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浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 中文摘要
支架注塑模具設(shè)計(jì)
【摘要】 注塑模的結(jié)構(gòu)是由塑料制品結(jié)構(gòu)、注塑機(jī)種類與規(guī)格所決定的。本文分析了面蓋的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，根據(jù)注射成型工藝、注塑模具設(shè)計(jì)、模具制造等理論知識及要求，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)的綜合性知識，工藝特點(diǎn)及功能、技術(shù)要求，參考現(xiàn)有的注塑模具設(shè)計(jì)資料，完成了對面蓋注塑模具的方案設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)計(jì)算，完成了注塑機(jī)型號的選用與校核，分型面和行腔數(shù)目的確定，完成了澆注系統(tǒng)、冷卻裝置、脫模機(jī)構(gòu)等注塑模總體結(jié)構(gòu)和部件的設(shè)計(jì)。
利用Autocad繪制出注塑模具的總裝配圖和部分零件圖，最后，利用UG軟件完成了注塑模具的零件造型。
【關(guān)鍵詞】 支架，注塑機(jī)，分型面，澆注系統(tǒng)
IV
浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 英文摘要
Frame injection mold design
【 Abstract 】injection mold structure is formed by plastic injection molding machine structure, types and specifications of the decision. This paper analyses the surface cover structure technology characteristics, according to the injection molding process, mold design, mold manufacturing and other theoretical knowledge and requirements, combined with the production practice of integrated knowledge, process characteristics and function, technical requirements, with reference to the existing injection mold design, completed the cap injection mold design. Through design calculation, completion of the injection machine type selection and check, the parting surface and cavity number determination, completed the pouring system, cooling device, demoulding mechanism such as injection mold the overall structure and components of the design.
The use of Autocad drawing for injection mold assembly drawing and parts drawing, finally, use UG software to complete the injection mold parts modeling.
【Key words 】bracket, injection molding machine, the parting surface, gating system
浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄
目 錄
1 緒 論 1
1.1課題的背景及意義 1
1.2注塑模具工業(yè)發(fā)展的概況及應(yīng)用現(xiàn)狀 1
1.3注塑模在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1
1.4本設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 2
2注塑工藝分析[12][13] 3
2.1塑件工藝分析 3
2.2化學(xué)和物理特性 3
2.3注塑模工藝 4
3注射機(jī)的選擇與校核 7
3.1注射機(jī)型號初選 7
3.2注射機(jī)參數(shù)的校核 7
4型腔布局與分型面的設(shè)計(jì) 8
4.1型腔數(shù)目及布局的確定 8
4.2分型面的設(shè)計(jì) 8
5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9
5.1主流道的設(shè)計(jì) 9
5.2分流道的設(shè)計(jì) 9
5.3澆口的設(shè)計(jì) 10
5.4排氣的設(shè)計(jì) 10
5.5冷料穴的設(shè)計(jì) 11
6成型零件的設(shè)計(jì) 12
6.1成型零件工作尺寸計(jì)算 12
6.2型腔壁厚與支撐板厚度的計(jì)算 15
7冷卻裝置設(shè)計(jì) 17
