塑料模具设计终极版.doc

南南京京化化工工职职业业技技术术学学院院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目 勺子玩具塑料模具设计 姓 名 霍正华 所在系部 机械技术系 专业班级 模具 1021 班 指导教师 杨素萍、蔡华 2013 年 04 月 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） I 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：勺子玩具塑料模的设计 指导教师：杨素萍职称：副教授类别：毕业设计 1、设计（论文）的主要任务。 1)设计一张勺子玩具塑料模的组立图，和若干张零件图。 2)利用 CAD 技术对模具总装配图进行造型设计。 3)根据学院的毕业设计要求编写设计说明书。 4)学会查阅模具设计、制造、模具材料等手册。 5)在设计过程中，复习在校所学知识。 2、设计（论文）的主要内容。 1)设计一张注射模的组立图，和若干张零件图，并对装配图进行造型设计。 2)根据学院的毕业设计要求编写设计说明书。 3、设计（论文）的基本要求 1)了解我国塑料模具的研究现状及展望。 2)组立图应清楚表明模具结构和各系统的设计要求。 3)零件图应清楚表明尺寸精度等级、表面粗糙度、材料热处理。 4)模架要求按标准选用。 5)设计说明书应条理清晰、计算准确、详细。 4、主要参考文献 1)屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.北京.高等教育出版社.2005. 2)曹岩等编.模具设计实例精解.北京.机械工业出版社.2007. 3)刘建超主编.模具 CAD/CAM.北京.化学工业出版社.2005. 4)张兴友主编.塑料成型工艺与模具设计.北京.冶金工业出版社. 2009. 备注 附：勺子玩具的零件图 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） II 勺子零件图 图 1 材料：ABS 大批量生产 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） III 摘 要 模具是由机械零件构成的，它在适当的压力作用下将金属、塑料、陶瓷等材料加 工成具有一定形状和用途的工件。 在塑料件广泛应用的今天，塑料模具就成了模具行业的重要组成部分。在加热、 加压条件下塑料会具有可塑性，在常温下为柔韧固体。使用模具成型可以得到我们需 要的塑件制品。 塑料工业是一门新兴的工业。从 1910 年生产酚醛塑料开始，塑料品种渐多，在生 产技术和方法上都有显著的改进。虽然塑料工业发展只有很短的历史，但发展却十分 迅速，1910 年世界塑料产量只有 2 万 t，到 2012 年产量已达到 2.7 亿 t。目前塑料品种 已有 300 多种，并且每年仍然在以 10%左右的速度增长。 我国的塑料工业起步于 20 世纪 50 年代初期。中国塑料机械技术通过消化吸收国 外先进制造技术，开发具有国际具有先进水平的产品，新产品新技术开发速度加快， 进行重大创新，也取得了显著成绩。总之，塑料在开发研究与应用上都取得了显著成 就。 本设计依据注射成型的基本原理，特别是注射模具的结构与工作原理，对注塑产 品做出了详细的分析，让我们更直观更清楚的看到这副模具的内部结构。在结合了传 统的机械设计后把 CAD/CAM 技术应用在注塑模具的设计上，在 CAD 系统实行了模型和 注塑模具的设计。对浇注系统、成型零件、脱模机构、合模导向机构、温度调节系统、 排气系统和部分零件的加工工艺做了完整的设计计算。 关键词 玩具勺子;ABS 塑料;浇注系统;成型零部件;注塑模具 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） IV 目录 摘摘 要要III 1.我国塑料模具的研究现状及展望我国塑料模具的研究现状及展望 1 2.塑件工艺分析塑件工艺分析 3 2.1.模具工艺规程的编制3 2.1.1.制品的工艺性分析3 2.1.2.模塑方法选择及工艺流程的确定4 2.1.3.确定成型工艺4 3.模具的具体结构形式模具的具体结构形式 5 3.1分型面及型腔5 3.2具体结构形式7 3.2.1.中小型模架标准7 4.注射设备选择注射设备选择 9 4.1模具所需塑料熔体注射量9 4.2塑件和流道凝料，在分型面上的投影面积及所需锁模力9 4.3选择注射机型号:10 4.4注射机有关参数的校核11 4.4.1.注射压力的校核11 4.4.2.模具闭合高度的校核11 4.4.3.开模行程校核11 4.4.4.推出机构的校核11 4.4.5.模架尺寸与注射机拉杆内间距校核12 5.浇注系统的设计浇注系统的设计 13 5.1主流道的作用13 5.2主流道设计要点13 5.3浇口设计15 6.成型零件的设计与计算模架的确定成型零件的设计与计算模架的确定 16 6.1.凹模的结构设计16 6.1.1.整体式凹模结构16 6.2.型芯的结构设计16 6.3.塑件的公差16 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） V 6.4型腔的径向尺寸与深度21 6.5型芯的径向尺寸与深度22 6.6模具型腔侧壁的确定22 7.模架的确定模架的确定 23 7.1.标准模架的选用要点23 7.2支承零部件的设计23 7.3合模导向机构的设计24 7.3.1.导向机构的作用有以下24 7.3.2.导柱结构的技术要求24 7.3.3.