诸方面加以调整以适应这种要求。1.2.1注塑模具的可视化设计现在我们对产品设计的要求是快速、准确。随着软件技术的发展，三维设计（3D）的诞生使模具实现了可视化、面向装配的设计。模具由二维设计（2D）到三维（3D实现了模具设计技术的重大突破。模具三维设计直观再现了未来加工出的模具本体，设计资料可以直接用于加工，真正实现了CAD/CAM一体化和少、无图样加工；模具三维设计解决了二维设计难以解决的一系列问题，如干涉检查、模拟装配、CAE分析等；模具三维设计能对模具的可制造性加以评价，大大减少了设计失误。1.2.2 注塑模具的快速制造基于并行工程的模具快速制造近些年来，为了满足工期的要求，模具企业大都在自觉与不自觉中应用“并行”的概念来组织生产、销售工作。并行工程应用的明确提出是对现有模具制造生产模式的总结与提高。并行工程、分散化网络制造系统为模具快速制造提供了有效的实施平台。并行工程的基础是模具的标准化设计。标准化设计是由三方面要素组成：统一数据库和文件传输格式是基础；实现信息集成和数据资源共享是关键；高速加工等先进制造工艺是必备条件。（2）应用快速原型技术制造快速模具（RP+RT）在快速原型（Rapid Prototyping,RP）技术领域中，目前发展最迅速、产值增长最明显的就是快速模具(Rapid Tooling,RT)技术。应用快速原型技术制造快速模具（RP+RT），在最终生产模具之前进行新产品试制与小批量生产，可以大大提高产品开发的一次成功率，有效地缩短开发时间、降低成本。这就是RP+RT技术产生根本原因。（3）高速切削技术的应用高速切削（High Speed Machining,HSM）在模具领域的应用主要是在加工复杂曲面方面。其中高速铣削（也称为硬铣削Hard Milling,HM）可以把复杂形面加工得非常光滑，几乎或者根本不再需要精加工，从而节约了点火花（EDM）加工和抛光时间及有关材料的消耗，及大地提高了生产效率，并且形面的精度不会遭到破坏。1.2.3 制造模式的改变信息流驱动的模具制造先进制造生产模式对模具工业的影响主要体现在信息的流动。与制造活动有关的信息包括产品信息和制造信息，现代制造过程可以看作是原材料或毛坯所含信息量的增值过程，信息流驱动将成为制造业的主流。目前，面向模具开发的CAD/CAHPVC/CAM/CAE、DNC、PDM、网络集成等均是围绕如何实现信息的提取、传输与物化，即使信息流得以畅通为宗旨。1.3 UG模具设计的基本流程 目前，国际上占主流地位的注射模CAD软件有UG、I-DEAS、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。本次是运用UG进行模具设计的,下面简单介绍以下UG模具设计流程。UG模具设计的基本流程如图1.1 零件成品(Design Model） 零件设计 （Part Design）零件装配（Assembly Design） 模具装配 （Mold Assembly） 参照零件（Reference Part）工件（Workpiece） 模型检验 （Model Check） 厚度检验 （Thickness Check）拔模检验（Draft Check） 设置收缩率 （AHPVCly Shrinkage）模流分析（Analysis of Mold Flows） 建立模具体积块 (Mold Volume) 建立或分割 （Create or Split） 模具开启（Mold Opening）干涉检验（Interference Check）专家模具系（Expert Moldbase Extension）2-D工程图(Drawing)CNC加工 建立分模面（Parting Surface）图1.1 UG模具设计的基本流程1.4课题意义在传统塑料模具设计中，设计周期长，一般要二到三个月的时间；设计成本高，需要往返数次制模，修模；产品质量不能保证，对流体在模腔内的流动状态，冷却状况缺乏了解。本文以塑料簸箕的注塑模具设计为例，运用UG软件智能分模，不但保证了模具的精确性，而且分模简单，是设计者可以节约时间，集中精力拆模做型腔；运用CAE分析功能，对塑料注塑过程进行模拟分析，包括充模流动模拟、保压过程模拟、冷却过程模拟及翘曲模拟分析。通过模拟分析可以预测制品填充不足、熔接线、气泡和翘曲变形等缺陷，还可以测定最佳浇口数量和位置，测定注塑时注射压力以及注射时间，溶体流动前锋的温度变化等系列参数；运用专家模架系统，根据设计参数直接选取标准模架，构造模具三维实体。这样设计出来的模具具有更高的质量，更大的准确性。现代的模具设计在计算机的平台上，运用CAD/CAE/CAM等软件，使现代模具设计具有了高质量，高效率，低成本等特点。第二章 注塑件的设计2.1 功能设计 功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑件是塑料簸箕,承受外力的几率不大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较少;塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求降低;作为一种日用品,生产批量应该是中批中量或大批大量生产,这样,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素。2.2 材料选择 通常选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件属于日常生活用品，没有什么特别的要求，因此主要从容易成型方面选择材料。 HPVC塑胶，聚碳酸酯英文名称为Polycarbonate，简称HPVC，为非结晶性热塑性塑料。它是一类分子链中含有碳酸酯结构的高分子化合物及以它为基础而制得的各种材料的总称。