7.1冷卻計(jì)算 17
8合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20
9脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
10模架的選擇 23
11總裝圖說明 24
結(jié) 論 25
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 27
浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1 緒 論
1.1課題的背景及意義
注塑模具設(shè)計(jì)是注塑生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)，是注塑生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。注塑設(shè)計(jì)水平標(biāo)志著注塑生產(chǎn)工藝的先進(jìn)性、合理性以及生產(chǎn)成本的經(jīng)濟(jì)性，它在很大程度上反映了生產(chǎn)技術(shù)水平。注塑件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與注塑模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系[1]。
支架注塑模具設(shè)計(jì)，課題來源于生產(chǎn)實(shí)際。選擇這個課題，希望運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)課程知識、理論和畢業(yè)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，正確地解決注塑模具設(shè)計(jì)中的工藝分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)等問題，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。
1.2注塑模具工業(yè)發(fā)展的概況及應(yīng)用現(xiàn)狀
塑料模具工業(yè)近20年來發(fā)展十分迅速，早在10年前塑料的年產(chǎn)量按體積計(jì)算已經(jīng)超過鋼鐵和有色金屬年產(chǎn)量的總和，塑料制品在汽車、機(jī)電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。塑料制品成型方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成型，世界塑料模具市場中塑料成型模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注塑模具[3]。
1.3注塑模在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
我國模具近年來發(fā)展很快。2005年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到610億元，增長率保持在25％的高水平，行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10％，僅次于日本、美國而位列世界第三[4]。除了國有專業(yè)模具廠外，廣東的中外合資和外商獨(dú)資模具企業(yè)現(xiàn)有幾千家，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也快速崛起；江蘇昆山建成了模具工業(yè)群；浙江黃巖被譽(yù)為“模具之鄉(xiāng)”。中國模具的“珠江三角洲、長江三角洲、以成都和重慶為代表的西部模具”三足鼎立局面已經(jīng)基本形成。自產(chǎn)自用模具不再占主導(dǎo)地位，商品化模具已經(jīng)達(dá)到50%左右，國內(nèi)生產(chǎn)的低檔模具供大于求，而精密、大型、復(fù)雜、長壽命的模具，依賴進(jìn)口的狀況也得到改善，中高檔模具的國內(nèi)市場占有率已經(jīng)達(dá)到約60%。目前，就整個模具市場來看，進(jìn)口模具約占市場總量的20%左右，中高檔模具進(jìn)口比例為40%[5]。
目前，國內(nèi)模具市場不斷擴(kuò)大，國際上將模具制造逐漸向我國轉(zhuǎn)移的趨勢和跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具國際采購的趨向十分明顯。展望未來，國際、國內(nèi)模具市場總體發(fā)展前景美好。我國模具工業(yè)將會有一個繼續(xù)高速發(fā)展的機(jī)遇期[6]。
近年來, 中國模具工業(yè)的現(xiàn)狀大致可以從以下兩個方面來講：（1）模具的產(chǎn)值與出口量增長明顯。從整體情況來看，我國已經(jīng)步入模具工業(yè)大國之列，但是距模具強(qiáng)國還有相當(dāng)差距。（2）模具制造水平不斷提高。近幾年，以大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具為代表的、技術(shù)含量較高的中高檔模具的比重進(jìn)一步提高，現(xiàn)在中高檔模具所占比重已經(jīng)達(dá)到35％以上[7]。
高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平,在國際上是一溜的.將高新技術(shù)水平應(yīng)用與模具的設(shè)計(jì)與制造,已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證[8]。