导套技术要求25 7.4推出机构的结构组成与分类25 7.4.1.推出机构的结构组成25 7.4.2.推出机构的分类25 7.4.3.推出机构的设计要求25 7.4.4.推出力的计算26 7.5.排气槽的设计26 7.6.其它零件的设计26 参考文献参考文献.27 致谢致谢.28 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 1 1.我国塑料模具的研究现状及展望 我国的塑料模具起步较晚，但发展很快，特别是近几年，无论在质量、技术和制 造能力上都有很大的发展，取得了很大的成绩。按产值计算，目前我国塑料模具产值 约占全部模具的左右。2006 年，在第十届中国国际模具技术和设备展览会上，温州31 市丰日模具厂的各类电器、开关、手机、汽配等注塑模具；精展精机有限公司的塑胶 模具零配件；东莞精宝模具配件厂的各种精密模具零配件都显示了其强大的优势。 CAD/CAE/CAM 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍；气体辅助注射成型技 术的使用更去趋成熟，不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些 厚壁塑料件的模具上成功的运用气辅技术，一些厂家还使用 CMOLD 气辅软件，取得 了良好效果；热流道技术更加广泛，近年来，热流道技术发展很快，热流道模具比例 不断提高；精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高；模具寿命不断提高。 塑料成型模具是应用得最为广泛的一类模具。近年来，我国塑料模行业有了长足 的进步。在大型塑料模方面，已能自行生产 34大屏幕彩电塑壳模具，6kg 大容量洗 衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整 体仪表板等的塑料模具。模具重量可达 10-20 吨。 在精密塑料模具方面，能生产多型腔小模数齿轮模具和 600 腔塑封模具，还能生产厚 度仅为 0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度 较高的塑料门窗挤出模等。在制造技 术方面，首先是采用 CAD/CAM 技术，用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要 手段，CAE 软件也得到应用。一般均采用内热式或外热式热流道装置。少数单位采用具 有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的浇口痕迹。气体辅助 注射技术已成功得到应用。在高效多色注射的应用和抽芯脱模机构的创新 设计方面， 也取得较大进展 。在精度方面，塑件的尺寸精度可达 IT6-7 级，分型面接触间隙为 0.02mm，模板的弹性变形为 0.05mm，型面的表面粗糙度为 Ra0.02-0.025m。塑料模 寿命已达 100 万次，但模具制造周期仍比国外长 2-4 倍，总体水平与国外比尚有较大 差距。 近年来，塑料成型加工机械和成型模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、 微型、精密、高寿命估整个模具产量中所占的比例越来越大。从模具设计和制造用度 看，模具的发展趋势可归纳为以下几方面： 加深理论研究 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 2 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已由经验设计阶段逐渐 向理论计算设计方面发展。尤其是挤出机头的设计，这使挤出制品产量和质量都得到 很大的提高。 高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具机构。如高效冷却以缩短成型周期；各种能 可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射模具等。高速自动 化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率、降低成本起了很大的作用。 大型、超小及高精度 由于塑料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、机械、电子、仪器等各工业领域。 于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型码具，为了满足这些要求，研制了各种高 强度、高硬度、高耐磨性且易加工、热变形小、导热性优异的制模材料。 革新模具制造工艺 为了更新产品花色和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性 的材料外，同时又重新简易制模工艺的研究。如采用低熔点有色金属合金浇铸或喷涂 制模；经铝粉或铁粉填充的环氧树脂以及聚氨酯弹性体制模，这大大缩短了模具的制 造周期，降低了成本。在模具制造工艺上，这缩短模具生产周期减少钳工手工操作的 工作量，在模具制造工艺上做了许多改进工作，特别异形型腔的加工，采用了各种仿 形机床、光控机床、数控机床、座标机床等。这不仅大大提供了机械加工的比重，而 且提高了加工精度。采用精密铸造、冷挤压、电加工等新工艺技术使模具型加工发生 了根本性的变革。 标准化 开展模具标准化工作，使模板导柱等通用零件标准化、商品化，以适应大规模地成 批地生产塑料模具。 