塑料模-毕业论文设计说明书.doc

南京工程学院毕业设计说明书（论文）目录1.绪论11.1课题背景与意义11.2塑料模具的发展与应用11.3课题设计概论32.塑料成型工艺分析42.1任务及要求42.2塑件原材料的成型特性分析52.3塑件的结构工艺性分析53.成型设备的初选73.1初选注射机73.2确定成型设备84.分型面的选择与浇注系统设计94.1确定型腔数目及其排列方式94.2分型面的设计104.3排气系统设计114.4浇注系统设计124.5冷却系统设计205.主要零部件的设计215.1成型零部件的结构设计215.2成型零部件的工作尺寸计算225.3成型零部件的强度与刚度计算255.4标准模架的选择315.5支撑零部件的设计316.推出机构的设计356.1推出机构的结构组成与分类352. 推出机构的确定373.推出力的计算377.侧向分型与抽芯机构397.1侧向分型与抽芯机构的分类及组成397.2.确定抽芯力与抽芯距417.3斜导柱侧向分型与抽芯机构的设计428.成型设备的校核计算438.1最大注射量的校核438.2注射压力的校核438.3锁模力的校核448.4安装尺寸的校核448.5推出机构的校核448.6开模行程的校核45结论46参考文献47致 谢48481.绪论1.1课题背景与意义 当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。由于计算机技术的发展，数控机床已经研制了3、4、5、6坐标轴的数控机床，现在世界许多工业化发达国家已经广泛应用数控机床，其产量和应用程度已经为衡量一个国家工业化程度和技术水平的重要标志之一。我国从1958年开始研制数控机床，到20世纪60年代末和70年代初，建议的数控线切割机床已在生产中广泛使用。80年代初，我国引进了国外先进的数控技术，是我国数控机床在质量和性能上都有了很大提高。从90年代起，我国已向高档数控机床方向发展。随着微电子技术、计算机技术、自动控制技术、传感器、检测技术和精密机加工技术的告诉发展，数控机床在技术上的更新换代周期越来越短；另外，随着社会对机械产品的种类、形状、结构及加工质量的多样化的需求增强，人们希望生产一种适应性更强、范围可以随时调整、柔性更大的新系统柔性制造系统。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。现代数控机床是机电一体化的典型产品，是新一代生产技术、计算机集成制造系统等的技术集合。现代数控机床的发展趋向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、复合化、智能化和开放式结构。主要发展动向是研制开发软、硬件都具有开放式结构的智能化全功能通用数控装置。1.2数控的发展与应用数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：1.高速、高精加工技术及装备的新趋势：效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。2.智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。1.3课题设计概论1.本课题设计目标课题设计是数控加工与模具课程中的最后一个环节，也是对学生数控加工与实践的训练。其目的为：（1）巩固和升华所学课程的知识。（2）培养实际操练与数控加工的能力。（3）树立正确的加工理念。2.本课题设计的内容本课题是对壳体零件的数控加工，其要求如下：（1）绘制壳体零件的立体视图（2）运用数控加工编写零件的加工程序（3）编写设计论文1份3.课程设计的注意事项（1）正确掌握数控编程的方法（2）学会优化设计方案（3）讲究和提高工作效率2.数控加工工艺分析2.1任务及要求1产品名称：基于UG的壳体零件的数控加工与编程2材料：铝制合金3数量：中批量生产 4制品图样 如图2.1所示5尺寸：图2.1所示图2.1零件产品样图2.2塑件原材料的成型特性分析ABS是聚苯乙烯的改性产品，是目前产量最大、应用最广的工程塑料。ABS是不透明非结晶型聚合物，无毒、无味，密度为1.021.05g/。ABS具有突出的力学性能，坚固、坚韧、坚硬；具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；具有较好的尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好的光泽，经过调色可配成任何颜色，表面可镀铬。其缺点是耐热性差，连续工作温度为70左右，热变形温度为93左右，但热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高；耐候性差，在紫外线的作用下易变硬发脆。ABS可采用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型方法使用ABS注射成形塑料制品时，由于其熔体黏度较高，所需的注射成型压力较高，因此塑件对型芯的包紧力较大，故塑件应采用较大的脱模斜度。另外熔体黏度较高，使ABS制品易产生熔接痕，所以模具设计时应减少浇注系统对料流的阻力。ABS易吸水，成形加工前应进行干燥处理。在正常的成形条件下，ABS制品的尺寸稳定性好。查有关手册得到ABS塑料的成型工艺参数如下:密度 1.011.04g/；收缩率 0.3%0.8%；预热温度 8085，预热时间 1-2h；料筒温度 后段150170，中段165180，前段180200；模具温度 5080； 注射压力 60100MPa；成型时间 注射时间2090s，高压时间05s,冷却时间20150s。2.3塑件的结构工艺性分析 1塑件的尺寸精度分析该塑件需标注公差的尺寸有18 0.12、300.14，属于一般精度要求，其他尺寸均为未标注公差的自由尺寸，可按MT5查取公差。下表2.2所列为塑件主要尺寸的公差要求。表2.2塑件主要尺寸的公差要求部位尺寸尺寸公差部位尺寸尺寸公差外形尺寸120孔尺寸804020孔间距尺寸10622230内形尺寸384876841162塑件的表面质量分析 该塑件要求外观光洁、色彩艳丽，不允许有成型斑点和熔接痕，Ra为0.4，而内表面无特殊要求。3塑件的结构工艺性分析从图纸看，该塑件外形为四方壳罩，圆角过渡且无尖角存在，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。塑件型腔较大，有尺寸不等的孔。内部有四个均匀分布的加强肋，可增加塑件的强度，减小塑件变形。肋的侧壁设有1左右的斜度，底部等处有R0.5的圆角过渡。在塑件的一侧有两个12的孔，另一侧内部有内凸，要求考虑侧向分型抽芯装置。为使塑件顺利脱模，可在塑件内部及加强肋处增设12的拔模斜度。3.成型设备的初选3.1初选注射机1计算塑件体积或重量通过上面的零件三视图可以获得矩形上壳罩的体积V=45.9ABS的密度为=1.03g/，所以塑件的质量=V=1.0345.9=47.3g。2根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目由于该塑件两侧面分别有侧孔和内凸，加上塑件尺寸有一般精度要求，外表面有高光洁要求，不易采用太多型腔数目，所以考虑采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧，一方便侧抽实现、浇口排列和模具的平衡。3确定注射成型的工艺参数根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，如下表3.1所示。