國外先進(jìn)工業(yè)國家在模具生產(chǎn)中均采用了可靠性設(shè)計(jì)以及CAD/CAM技術(shù),開發(fā)新品速度快、精度高,質(zhì)量較有保證。[9]大多數(shù)新產(chǎn)品具有高耐磨、高疲勞、高精度的特點(diǎn), 在材料上則使用了耐磨、耐熱、塑料、含油粉末冶金等材料,進(jìn)一步提高了模具的性能。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具企業(yè)應(yīng)用CAD技術(shù)已從二維設(shè)計(jì)發(fā)展到三維設(shè)計(jì)，而且三維設(shè)計(jì)已達(dá)70%以上[10]。
總觀世界模具的發(fā)展情況，模具工業(yè)越來越走向成熟，但科技創(chuàng)新的腳步依然大步前進(jìn)，依靠科學(xué)技術(shù)的力量模具發(fā)展還有很大的空間。
模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是向信息化～高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用。并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD/CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。并提高模具CAD/CAM系統(tǒng)專用化程度[11]。
1.4本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)
根據(jù)注射成型工藝、注塑模具設(shè)計(jì)、模具制造等理論知識及要求，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)的綜合性知識，參考現(xiàn)有的注塑模具設(shè)計(jì)資料，結(jié)合工藝特點(diǎn)及功能、技術(shù)要求完成杯蓋注塑模具的設(shè)計(jì)。即通過系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算確定模具的分型面、型腔布局、澆注系統(tǒng)及加熱與冷卻系統(tǒng)等，并完成總裝配圖及零件圖的設(shè)計(jì)。
利用Autocad畫出模具的二維零件圖、總裝配圖，再利用UG軟件畫出模具的三維零件圖。
2注塑工藝分析[12][13]
2.1塑件工藝分析
（1）塑件結(jié)構(gòu)尺寸分析
圖2.1為支架的三維圖。從圖中可以看出，該制件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尺寸也比較繁多。壁厚約為2mm、2.5mm，注塑流動性較差。
圖2.1三維制件圖
（2）塑件的表面質(zhì)量
塑件的表面質(zhì)量包括塑件缺陷、表面光澤性與表面粗糙度，其與模塑成型工藝、塑料的品種、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨損程度等相關(guān)。
該制件為外觀件，要求外表美觀無斑點(diǎn)、無熔接痕，表面粗糙度可取Ra1.6。
模具型腔的表面粗糙度通常應(yīng)比塑件對應(yīng)部位的表面粗糙度在數(shù)值上要低1-2級。
（3）脫模斜度
該塑件的壁厚約為2.0mm、2.5mm。
脫模斜度的大小主要取決于塑件的收縮率,塑件的形狀、壁厚及塑件的部位等因素。查表可知ABS的脫模斜度：型芯最小脫模斜度取50′，型腔最小脫模斜度取1°，塑件上的加強(qiáng)筋單邊應(yīng)有4°的斜度。
2.2化學(xué)和物理特性
1.材料性能
該零件選用的是ABS塑料，收縮率為0.5%。
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS無毒、無味，呈微黃色，成形的塑料件有較好的光澤。密度為1.02～1.05g/cm3。
ABS有極好的抗沖壓強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70°C左右，熱變形溫度為93°C左右。耐氣候性差，在紫外線作用下變硬變脆。
?主要用途：ABS廣泛用于水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。
?成型特點(diǎn)：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力比較高，塑料上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時應(yīng)注意盡量減少澆口對流道的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60°C，要求塑件光澤和耐用時，應(yīng)控制在60～80°C。
2.3注塑模工藝
ABS的注射工藝參數(shù)
注射類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
30~60
噴嘴形式
直通式
溫度（℃）
190~200
料筒溫度
前段 （℃）
200~210
中段? （℃）
210~230
后段? （℃）
180~200
模具溫度（℃）
50~80
注射壓力（MPa）
70~120
保壓力（MPa）
50~70
注射時間（S）
3~5
保壓時間（S）
15~30
冷卻時間（S）
15~30
成型周期（S）
40~70
3注射機(jī)的選擇與校核
3.1注射機(jī)型號初選
利用三維模型，經(jīng)UG軟件分析得
塑件體積：V塑≈17.9123828cm3