专业化 此外，以一些特殊的研制品，研究了各种特殊结构的模具，低发泡制品挤出机头， 多层薄膜复合机头，双色注射模具等。模具标准化和专业化是缩短模具制造周期，降 低模具成本和重要手段。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 3 2.塑件工艺分析 2.1.模具工艺规程的编制 要求：该产品为 ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）所生产的玩具勺子产品， 按要求属于大批量生产。 2.1.1. 制品的工艺性分析 对制品的原材料分析:ABS 无毒、无味，外观呈象牙色半透明，或透明颗粒或粉状。 密度为 1.051.18g/cm ,收缩率为 0.4%0.9%,弹性模量值为 0.2Gpa,泊松比值为 3 0.394，吸湿性250。原料的价格便宜，原 料易得，常用于机械工业上制造零件。ABS 还可用于制造各种玩具，电子产品的外壳。 制品的结构，尺寸精度与表面质量分析：从结构上来看该零件是一个玩具勺子零 件，一端为勺子头部由直径为50 的半球体组成另一端为圆环形结构；该零件为轴对 称结构。在勺子的下部有一个加强筋，用于增加手柄的强度！从图可以看出玩具勺子 的最小壁厚为 1.5mm。 勺子零件图 图 2.1 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 4 2.1.2. 模塑方法选择及工艺流程的确定 由于 ABS 属于热塑性塑料，ABS 适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工 性好，如注塑、挤塑、吹塑、旋转成型、涂覆、发泡工艺、热成型等。由于现阶段只 有注塑机在这里因，此我们选用注塑成型加工工艺！ 成型特性（ABS） 、ABS 易吸水，使成型制品表面出现斑痕、云纹等缺陷。为此，成型加工前应 进行干燥处理。 、在正常条件下，壁厚熔料温度对收缩率影响极小。 、要求制品精度高时，模具温度可控制在 5060；要求制品光泽和耐热时，应 控制在 6080. 、ABS 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 、ABS 的表面黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口 形式。 2.1.3. 确定成型工艺 原料检验预热干燥添加着色剂后处理喷涂 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 5 3.模具的具体结构形式 3.1分型面及型腔 分开模具取出塑件的面称为分型面;注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的 位置，一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等，但也有将分型面作倾斜 的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工难，但型腔制造和制品脱模较易。有 合模对中锥面的分型面，分型面自然也是曲面。 选择分型面时，应考虑的基本原则： 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该 方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内 孔较小时，则对型芯的包紧力很小常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。 这时可将型芯和凹模的主要 部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属 嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。 保证制件的精度和外观要求 与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内 孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件 中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆 弧的转角处。 分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。 不妨碍制品脱模和抽芯。 在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧 孔。 有利于浇注系统的合理处置。 尽可能与料流的末端重合，以利于排气。 由产品的零件图综合以上几条原则可确定分型面在塑件的下部面积最大处。即有利于 模具的分型，有利于脱模且不会影响勺子的表面质量。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 6 确定型腔数量及排列方式 该零件为较复杂的图形，不适合用一模一腔，应选用一模多腔！经多次验证，一 模四腔最为合理。 模具型腔排布 图 3.1 模具型腔排布 图 3.2 如图 3.2 的排布则模具的型腔大小应该为 279.4mm279.4mm71mm=5529675.25 mm 。当如图 3.3 排布型腔时，模高宽长 3 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 7 具的型腔大小应该为334mm180mm71mm=4268520 mm 。