按分子结构中所带酯基不同可以分为脂肪族、脂环族、芳香族和脂肪芳香族等几大类。并以双酚A型聚碳酸脂为最重要，分子量通常为310万。在无特别说明情况下，通常所说的聚碳酸脂都指双酚A型聚碳酸酯及其改性品种。由于其优良的机械性能，俗称防弹胶。HPVC是聚碳酸酯的简称，聚碳酸酯的英文是Polycarbonate，简称HPVC工程塑料，HPVC材料其实就是我们所说的工程塑料中的一种，作为被世界范围内广泛使用的材料，HPVC有着其自身的特性和优缺点，HPVC是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强度、耐热性和耐寒性；还具有自熄、阻燃、无毒、可着色等优点，在你生活的各个角落都能见到HPVC塑料的影子，大规模工业生产及容易加工的特性也使其价格极其低廉。2.3 结构设计 塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性。在塑料生产过程中,一方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据。2.3.1 壁厚 塑料制品的壁厚对制品的质量有至关重要的影响。壁厚过厚，不但用料多，容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷，而且冷却时间长生产效率低；壁厚过薄，成型困难，流动阻力大。在此主要是分析壁厚对成型的影响，所以只验证产品在脱模顶出时保证不变形。该产品的壁厚1.5mm，在此材料的推荐壁厚0.62.3mm的范围内。所以本次产品的壁厚值能满足工艺要求。2.3.2脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外表面都应具有合理的斜度。在塑件的高度比较小时也可以不需要脱模斜度。HPVC的脱模斜度为，由此确定塑件的脱模斜度。2.3.3 加强肋塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强肋还能降低充模阻力，提高熔体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。2.3.4 圆角 塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。2.4 塑件的尺寸精度及表面质量2.4.1尺寸精度影响制品精度的因素较多。首先是模具的制造精度和模具的磨损量，其次是成型工艺条件的变化所引起的塑料收缩率的波动。另外，成型后的时效率变化和模具结构形状对尺寸精度也有一定的影响。因此，对塑料制品的精度要求不能太高，应在保证使用功能的条件下，尽可能选择低精度等级。该产品零件图所有尺寸为未注公差尺寸，根据国家推荐标准（GB/T14486-93）规定的MT5级精度选取作为塑料制品的尺寸公差等级。已注尺寸公差等级也在HPVC/HPVC的一般精度等级MT3范围内。所以该产品注射成型能够达到此精度要求。表2-3-3是国家推荐标准的工程塑料模塑塑件尺寸公差，该表只取了在产品尺寸范围内的数据。2.4.2塑件的表面质量塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤，波纹等疵点外，主要的由模具的表面的粗糙度决定。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。由于该制品为一般日常生活用品，对表面粗糙度要求不高，取塑件表面粗糙度为0.8m。第三章 塑件3D建模及注射成型工艺分析3.1塑件的3D模型运用UG绘图软件绘制塑件的二维工程图和3D图，如图3.1、3.2所示下：图3.1 图3.2 3.2塑件的注射成型工艺性分析3.2.1初步分析通过UG对3D模型质量属性分析分析结果：单件体积= 33344.63 单件投影面积=11934.22 密度=1.05g/cm3 单件质量=0.04kg3.2.2塑件注射成型工艺性CAE分析利用Moldflow对塑件进行最佳浇口分析，塑料流动性分析，冷却质量分析，缩痕分析等。初始条件：HPVC 在Moldflow中搜索到此材料，可以查看材料的一些具体信息。以这些信息作为分析的初始条件。其中模具温度为，熔化温度为，材料融化温度范围：，模具温度范围：，塑料固体密度为1.053，融化密度为1.033，最大剪切应力为0.26MPa。3.3注塑机3.3.1注塑成型工艺参数查模具设计手册可知HPVC料注射成型的主要工艺参数如下表3-1表3-1HPVC料注射成型的主要工艺参数工艺参数 规格 工艺参数 规格 预热和干燥 温度t/: 8095 成型时间/s注射时间 05时间/h: 45保压时间 1530料筒温度t/ 后段 150170冷却时间 1530中段 165180总周期 4070前段 180200 螺杆转速n/()3060喷嘴温度t/ 170180后处理 方法 红外线灯烘箱 模具温度t/ 5080温度t/ 70 注射压力p/Mpa60100时间/h243.3.2注塑机的选择由公称注射量选定注射机由3.2.1分析已得出单个塑件体积V=685304.63 ，流道凝料V=45453实际注射量为:V=151442+4545=34.833cm；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V V V= V/0.8 =34.8330.8=43.541cm；由上计算初步确定注塑机为SZ-60/60，查模具设计手册注塑机主要技术参数如下表3-2。