塑件質(zhì)量：m塑＝ρV塑＝1.04×17.9123828=18.628878g
制品的正面投影面積：S≈27.783cm2
根據(jù)以上分析，初步定注射機(jī)為上海第一塑料機(jī)廠SZ-125/630型臥式注塑機(jī)，注射容量為140，注射壓力為126MPa，合模力為1200KN，注射方式為螺桿式，噴嘴球半徑R為16mm，噴嘴口直徑為3.5mm。
3.2注射機(jī)參數(shù)的校核
（1）注射量的校核
注射模內(nèi)的塑件及澆注系統(tǒng)凝料的總?cè)哿繎?yīng)在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)，即
（3.1）
式中: —— 單個塑件的容積（）或質(zhì)量（）；
n —— 模具的型腔數(shù)目；
—— 注射機(jī)額定注射量（或）；
—— 注射系統(tǒng)和飛邊所需塑料的容積（）或質(zhì)量（）。
據(jù)經(jīng)驗(yàn)，流動性好的塑料澆注系統(tǒng)和飛邊凝料的容積或體積為塑件的15%～20%，因?yàn)樗芰蠟榱鲃有院玫乃芰?，則計(jì)為塑件的20%。
則27.7832+27.783×（1-20%）=77.792140（），符合要求。
（2）鎖模力的校核
注射模從分型脹開的力（鎖模力）應(yīng)小于注射機(jī)額定的鎖模力，即
（3.2）
式中 F—— 注射機(jī)額定鎖模力 （含模力）（N）；
、—— 分別為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（）
—— 塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力（Mp），通常模腔壓力為20~40（Mp）；
n ——模具的型腔數(shù)目。
則2×10630×（2×27.783+4.85）×=0.18×106（N），符合要求。
（3）注射壓力的校核
注射機(jī)最大壓力應(yīng)大于塑件成型所需的壓力，即
（3.3）
式中 ——注射機(jī)最大注射壓力（Mp）；
——塑件成型所需的壓力（Mp），PP塑料注射壓力查表得70~100 Mp。
則126 100（Mp），符合要求。
4型腔布局與分型面的設(shè)計(jì)
4.1型腔數(shù)目及布局的確定
型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長短、注射能力、模具成本等要求來綜合考慮。
根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力F的要求來確定型腔數(shù)目n ，即
n （4.1）
式中 F——注射機(jī)額定鎖模力（N）；
P——型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa）；
A1、A2——分別為澆注系統(tǒng)和單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）。
則根據(jù)上述公式估算， ，采用一模二腔。
因?yàn)樵撃＞邽橐荒６?，則型腔就置于模具中間。
4.2分型面的設(shè)計(jì)
分型面位置選擇的總體原則，是能保證塑件的質(zhì)量、便于塑件脫模及簡化模具的結(jié)構(gòu)，分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較具體可以從以下方面進(jìn)行選擇：
（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。
（2）便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。
（3）保證塑件的精度要求。
（4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。
（5）便于模具加工制造。
（6）對成型面積、排氣效果的影響。
本模具的分型面為工件的中間平面。
5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，可看作是噴嘴的通道在模具中的延續(xù)，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。形狀結(jié)構(gòu)如圖5.1所示，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
（1）主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角可取2°~6°，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63μm，且加工時應(yīng)沿道軸向拋光。
（2）主流道如端凹坑球面半徑R2比注射機(jī)的、噴嘴球半徑R1大1~2 mm；球面凹坑深度3~5mm；主流道始端入口直徑d比注射機(jī)的噴嘴孔直徑大0.5~1mm。
（3）主流道末端呈圓無須過渡，圓角半徑r=1~3mm。
（4）主流道長度L以小于80mm為佳，不過該制件形狀特殊，長度較長。
（5）主流道常開設(shè)在可拆卸的主流道襯套上；其材料常用T8A，熱處理淬火后硬度53~57HRC。
本設(shè)計(jì)采用的用垂直式主流道。
本模具采用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：
（1）定位圈安裝在定模座板上，一般為臺階結(jié)構(gòu)、固定一定要牢固。
（2）定位圈突出定模座板部分的徑向名義尺寸應(yīng)與注射機(jī)固定板定位孔的徑向 義尺寸相同，兩者設(shè)計(jì)成H9/f9配合形式。