为节省材料，高宽长 3 故选用第 2 种方案。 3.2具体结构形式 标准中规定，中小型模架的周界尺寸范围560mm900mm，还规定了其模架结构 型式为品种型号。 3.2.1. 中小型模架标准 (1)基本型 共分为 A1、 A2 、 A3 、 A4 标准模架 型 标准模架 型 1 A 2 A 标准模架 型 标准模架 型 3 A 4 A 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 8 该勺子工件是一个表面要求比较高的零件，为了不影响工件的表面质量，因而采 用侧浇口形式。采用单分型面。为了节省材料，最大的利用材料，我选择了一模四腔， 直线型排列，采用推件板推出形式。流道采用平衡式排列，浇口采用侧浇口形式，基 本确定某采用中小型标准型 A . 1 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 9 4.注射设备选择 4.1模具所需塑料熔体注射量 通过 Pro/E 对勺子零件进行进一步分析 V=+V浇+V飞 max n i i V 1 式中 V-模具中型腔和流道的最大容积（cm ） ； max 3 V -一个塑件的体积（cm ） ； i 3 V浇-浇注系统的体积（cm ） （取 0.2nv，查资料得） ； 3 V飞-飞边的体积（cm ） ，一般可以忽略 3 n-模具型腔数目 由 proe 建模质量分析的 塑件的体积： V 9.8360591e+03 mm =9836.0591mm =9.8360591cm i 333 塑件的质量： m =V =1.19.836=10.8196g 1i V=47.21308368 cm 47.2 cm max 33 浇注系统凝料及塑件的质量： M= 4m +V浇=19.475332008 g51.94 g 1 由上述计算可知勺子的体积为 9.8cm 。浇注系统凝料及塑件的质量为 51.94g 3 4.2塑件和流道凝料，在分型面上的投影面积及所需锁模力 A=nA1+A2=4x4091.1825+0.35x4x4091.1825=22092.3855mm 22092.39 mm 22 F F =KAP =1.2 x 22092.39 x25=662.77 KN sz型 A-塑件和流道凝料在分型面上的投影面积； A1-单个塑料在分型面上的投影面积； A2-流道凝料在分型面上的投影面积，根据查资料取 0.35n A; K-压力损耗系数，一般取 1.11.3，此处 K 取 1.2 F -模具所需的锁模力 s 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 10 P-塑料熔体对型腔的平均压力。对于一般黏度的制件，模具型腔压力为 型 2030MPa。此处 P取 25MPa。 型 4.3选择注射机型号: 根据上面计算得到的 M 和 Fm 值来选择一种注射机，注射机的最大注射量（额定 注射量 G）和额定锁模力 F 应满足 Gm/a= M/a=50.94 g/0.85=59.929411764705 g59.93g 式中 a注射系数，无定型塑料取 0.85， 结晶型塑料取 0.75。此处应取 0.85. F F =662.77 KN s 分析以上数据在塑料成型工艺与模具结构书选择 FL-120G 型号注射机，其主要技 术参数见下表： 表 4.1 注射机主要技术参数 最大理论注射容量/ cm3383锁模力/KN1200 螺杆直径/mm40拉杆内间距/mm 4103 70 注射压力/Mpa210移模行程/mm340 注射速率/(cm /s) 3 100最大模厚/mm360 塑化能力/(kg/h)29最小模厚/mm150 动定模板尺寸/mm 469 482 注射重量/g180 喷嘴球半径/mmR10喷嘴孔直径/mm3 顶出力/KN27.5顶出行程/mm80 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 11 4.4注射机有关参数的校核 4.4.1. 注射压力的校核 PKP =1.3140= 182N maxo 注射压力 P=210 N 满足要求 max P-注射机的额定注射压力（MPa） ； max P -注射成型时的所需的注射压力（Mpa） ，该零件所需的注射压力为 100140 o Mpa；K-安全系数，取 1.251.4. 4.4.2. 模具闭合高度的校核 HHH minmax 式中式中 H=150mm, H=360mm (见上表) minmax 而该套模具厚度 H=25+41+50+80+25=226mm，符合要求 式中 H模具闭合高度（mm） H注射剂允许安装的模具最大厚度（mm） ，H= H+L; maxmaxmin H注射剂允许安装的模具最小厚度（mm） ； min L 注射机调节螺母的可调长度（mm） 。 开模行程和推出机构的校核开模行程校核 4.4.3. 开模行程校核 HH1+H2+(510) 式中 H-注射机动模板的开模行程（mm） ，取 270mm H1-塑件推出行程（mm） ，取 68.4mm H2-包括流道凝料在内的塑件高度（mm） ，取 71mm 代值计算 符合要求 4.4.4. 推出机构的校核 该注塑机推出行程为 80mm，大于 H1=68.4mm， 符合要求 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 12 4.4.5. 