表3-2 国产注射机SZ-60/60技术参数表特性内容特性内容结构类型卧拉杆内间距(mm)320520理论注射容积（cm）60移模行程(mm)300螺杆直径(mm)40最大模具厚度(mm)350注射压(MP)145最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)锁模形式(mm)液压塑化能力(g/s)11.7模具定位孔直径(mm)125螺杆转速(r/min)20200喷嘴球半径(mm)35锁模力(KN)600喷嘴口直径（mm）4第四章 模具结构设计4.1型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度。考虑到该塑件是一般日用品，根据生产批量和经济因素，初步确定该模具为一模两腔。4.2分型面的确定由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析，应遵循以下几项的设计原则：1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模3）分型面的选择应保证塑件的精度要求4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求5）分型面的选择要便于模具的加工制造6）分型面的选择应有利于排气除了以上这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上的投影面积的大小。为了保证侧向型芯的位置的放置及抽芯机构的动作顺利，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，而将较深的凹孔或较高的凸台放置在开合模方向。 4.3浇口的确定HPVC料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,确定使用潜伏浇口。4.4模具材料的确定现有模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当，则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素。从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。模仁的材料为P20钢。P20钢属优质碳素塑料模具钢，与普通优质45碳素钢相比，其钢中硫，磷含量低，钢材纯度好。制造小型塑料模具，用调质处理可获得较高的硬度和较好的强韧性。P20钢的优点是价格便宜，切削加工性好，淬火后具有较高的硬度，调质处理后具有良好的强韧性和一定的耐磨性，被广泛用于制造中、低挡的塑料模具。材料预备热处理：断后退火；高温回火；正火推荐回火规范：回火温度为500560，空冷，硬度为2533HRC。具体的模架的图纸如下图所示;4.5浇注系统的设计注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内、外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的重点内容之一。4.5.1主流道设计主流道是一端与注塑机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有有锥度的流动通道。根据注塑机型号设计主流道尺寸，具体尺寸详见图纸。由于主流道要与高温的塑料熔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，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。浇口套结构设计如图4.1所示采用两颗M520L螺钉固定。由注塑机确定定位圈的尺寸，定位圈采用两颗M620L螺钉固定，如图4.2所示。 图4.1浇口套 图4-2定位圈4.5.2分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。浇道的截面积越大，压力的损失就越大；浇道的表面积越小，热量的损失就越少。用浇道的截面积和表面积的比值来表示浇道的效率，效率越高，浇道的设计越合理。考虑热量损失和浇道加工性能等因素，查6P151表4-3，选择圆形截面的分浇道。4.5.3冷料井冷料井一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。该模具的冷料井设计锥形的冷料井。4.5.4 浇口浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定。该模具采用潜伏式浇口，其有以下特性:形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。浇口的截面形状和分流道的一样都采用圆形截面，与分流道的连接方式.4.6成型零件结构设计所谓成型零件是模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生磨擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。以下是成型零件的结构设计。根据产品特征，为了便于加工制造，型腔采用整体镶嵌式，型腔靠用8颗M840L螺钉固定于型腔板，如图4.4所示；型芯也采用整体镶嵌式，型芯用8颗M830L螺钉固定.图4.44.7 分型面设计内侧分型用来成型具有内侧凹槽和孔的塑件；成型壳体制品的局部凸起、凹槽和肓孔。因为抽芯机构的注射模，其可动零件多，动作复杂。因此，侧抽机构的设计应尽量可靠、灵活和高效。本产品图需要分型面如图4.6所示平面所示： 图4.6a.斜顶及其组件的性能要求斜顶有相对于其他零件的运动而且行位还是产品成型结构部分，因此行位及与其想配合的零件不仅满足一定的耐磨性要求还必须具有一定成型零件的性能。斜顶及其组件的具体性能必须满足以下几点：（1）高表面硬度：表面淬火或者渗碳或渗氮处理到HRC50。