（3）定位圈高出定位板高度為：H = H -（1~2） （mm），定位圈直徑為Φ100mm
5.2分流道的設(shè)計(jì)
為了方便加工以及凝料脫落，分流道多數(shù)設(shè)在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形或矩形，圓形截面分流道比表面積小，熱量散失小，阻力小，所以選用圓形截面分流道，如圖5.1所示。
圖5.1分流道結(jié)構(gòu)圖
分流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟(jì)地使用原料和注射機(jī)的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設(shè)計(jì)成直的。
分流道的截面尺寸根據(jù)制品所用塑料的品種、重量、壁厚由經(jīng)驗(yàn)曲線查得D=4mm。
由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因?yàn)榉至鞯赖膬?nèi)表面粗糙度Ra并不要求很高，一般取1.6μm左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。
分流道在分型面上的布置有多種不同的形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。
5.3澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。
它是流道系統(tǒng)和型腔之間的通道,本模具采用推切式潛澆口。
推切式潛澆口能使物料更均勻地注入模腔，因此它通常用于平面度要求很高和不能有流線痕的工件。它還使產(chǎn)生澆口皺紋或工件翹曲的可能性減到最低限度。
模具設(shè)計(jì)時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則：
（1）盡量縮短流動距離。
（2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。
（3）必須盡量減少熔接痕。
（4）應(yīng)有利于型腔中氣體排出。
（5）避免產(chǎn)生噴射和蠕動。
（6）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。
（7）注意對外觀質(zhì)量的影響。
5.4排氣的設(shè)計(jì)
適當(dāng)?shù)亻_設(shè)排氣槽；可以大大降低注射壓力、注射時間。保壓時間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變?yōu)槿菀?，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，降低機(jī)器的能量消耗。其設(shè)計(jì)往往主要靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過試模與修模再加以完善，此模利用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。
熱固性材料的排氣比熱塑性材料更為重要。首先在澆口前面的分流道都應(yīng)排氣。排氣槽寬度應(yīng)等于分流道寬度，高度為0.12mm。模腔的四周都應(yīng)排氣，各排氣槽應(yīng)相隔25mm，寬度為6.5mm，高度為0.075～0.16mm，視物料流動世而定。
5.5冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭及熔體流動的前鋒冷料，以防止冷料進(jìn)入型腔而影響制件的質(zhì)量。
冷料穴常設(shè)在主流道的末端，即主流道正對面的動模上，直徑稍大于主流道大段直徑，以利冷料的流入。
6 成型零件的設(shè)計(jì)
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。
設(shè)計(jì)成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
6.1成型零件工作尺寸計(jì)算
所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體的部位的尺寸，其直接對應(yīng)塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復(fù)雜，塑件本身精度也難以達(dá)到高精度，為了計(jì)算簡便，規(guī)定：
（1）塑件的公差
塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取負(fù)值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的標(biāo)注方法與上不符，則應(yīng)按以上規(guī)定進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計(jì)算，即取。
（2）模具制造公差
實(shí)踐證明，模具制造公差可取塑件公差的~ ，即δz= ，而且按成型加工過程中的增減趨向取“+”、“-”符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+δz”,型芯尺寸不斷減小則取“-δz”，中心距尺寸取“ ”?，F(xiàn)取。
（3）模具的磨損量
實(shí)踐證明，對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的 ，對于大型塑件則取以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因?yàn)槊撃７较虼怪?，故磨損量δc=0。