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 该套模具模架的外形尺寸为 400mm250mm，而注塑机拉杆内间距为 410370mm, 符合要求 表 2.1 塑件的成型工艺参数确定 名称丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物 代号ABS类型螺杆式 吸水率% （24h） 0.20.4螺杆转速 （r/min） 3060 材料 密度 g/cm1.021.16 设备 喷嘴形式直通式 第一段150170喷嘴温度/180190 第二段180190模具温度/5070 料筒温度/ 第三段200210注射/s25 注射压力 /MPa 100140保压/s1560压力 保压压力 /MPa 6070冷却/s1560 方法红外线烘箱 时间 周期/s40140 温度/70 后处理 时间/h0.31 备注材料预热干燥0.5h以上 表 2.2 主要性能指标 收缩率%0.40.7拉伸弹性Pa5000 熔点/ /130160弯曲强度180 热变形温度/ /90108硬度97 抗拉屈服强度Pa8301030冲击强度kJ/m30 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 13 5.浇注系统的设计 5.1主流道的作用 主流道的模具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。浇口套是注射机喷嘴 在注射模具上的座垫，在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力同时由于浇口套 末端通过流道浇口与型腔相连接，所以也承受模具型腔压力的反作用力。为了防止浇 口套因喷嘴端部压力而被压入模具内，浇口套的结构上要增加台肩，并用螺钉紧固在 模板上，这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出。 5.2主流道设计要点 (1) 浇口套的内孔（主流道）呈圆锥形，锥度 2 6。若锥度过大会造成压力减 弱，流速减慢，塑料形成涡流，熔体前进时易混进空气，产生气孔；锥度过小，会使 阻力增大，热量损耗大，表面黏度上升，造成注射困难。 (2) 浇口套进口的直径 d 应比注射机喷嘴孔直径 d1 大 0.5mm。若等于或小 于注射机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注射压力下降，塑料冷 凝后，脱模困难。 (3) 浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角 r，一般为 0.53mm。 (4) 浇口套与注射机喷在接触处球面的圆弧度必须吻合。设球面浇口套球面半径为 SR，注射机球面半径为 r， 其关系式如下： SRSR (12)mm 1 浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大，接触时圆弧度吻合的好。 (5) 浇口套长度（主流道长度）应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和 热量损失。 (6) 浇口套锥度内壁表面粗糙度为 Ra1.6Ra0.8m,保证料流顺利，易脱模。 (7) 浇口套不能制成拼块结构，以免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。 (8) 浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分型面上，否则会造 成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。 (9) 浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量，要 考虑冷却措施。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 14 根据所选注射机，则主流道小端尺寸为 .主流道为圆锥形，其锥度 =3，内壁表面粗糙度为 Ra=0.8m。 .为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接处设计成半球型的凹坑， 其半径 SR=SR +1.5mm=11.5mm， 1 其小端直径 d=d +1mm=4mm 1 ，主流道大端直径 D=d+2Ltana8.6 mm （半锥角 a 为 12 ，取 a=2 ）球面凹坑深取 4mm。 .为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径为 2mm。 .主流道长度取 66mm 主流道的凝料体积： V=2147.7mm 主 )( 3 14 . 3 22 RrrRL)2525(66 3 14 . 3 22 3 .主流道浇口套的形式： 主流道浇口套为标准件，可以选购。主流道小端入口处与注塑机喷嘴反复接触容 易磨损，对材料要求较为严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设 计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸和更换。同时 也便于选用优质钢材进行单独加工热处理。此处采用 T8A 热处理，淬火表面硬度为 5055HRC。 .分流道设计 分流道可开设在动、定模分型面的两侧或其中任意一侧。设计要求其截面形状应 尽量使其比表面积（流道表面积与其体积之比）小，目的是在温度较高的塑料熔体和 温度相对较低的模具之间提供较小的接触面积，以减小热量损失。