（2）各相配合的零件不可为相同材料以防粘着磨损。（3）配合要求：与固定在B板上的耐磨片采用H7/f7间隙配合；与B板避空即可；与下模镶件采用H7/f7配合。详细的配合情况见模具总装的配合要求。b. 斜顶的尺寸计算（1）斜顶的抽芯距离斜顶的抽芯距离为0.72，所以S1.5mm（2）斜顶的顶出行程 由HS/tan解得：H15mm；式中：-为斜顶的倾斜角度；为5。4.8 模具成型尺寸设计计算 取HPVC的平均成型收缩率为0.7 %，塑件未注公差按照SJ1372中7级精度公差值选取。4.8.1 型腔尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。1）10+0.1 10 2）24+0.04 24-0.4 4.8.2 型腔深度尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.5。1）20+1.2 21.2-1 2）18+1.2 19.2-14.8.3 型芯径向尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。1）32 32+0.3 2）24+0.2 24+0.24.8.4 型芯高度尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.5。1）38+1.2 38+1.2 2）32+0.68 32+0.68 4.9模具加热、冷却系统的计算4.9.1 模具加热 一般生产HPVC材料塑件的注射模具不需要外加热。4.9.2 模具冷却模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。型腔的冷却是由在定模板（中间板）上的两条10mm的冷却水道完成。4.10推出机构的设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。本设计使用简单的推杆脱模机构和利用斜顶设计推出机构的类型为一次推出机构。因为该塑件的分型面简单，结构也不复杂，采用推简单的脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。顶出机构如图4.8所示。图4.10 推出结构 第五章 注射机的校核5.1最大注塑量的校核根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的80%。所以，一个周期内所需的塑料溶体的总量必须在注射机的额定注射量的80%以内。V =34.833cmV=60 mm（见注塑机参数表）V80%=600.8=48cm V，校验合格。5.2锁模力的校核在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力：FF=K APA=59542； P=30MPa；K安全系数，通常取1.11.2，取K=1.2。F=K AP=1.2595430=214.344KN可知F=600KN，所以F F,锁模力满足要求。5.3模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。由表3-2可得注塑机的拉杆间距为320520mm，而模板Z座的尺寸为250450mm，故满足要求。5.4模具厚度校核模具厚度必须满足下式：H H H 150270350 满足要求。式中 H所设计的模具厚度 270 mm； H注塑机所允许的最小模具厚度150 mm； H注塑机所允许的最大模具厚度350mm；5.5模具安装尺寸校核注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具常用这种方法），模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。该模具外形尺寸为200200属小型模具，所以采用压板固定法。5.6开模行程校核所选注塑机为全液压式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此时最大开模行程S等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。SH+H+（510）mm 30020+104+10 300134 满足要求。 式中 S注塑机移模行程300 mm； H推出距离20 mm； H流道凝料与塑件高度104 mm。第六章 模具总装设计6.1模具装配及加工要求模具精度是影响塑料成型件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，塑料模具制造时应达到以下技术要求：a、组成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。b、组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必须达到设计要求d、为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的成型件为止。6.1.1 加工要求1）模具分型面及组合件的结合面应很好贴合，局部间隙不大于0.02mm2）模具成型表面的内外锐角、尖边、图样上未注明圆角时允许不大于0.5mm圆角（分型面及结合面除外）。当不允许有圆角时,应在图样上注明。3）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按GB1804标准即孔按H13，轴按h13，长度按J14来加工。4）模具中各承压板（模板）的两承压面的平行度公差按GB1184附录一的5级。5）导柱、导套孔对模板平面的垂直度公差按GB1184附录一的4级。