（4）塑件的收縮率
塑件成型后的收縮率與多種因素有關(guān)，本模具收縮率為1.6%。
（5）模具在分型面上的合模間隙
由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會導(dǎo)致動模、定模注射時存在著一定的間隙。一般當(dāng)模具分型的平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產(chǎn)生的飛邊也小。飛邊厚度一般應(yīng)小于是0.02~0.1mm。
因該制件形狀復(fù)雜，工作尺寸太多。此處就列出幾個關(guān)鍵的尺寸。
（1）凹模徑向尺寸計(jì)算
根據(jù)公式 ：
DM = （6.1）
式中DM——形腔孔尺寸；
——塑件軸尺寸；
S ——塑件收縮率；
——塑件公差值；
——成型孔制件公差，一般取塑件公差 的1/3~1/4。
D1M =
=
=48.23
D2M =
=
=114.06
（2）凹模高度尺寸計(jì)算
根據(jù)公式 ：
HM = （6.2）
式中HM——型腔深度尺寸；
——塑件高度尺寸；
S ——塑件收縮率；
——塑件高度尺寸公差；
——形腔制造公差，一般取塑件高度公差 的1/3~1/4。
H1M =
=
= 9.02
H2M =
=
=6.69
（3）凸模徑向尺寸計(jì)算
根據(jù)公式 ：
= （6.3）
式中 ——型芯基本尺寸；
——塑件孔的基本尺寸；
S ——塑件收縮率；
——塑件孔公差值；
——模具型芯公差值，一般取塑件公差值 的1/3~1/4。
d1m =
=
=
d2m =
=
=
（4）凸模高度尺寸計(jì)算
根據(jù)公式 ：
m = （6.4）
式中 m——型芯成型部位高度尺寸；
——塑件孔深度尺寸；
S——塑件收縮率；
——塑件孔深度尺寸公差值；
——型芯高度公差值，一般取塑件孔深度公差 的1/3~1/4。
1m=
=
= 16.65
2m =
=
= 8.16
6.2型腔壁厚與支撐板厚度的計(jì)算
（1）型腔壁厚度的計(jì)算
根據(jù)公式：
mm （6.5）
S——型腔的側(cè)壁厚度，mm；
P——型腔內(nèi)單位平均壓力，MPa；
h——型腔高度，mm；
E——型腔材料的彈性模量，MPa；
[]——型腔許用變形量 ，mm。
（2）支撐板厚度的計(jì)算
根據(jù)公式：
mm （6.6）
H——支撐板的厚度（mm）；
L——支撐板在墊塊之間的跨度（mm）；
P——預(yù)計(jì)型腔內(nèi)壓力（MPa）；
L1——型芯長 （mm）；
L2——型芯寬度（mm）；
B——支撐板在L1方向的長度（=L1）（mm）；
E——鋼材的彈性模量（MPa），一般中碳鋼E=2.1*105MPa，合金結(jié)構(gòu)鋼（調(diào)質(zhì)）E=2.2*105MPa；
——支撐板允許最大彎曲變形（mm）。
7冷卻裝置設(shè)計(jì)
不同種類的塑料在成型時對模具的溫度要求不同，模溫高低直接影響制品成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。一般要求模溫在80℃以下時，應(yīng)對模具進(jìn)行冷卻。ABS塑料對模溫的要求為55~65℃，則需設(shè)置冷卻裝置，以控制模溫。則冷卻水道設(shè)計(jì)原則：
（1）冷卻通道的布置應(yīng)合理
（2）當(dāng)塑件壁厚基本均勻時，冷卻通道與型腔表面距離最好相等。冷卻水道孔邊與型腔表面之間距離應(yīng)大于10mm，常用12~15mm。當(dāng)塑件壁厚不均勻時，應(yīng)在厚壁處加強(qiáng)冷卻。冷卻通道的分布與型腔輪廓相吻合。
（3）塑料熔體在充填型腔過程中，一船在澆口附近溫度較高，因而，應(yīng)加強(qiáng)撓口附近的冷卻，為此，冷卻水應(yīng)從澆口附近開始流向其他地方。
（4）冷卻通道應(yīng)避免取近可能產(chǎn)生熔接痕的部位。
（5）冷卻回路的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和情理，其通道孔徑般為8~12mm
7.1冷卻計(jì)算
（1）計(jì)算循環(huán)周期
充模時間 （7.1）
式中 s——塑件的平均壁厚，mm；
k——塑件的熱擴(kuò)散系數(shù)，mm2/s；
——熔體進(jìn)入模腔時的溫度，℃；
——模具的平均溫度，℃；
——熔體停止流動，開始固化時的溫度（一般情況，停止流動溫度高于其熱變形溫度10~30℃）；
m——熔體進(jìn)入模具的質(zhì)量，kg。
則
冷卻時間查得 12.5(s)
保壓時間(s) （7.2）
則注射循環(huán)周期 （7.3）
=1.1(2+12.5+3)
=19.25(s)
取循環(huán)周期為20s
（2）模具冷卻系統(tǒng)應(yīng)散去熱量
根據(jù)公式：
（7.4）
式中 m——塑件的熔體質(zhì)量，g；
——熔體從噴嘴射出時的質(zhì)量焓，kJ/kg；
——塑件脫模時的質(zhì)量焓，kJ/kg；
t ——注射循環(huán)周期，s；
——輻射散熱量，W；
——對流散熱量，W；
——傳導(dǎo)散熱量，W。
查得約為600 kJ/kg，約為100 kJ/kg，++ 約為500W
則
（3）冷卻水流量
根據(jù)公式：
（7.5）
式中——應(yīng)由冷卻介質(zhì)散去之熱，W；
——冷卻介質(zhì)之比熱容，J/（kg?℃）；
——冷卻介質(zhì)入口之溫度，℃；
——冷卻介質(zhì)出口之溫度，℃。
水的比熱容為4179 J/（kg?℃），則
（4）計(jì)算水管直徑和長度
根據(jù)冷卻水流量，查得水管直徑應(yīng)選6mm或8mm，選8mm。