分流道大多设置在 分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U 形、半圆形及矩形等。 .分流道的分部形式 在设计时应尽量减少流道内的压力损失，并尽可能的避免熔体温度降低，同时还 要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此才用平衡式分流道。 分流道的长度 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 15 由于分流道设计简单，根据工件的结构设计，分流道单边长度取 57mm。 .分流道的直径 圆形截面的比表面积最小因此取截面为圆（直径为 5mm）的流道。 .分流道的截面积 A= 分 22 78.5mm514 . 3 .凝料的体积 3 8949mm57278.52* 分分分 LAV .分流道的表面粗糙度值 分流道的表面不要求太光洁，表面粗糙度值取 Ra=1.75m，这可以增加对外层塑 料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。但表壁不 得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。 5.3浇口设计 由于工件表面粗糙度要求不高，可用侧浇口，截面形状简单、益于加工和修模。 浇口套 图 3.3 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 16 6.成型零件的设计与计算模架的确定 6.1.凹模的结构设计 凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合 式两种结构形式。 6.1.1.整体式凹模结构 整体式凹模结构是在整块金属模板上加工而成的，其特点： 优：牢固、不易变形不会使塑件产生拼接线痕迹。 缺：整体式型腔加工困难，热处理不方便，所以其常用于形状简单的中、小型模 具上。 6.2.型芯的结构设计 成型零件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸，例如型腔和型芯的径向尺 寸、深度和高度尺寸、孔间距离尺寸、孔或凸台至某成型表而的距离尺寸、螺纹成型 零件的径向尺寸和螺距尺寸等。 成型零件的工作尺寸直接对应塑件的形状与尺寸。计算成型零部件工作尺寸要考 虑的要素 (1)塑件的收缩率波动 s (2)模具成型零件的制造误差 z (3)模具成型零件的磨损 c (4)模具安装配合误差 j (5)成型时飞边的误差 f 鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本身精度也难以达到高精度，为了 计算简便，规定： 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 17 6.3.塑件的公差 塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“” ，制品叫做腔 尺寸公差取正值“” ，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进 行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即取/2。模具制造公差 实践证明，模具制造公差可取塑件公差的，即 z=，现取。而且 3 1 6 1 ) 6 1 3 1 ( 3 按成型加工过程中的增减趋向取“+” 、 “-”符号，型腔尺寸不断增大，则取“+z”, 型芯尺寸不断减小则取“-z” ，中心距尺寸取“” 。 2 z 模具的磨损量 实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的 1/6，对于大型塑 件则取以下。另外对于型腔底面（或型芯端面） ，因为脱模方向垂直，故磨损量 6 c=0。 塑件的收缩率 塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。 =（1% + 3%）/ 2 = 2% 2 minmax SS S Smax、Smin 由课本附录 B 查得 Smax=3%、Smin=1% 模具在分型面上的合模间隙 由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定 的间隙。一般当模具分型的平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。 飞边厚度一般应小于是 0.020.1mm。 塑料产品的尺寸公差定义标准是关系到塑料件整体制造水平的一个基础标准。因 此就目前广泛使用的 GB/T14486-1993 进行分析。 GB/T 14486-1993，是专门针对注射塑料制品的尺寸公差较为合理的标准。它根据 材料的收缩特性，将公差分成 7 个等级。可以分别选择高精度，一般精度和未注公差 尺寸。并且根据制品在模具中受到的限制，分为 a、b 两类公差数值。对于基本尺寸的 分段，完全采用 GB/T1800-1998 的分段原则，采用 R10、R20 优先数系。在 GB/T 14486 公差的标注上，对于有公差要求的等级，标注允许偏差，设计者可以根据需要选 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 18 择上下偏差。对于未注公差的尺寸，采用双向等值偏差。但是，此标准缺少 500mm 以 上尺寸时的公差。并且，在公差数值较大时，分为 a、b 两类的意义不大。 