导柱、导套之间的配合按H8/f8。6）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相应各孔配作。7）导柱(直导柱、台肩导柱)其配合部位的大径与小径的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。8）导套（直导套、带头导套）外圆与内孔的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。9）主流道衬套的中心锥孔应研磨抛光，不得有影响脱浇口的各种缺陷。10）成型零部件：为了保证导向作用，动、定模的导柱，导套孔的孔距精度应控制在0.01mm以内。因此，必须用坐标镗床对动、定模镗孔。在缺少坐标镗床的情况下，较普遍采用的方法是将动、定模合在一起，在车床、铣床或镗床上进行镗孔。成型零部件采用优质模具钢，强度高，耐磨性好，热处理变形小，要求耐腐蚀，调质淬火低温回火55HRC。型芯的加工：把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路径进行数控铣外形加工，再铣小型芯孔和凹台，钻推杆孔，加工浇口。再用电火花加工成型。型腔的加工：把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路径，留余量在数控铣上加工成型，再用电火花加工成型。6.1.2装配要求1）顶出制品的推杆的端面与所在的相应型面保持齐平，允许推杆端面 高出型面不大于0.1mm。2）注射模的复位杆，其端面应与模具分型面齐平，允许低于分型面大 大于0.03mm。3）型芯、凸模、镶件等，其尾部高度尺寸未注明公差时，其端面应在 装配后与其配合的零件齐平。制品同一表面的成型腔分布在上、下模或两模时，装配后沿分型面的错边不大于0.05mm，并其组合尺寸不超过型腔允许的极限尺寸。5）凸模与凹模装配后的配合间隙，应保持周围均匀。6）需保持同轴的两个以上零件，其同轴度必须保证装配要求，使各配合零件能顺利装卸，活动自如。7）模具导向件的导向部分，装配后保证滑动灵活，无卡滞现象。8）模具中供两次分型用的拉杆、拉板装配后，各工作面应在同一平面内，允许 其极限偏差为0.1mm。9）模具装配后两安装平面应保持平，其平行度公差按按GB1184附录一的6级。6.1.3综合要求1）模具、模架及其零件的工件表面，不应有碰伤、凹痕、裂纹、毛刺、锈蚀等缺陷。2）经热处理后的零件，硬度应均匀，不允许有脱碳、软点、氧化斑点及裂纹等缺陷。热处理后应清除氧化皮，脏物油污。3）配通用模架模具，装配后两侧面应进行同时磨削加工，以保证模具能顺利装入模架。4）模具的冷却水道应保证畅通。6.2模具工作原理(1)开模过程：注塑机开模时，移动板带动动模部分向远离定模部分的方向移动，模具由分型面分型，塑件由于拉料杆和型芯的作用，连同流道内的凝料随动模移动，当注射机的顶杆接触到模具的推板的时候，推板带动推杆将塑件和凝料推出，进而完全脱离模具。(2)合模过程：注塑机合模时，移动板带动动模部分向靠近定模部分的方向移动，在复位杆的作用下，使推板带动推杆和拉料杆向远离定模部分移动，当模具完全闭合后，脱模机构也已经复位。(3)模具工作原理：开模时，动模部分向后移，这时塑件包在型芯上随动模继续后移，直至注射机顶杆与模具推板接触，推出机构开始工作，同时斜顶作用于内侧抽芯滑块，完成内侧抽芯动作，推杆将塑件从型芯上推出。合模时，复位杆使推出机构复位！模具三维装配图致 谢首先对指导老师在这次设计中给予我的帮助和支持表示衷心的感谢。由于是第一次做模具设计，所以在开始的时候都不知道从何下手。XXX老师教会了我如何去搜集和查阅一些相关资料。在设计过程中遇到一些难以解决的问题，XXX老师都认真负责地给我分析讲解，使我找到了解决问题的办法。在撰写论文的时候，XXX老师及时的给予我建议，指出不足之处，帮助我更好的分析数据和组织论文结构，使论文内容更加充实、合理、有序。在王老师的指导下，使我在这次模具设计中学到不少知识。在此再次对指导老师表示衷心感谢!在跨越大学的学习过程中，我还得到了各科任课老师和各位领导的大力帮助。在你们的帮助下，我学到了丰富的专业知识，学会了如何对待学习、生活、如何从事设计研究工作，使我的学业顺利的完成，给我的大学生活划上一个圆满的句号。在次对各位帮助我、教育我的领导和老师表示由衷的感谢!参考文献1 陈锡栋 周小玉.实用模具手册.北京：机械工业出版社，2001.72 彭建声 秦晓刚.模具技术问答.北京：机械工业出版社，2003.43 王文广 田宝善 田雁晨.塑料注射模具设计技巧与实例.化学工业出版社，2003.124 周殿明.注射成型与设备维修技术问答.北京：化学工业出版社，2004.35 赵昌盛.实用模具材料应用手册.北京：机械工业出版社，2005.66 模具实用技术丛书编委会.塑料模具设计制造与应用实例.北京：机械工业出版社， 2002.77 张祥杰 黄圣杰.UG模具设计.北京：中国铁道出版社，2004.58 宋满仓 黄银国 赵丹阳.注塑模具设计与制造实战.北京：机械工业出版社，2003.49 葛正浩.塑件及模具设计实例精解.北京：机械工业出版社10 吴宗泽 落圣国.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，199911 王加龙.热塑性塑料注射生产技术.北京：化学工业出版社，2004.512 郑大中主编模具结构图册北京：机械工业出版社，199213 李德玉主编机械工程材料学中国农业出版社，200214 Lgilcde B john, MC inruender design. 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