假設(shè)水管長度為x，
模腔壁與水道管壁面之間形成溫度差：
（7.6）
式中 ——模具鋼材的熱導(dǎo)率，W/（m?℃），塑料模具鋼=15~30；
——冷卻散去的熱量，W；
——水管的幾何截面中心至型腔表面的距離，m；
——型腔（凹模）或型芯（凸模）的表面積，m2。
則℃
水道管壁面與流動著的冷卻介質(zhì)之間形成的溫差：
（7.7）
式中 ——水道的表面積，m2；
——冷卻介質(zhì)的熱導(dǎo)率，W/（m?℃）。
則
滿足要求情況下℃
所以+9 30
xm
總長度為0.3+0.4+0.4+0.28m
8合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
（1）小型模具一般只設(shè)置兩根導(dǎo)柱，當(dāng)其元合模方位要求，采用等徑且對稱布置的方法，若有合模方位要求時，則應(yīng)采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。大中型模具常設(shè)置三個或四個導(dǎo)柱，采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。
（2）直導(dǎo)套常應(yīng)用于簡單模具或模板較薄的模具；Ⅰ型帶頭導(dǎo)套主要應(yīng)用于復(fù)雜模具或大、中型模具的動定模導(dǎo)向中；Ⅱ型帶頭導(dǎo)套主要應(yīng)用于推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向中。
（3）導(dǎo)向零件應(yīng)合理分布在模具的周圍或靠近邊緣部位；導(dǎo)柱中心到模板邊緣的距離δ一般取導(dǎo)柱固定端的直徑的1~1.5倍；其設(shè)置位置可參見標(biāo)準(zhǔn)模架系列。
（4）導(dǎo)柱常固定在方便脫模取件的模具部分；但針對某些特殊的要求，如塑件在動模側(cè)依靠推件板脫模，為了對推件板起到導(dǎo)向與支承作用，而在動模側(cè)設(shè)置導(dǎo)柱。
（5）為了確保合模的分型面良好貼合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套在分型面處應(yīng)設(shè)置承屑槽；一般都是削去一個面，或在導(dǎo)套的孔口倒角，
（6）導(dǎo)柱工作部分的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出6~8mm，以確保其導(dǎo)向作用。
（7）應(yīng)確保各導(dǎo)柱、導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線平行，以及同軸度要求，否則將影響合模的準(zhǔn)確性，甚至損壞導(dǎo)向零件。
（8）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度時可采用H8/f8或H9/f9）；導(dǎo)柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。導(dǎo)套與安裝之間一般用H7/m6的過渡配合，再用側(cè)向螺釘防止其被拔出。
（9）對于生產(chǎn)批量小、精度要求不高的模具，導(dǎo)柱可直接與模板上加工的導(dǎo)向孔配合。通常導(dǎo)向孔應(yīng)做志通孔；如果型腔板特厚，導(dǎo)向孔做成盲孔時，則應(yīng)在盲孔側(cè)壁增設(shè)通氣孔，或在導(dǎo)柱柱身、導(dǎo)向孔開口端磨出排氣槽；導(dǎo)向孔導(dǎo)滑面的長度與表面粗糙度可根據(jù)同等規(guī)格的導(dǎo)套尺寸來取，長度超出部分應(yīng)擴(kuò)徑以縮短滑配面。
（1）導(dǎo)柱的選擇
帶頭導(dǎo)柱 查表選 GB/T4169.4-1984
（2）導(dǎo)柱套的選擇
帶頭導(dǎo)套 查表選 GB/T4169.3-1984
9脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
（1）推桿的設(shè)計(jì)
脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體原則:
（1）要求在開模過程中塑件留在動模一側(cè)，以便推出機(jī)構(gòu)盡量設(shè)在動模一側(cè)，從而簡化模具結(jié)構(gòu)。
（2）正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推出裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點(diǎn)應(yīng)靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應(yīng)是塑件剛度與強(qiáng)度最大的位置；力的作用面盡可能大一些，以防止塑件在被推出過程中變形或損壞。
（3）推出位置應(yīng)盡可能設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位，以力求良好的塑件外觀。
（4）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠（即：推出到位、能正確復(fù)位且不與其他零件相干涉，有足夠的強(qiáng)度與剛度），遠(yuǎn)動靈活，制造及維修方便。
本模具采用圓頂針一次脫模。
（2）脫模力的計(jì)算
根據(jù)公式：
（9.1）
式中 E——塑料的拉伸彈性模量（MPa）；
Scp——塑料的平均成型收縮率（%）；
t ——塑件的平均壁厚（mm）；
L——塑料的包容型芯的長度（MPa）；