下表列出了基本尺寸在 0500mm 时，GB/T14486 的 7 个等级精度（a 类）与某企 业的塑件件公差大小（H 曲线） 。从中可以看到，此企业的公差精度等级基本上相当于 GB/T14486 的 45 级精度。以改性 PP 材料为例来说，在 GB/T14486 中，高精度推荐 模具公差 图 6.1 为 3 级精度，一般精度推荐为 4 级精度，未注明公差尺寸推荐为 6 级精度。这在实际 生产中也得到了大量的印证。而 H 曲线显然是跨越了好几个精度等级。作为未注公差， 精度要求较高，如果此标准为需要标注的公差做参照，又低于一般精度。 对于 500mm 以上的尺寸，GB/T14486-1993 并没有定义。目前，塑料件尺寸大于 500mm 的不在少数，以后大尺寸的塑料制品也将越来越多。这些制品也应该有一个合 适的精度要求。下图中 H 曲线依然是此公司的精度要求，可以看到，大于 500mm 以上 的尺寸仅仅有 3 个区间。以 12002000mm 尺寸来说，公差均为 6mm，这对于改性 PP 材料来说，精度相当于 GB/T14486 中 500mm 尺寸的未注公差等级。在生产上来看， 1200mm 的制品，精度在 6mm 是正常水平，但是 2000mm 的尺寸精度控制在 6mm 已 经要求比较高。大尺寸的制品，材料的收缩特性、收缩稳定性和结构特性对于尺寸公 差和尺寸稳定性的影响非常大。因此公差的合理定义非常重要。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 19 模具公差 图 6.2 500mm 以上的不同精度尺寸公差。并不是不能定义。采用回归分析模型并结合实 际产品测定数据，可以制定合理的公差范围。下面是我根据这一原理得到的数据图。 0500mm 采用 GB 数据。5002000mm 是我制定的尺寸公差。参考国标，采用了 7 级公差等级。根据 R20 优先数系确定分段区间，并将所有精度同图比较。 对于吹塑件而言。一般来说，吹塑件公差比注射件公差低 12 个等级是可取的， 但是最低精度等级不能低于 7 级精度。同时仅仅分为标注公差和未注明公差即可。 对于中常用的 PE 材料制备的吹塑件，可以比注塑件公差低 1 个等级。PE 吹塑件 的标注公差推荐为 6 级精度（b 类） ，未注明公差尺寸推荐为 7 级精度（b 类） 。 一般来说，制品尺寸的精度在某一范围内是最好控制的，过大的尺寸和过小的尺 寸，精度等级需要下降。对于塑料件来说，尺寸增加，特别是在 500mm 以上时，一般 精度呈下降趋势。 下表附录我设计的塑料制品公差要求。MT1 和 MT2 精度，当公差数值大于 2.00mm 以上时，a、b 两类公差统一。对于 MT3MT7 精度，当公差数值大于 4.00mm 以上时，a、b 两类公差统一。在这 7 级精度中，MT1 一般只有在制造精密塑件时采用， 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 20 尺寸大于 500mm 时不推荐采用此精度等级。MT2MT4 为常用公差，根据不同材料选 用。MT5MT7 是低精度公差，推荐无公差要求尺寸或者吹塑产品等选用。 另外，常用的塑件标准还有 DIN16901 等。这里就不再涉及了。还有就是材料的分 类，这一点在 GB/T 14486 里面也有分类，可以去参考一下。不过最好还是测定一下收 缩率。 附录 公差数值表 表 6.1 模具公差表 基本尺寸 大 于 03610141824304050 公差 等级 公 差 种 类 到361014182430405065 A0.070.080.100.110.120.130.150.160.180.20MT1 B0.140.160.200.210.220.230.250.260.280.30 A0.100.120.140.160.180.200.220.240.260.30MT2 B0.200.220.240.260.280.300.320.340.360.40 A0.120.140.180.200.220.260.280.320.360.40MT3 B0.320.340.380.400.420.460.480.520.560.60 A0.160.200.240.280.300.340.380.420.460.48MT4 B0.360.400.440.480.500.540.580.620.680.76 A0.200.240.280.340.380.420.480.560.640.74MT5 B0.400.440.480.540.580.640.680.760.840.94 A0.260.320.400.480.540.620.700.800.941.10MT6 B0.460.520.600.680.740.820.901.001.141.32 A0.380.480.580.680.760.881.001.141.321.54MT7 B0.580.680.780.880.961.081.201.341.521.74 基本尺寸公差 等级 公差 种类大于6580100120140160180200225250 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 21 到80100120140160180200225250280 A0.230.260.290.330.360.390.420.450.490.54MT1 B0.330.360.390.430.450.490.520.560.590.64 A0.340.380.420.460.500.540.600.660.700.76MT2 B0.440.480.520.560.600.640.700.760.800.86 A0.460.520.580.660.720.780.860.921.001.10MT3 B0.660.720.780.860.920.981.061.121.201.30 A0.640.720.840.941.041.141.241.361.481.62MT4 B0.840.921.041.141.241.341.441.561.681.82 A0.861.101.161.301.451.601.761.942.102.30MT5 B1.061.301.361.501.662.802.962.142.302.50 A1.281.481.721.962.202.402.602.903.203.50MT6 B1.481.681.922.162.402.602.803.103.403.70 A1.802.102.402.803.103.403.70MT7 B2.002.302.603.003.303.603.90 4.104.504.90 该产品选用的材料是 ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物） ，查课本表 1-14 知，该材料标注公 差尺寸 一般精度为 MT3，未注公差尺寸为 MT5 6.4型腔的径向尺寸与深度 根据公式 ： 式中在上面的公差数值表可查得 LM= z SLS 0 4 3 )1( 小头径向尺寸 D1m= z SDD 011 ) 4 3 ( 型腔深度尺寸计算 根据公式 ： HM= z S 0 S 3 2 )1 (H 型腔图： 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 22 模具型腔 图 6.4 6.5型芯的径向尺寸与深度 径向公式尺寸 ： M= l 0 4 3 )1 ( z SlS 型芯高度尺寸： 2M= h 0 3 2 )1 ( z ShS 型芯图： 模具型芯 图 6.5 6.6模具型腔侧壁的确定 模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，用具有足够的强度和刚度。但 是对型腔的壁厚做出精确的力学计算是非常困难的，一般在工厂中经常用经验数据对 型腔壁厚进行简化设计。根据课本塑料成型工艺与模具设计查表得数值壁厚 s=20mm 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 23 7.模架的确定 标准中规定，中小型模架的周界尺寸范围560mm900mm，还规定了其模架结 构型式为品种型号。 7.1.标准模架的选用要点 （1）模架厚度 H 和注射机的闭合距离 L （2）开模行程与定、动模分开的间距与推出塑件所需行程之间的尺寸关系 （3）选用的模架在注射机上的安装 （4）选用模架应符合塑件及其成型工艺的技术要求 根据型腔的布局可看出，型腔分布尺寸为为 334mmx180mm，有根据型腔侧壁最 小壁厚为 20mm，再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占据的位置和采用推件板推 出等各方面的问题，由塑料成型工艺与模具结构书确定选用 A1 型、模架尺寸为 400mm250mm 的标准模架，即可符合要求 7.2支承零部件的设计 表 7.1 动模支撑板厚度 塑件在分型面上的投影面积/cm支撑模板厚度/mm 20040 A 板是定模板，里面镶嵌着型腔，型腔高 8mm，长 400mm，宽 250mm。因此 A 板厚 31mm B 板是动模座， 里面镶嵌着型芯，型芯高 26mm，长 400，宽 250mm。因此 B 板 厚 40mm。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 24 C 板是垫块，长 250mm，宽 58，高 90mm。 7.3合模导向机构的设计 7.3.1. 导向机构的作用有以下 1） 可保证动模和定模的精确合模，合模时，先由导向机构导向，凸模和凹模再合模， 可避免凸凹模发生碰撞而损坏。从而保证生产出的每个勺子零件都是合格产品。 2） 由于勺子的形状不对称，所以腔内的熔体对型腔壁的作用力也不一样，这时导向 机构可承受一定的侧压力。 3） 由于导向机构的导向功能强，合模时先行使导向机构结合，所以保证了凸模和凹 模的相对位置的准确性。 4）由于有导向机构导向使之合模、导柱和导套可起到缓冲作用，使合模运动保证平 稳。 7.3.2. 导柱结构的技术要求 1 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 812mm，以免出现导柱未导正方向而 型芯先进入型腔的情况。 2 形状 导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱能顺利地进入导向孔。由于半球形加工困 难，所以导柱前端形式以锥台形为多。 3 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用 20 钢(经表面渗碳 淬火处理)或者 T8 、T10 钢(经淬火处理)，硬度为 5055HRC。导柱固定部分的表面 粗糙度为 Ra=o.8um，导向部分的表面粗糙度为 Ra、 4 量及布置 导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证 模具强度(导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的 1-1.5 倍)。 南京