μ——塑料的泊松比；
φ——塑料的脫模斜度（°），此處取塑件脫模斜度的平均值；
f ——塑件與型腔材料之間的摩擦系數(shù)；
。
所以，=1+0.5*sin(14°)*cos(14°)= 1.12
則 =14914.64（N）
（3）強(qiáng)度校核
根據(jù)公式：
（9.2）
式中Q——脫模阻力（N）；
n1——推桿根數(shù)；
d1——推桿直徑（mm）；
——推桿所受壓應(yīng)力（MPa）；
——推桿材料的屈服強(qiáng)度（MPa）。
則44MPa，不到100MPa，明顯強(qiáng)度足夠
所以，所用推桿材料為T8A，直徑小于6mm時可用65Mn。
（4）澆注系統(tǒng)凝料脫模機(jī)構(gòu)
流道凝料的脫模方式，這里采用三板式脫模，點(diǎn)澆口時料的澆注系統(tǒng)能夠利用開模動作實(shí)現(xiàn)塑件與流道凝料的自動分離，同時利用塑件對凸模的包緊力將塑件與流道凝料拉斷。
（5）開模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核
對單分型面注射模，開模行程應(yīng)滿足：
S機(jī)H=H1+H2+ (5~10)mm （9.3）
式中 H1——為塑件推出距離；
H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度；
S機(jī)——注射機(jī)移動板最大的行程；
H——所需開模行程。
則H =25+7+10=42（mm），
S機(jī)H符合要求。
10模架的選擇
（1）模架型號的選擇
選用CI型號的模架。動定模分別采用一塊模板，設(shè)置推出機(jī)構(gòu)，適用于單分型面注射模。
查表選擇 250250291-16-F1 GB/T12556-1990
（2）模具高度與注射機(jī)閉合高度關(guān)系的校核
應(yīng)滿足：
（mm） （11-1）
式中 ——模具的閉合高度
——注射機(jī)最小閉合尺寸
——注射機(jī)最大閉合尺寸
則120<291<450（mm）,符合要求。
11總裝圖說明
圖12.1總裝配圖
說明：
模具安裝在注塑機(jī)上，定模部分固定在注塑機(jī)的定模板上，動模固定在注塑機(jī)的動模板上。
合模后，注塑機(jī)通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓、冷卻后塑件成型，注塑完成。
開模時，注塑機(jī)推動推桿墊板兼頂針桿墊板使動定模分開，在導(dǎo)柱導(dǎo)向的情況下，動定模順利分型，同時拉料桿拉斷澆口，使塑件在推板和頂桿的作用下順利脫出。
29
浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論
結(jié) 論
模具總體結(jié)構(gòu)合理，型腔及型芯均采用組合鑲拼式結(jié)構(gòu)，降低了模具的制造難度，從而降低了模具的制造成本。由于該制件為外觀件，對表面質(zhì)量要求比較高，則采用潛伏式澆口，以避免破壞塑件表面光潔度。本模具的難點(diǎn)為塑件的分模，為滿足加工要求，腔體需要合理布置。
模具CAD技術(shù)是模具傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的革命，大大提高了設(shè)計(jì)效率，尤其是系列化或類似注射模具設(shè)計(jì)效率更為提高。
在設(shè)計(jì)過程充分利用了各種可以利用的方式，同時在反復(fù)的思考中不斷深化對各種理論知識的理解，在設(shè)計(jì)的后一階段充分利用CAD軟就是一例，新的工具的利用，大在提高了工作效率
總之，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的又一次鍛煉，充分利用CAD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在模具符合使要求的前提下盡量降低成本。同時在實(shí)際中不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，以設(shè)計(jì)出價廉物美的模具。
浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
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浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
致 謝
首先要感謝母校對我的培養(yǎng)和教育，在幾年的大學(xué)生活中，我不僅學(xué)會了專業(yè)知識，還學(xué)會了許多做人處世的道理。提高了自己分析問題和解決問題的能力。為今后走向社會打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次要感謝四年來老師對我的教導(dǎo)，讓我從無知走向了成熟，掌握了一門專業(yè)知識。因?yàn)槔蠋焸兊哪瞰I(xiàn)，才有了我們的今天,我們才能順利的完成四年的學(xué)習(xí)生活。特別要感謝我的我的指導(dǎo)老師，本次設(shè)計(jì)是在教授的悉心指導(dǎo)下才能順利完成的。同時還要感謝我的班主任和與我同窗的同學(xué)們，不管在學(xué)習(xí)、還是在生活中，都給我?guī)砹藷o窮的幫助和樂趣，正因?yàn)橛辛四銈儯业膸啄陮W(xué)習(xí)生活才會如此的五彩濱紛，充滿了關(guān)愛與友誼。還要感謝今天在坐的各位老師的聆聽與指導(dǎo)。
由于我的水平有限，設(shè)計(jì)中可能還存在許多不足的地方，希望在坐的各位老師、教授能夠批評指正，再次謝謝您們！