表3.1塑件的注射成型工艺参数工艺参数内容工艺参数内容预热和干燥温度8090成型时间/s注射时间35 时间2h保压时间1530 料筒温度/ 后段180200冷却时间1530中段210230总周期4070前段200210螺杆转数/（r/min）3060喷嘴温度/ 180190后处理方法红外线灯烘箱模具温度/ 6080温度/70注射压力/MPa7090时间h243确定模具温度及冷却方式ABS为非结晶型塑料，流动性中等，壁厚一般，因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产率。所以模具应考虑采用适当的循环水冷，成型模具温度控制在6080。3.2确定成型设备由于塑件采用注射成型加工，使用一模两腔分布，因此可计算出一次注射成型过程中所用塑料量为: W =+=247.3+47.320=104.06g。根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选SZY-300型螺杆式注射机。记录下SZY-300型螺杆注射机的主要技术参数，如下表3.2所示。 表3.2 SZY-300型注射机的主要参数序号 主要技术参数项目参数数值1最大注射量/3202注射压力/MPa1253锁模力/KN14004动定模模板最大安装尺寸/（mmmm）5206205最大模具厚度/mm3556最小模具厚度/mm1307最大开模行程/mm3408喷嘴前端球面半径/mm129喷嘴孔直径/mm410定位圈直径/mm1254.分型面的选择与浇注系统设计4.1确定型腔数目及其排列方式塑件的形状较简单，质量较小，生产批量较大。所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件侧面有12mm的圆孔，需要侧向抽型，所以模具采用一模二腔、平衡布置。这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本低。其排列方式如下图4.1所示。图4.1型腔的排列方式4.2分型面的设计塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型面本课题中塑件的分型面有多种选择，为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件外形的最大处。如下图4.2所示，在满足该原则的方案中，方案A的塑件开模后留在定模一侧，塑件不易取出，顶出机构设计复杂；方案B的侧向抽芯滑块可安放在动模，实现侧抽机构简单，但会产生影响塑件外观的飞边，且飞边不易清除；方案C不但保证了塑件取出方便，且毛刺飞边的清除也比较容易，因此选择方案C。 A B C 图4.2主分型面的选择方案4.3排气系统设计为了使塑料熔体顺利充填模具型腔，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在诚信过程中产生的低分子挥发气体顺利地排除模外。如果型腔内因各种原因所产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、凹陷、熔接不牢、表面轮廓不清晰等缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度。注射模通常采用以下3种排气方式，利用配合间隙排气；在分型面上开设排气槽；利用排气塞排气。而在分型面上开设排气槽是注射模排气的主要方式。分型面上开设排气槽的形状与尺寸如下图4.3所示。图A为了离开型腔58mm后设计成开放的燕尾式，以便排气顺利、通畅；图B的形式是为了防止排气槽对着操作工人注射时，熔料从排气槽喷出而引发人身事故，因此将排气槽设计成离型腔58mm后拐弯的形式，这样能降低熔料溢出的动能，同时在拐弯后在适当增加排气槽深度。图4.3分型面上的排气槽塑料品种深度h塑料品种深度h聚乙烯（PE）0.02聚酰胺（PA）0.01聚丙烯（PP）0.010.02聚碳酸酯（PC）0.010.03聚苯乙烯（PS）0.02聚甲醛（POM）0.010.03ABS0.03丙烯酸共聚物0.03图4.4分型面上的排气槽深度4.4浇注系统设计浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。考虑到塑件的外观要求较高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置、ABS对剪切速率较为敏感等因素，浇口采用方便加工修整、凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两块板模，模具制造成本比较容易控制在合理范围内。浇注系统的设计如下图4.5所示图。图4.5浇注系统的设计1.主流道设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。主流道通常设计在模具的浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，锥角为26，流道的表面粗糙度Ra0.8m。计算其大端直径约为10mm；为了避免模内的高压塑料产生过大的反压力，配合段直径D不宜过大，取D=25mm；同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为了补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm；浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R=3mm，以免淬火开裂和应力集中。浇口套与模板间配合采用H7/m6的过渡配合。浇口套定位圈采用H9/f9的配合。定位圈在模具安装调试时插入注射机固定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经过热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如下图4.6所示。图4.6浇口套与定位圈的设计查资料得到SYZ-300型注射机与喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端面球面半径=12mm，喷嘴孔直径，定位圈直径为为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为： ，。因此，取主流道球面半径SR=14mm（取标准值），主流道的小端直径d=4.5mm。定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得SYZ-300型螺杆式注射机的定位圈直径为125mm，一般定位圈高出定模座板510mm。2.分流道的设计分流道是主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。 分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡的分配到各个型腔。设计时应尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。分流道的形状与尺寸 分流道开设在动、定模分型面的两侧或任意一侧，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，使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，以减少热量损失。通常分流道的截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等几种形式，如下图4.7所示。其中圆形截面的比表面积最小，但需开设在分型面的两侧，制造时一定要注意模板上两部分形状队中吻合；梯形及U形截面分流道加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式；半圆形截面分流道需用球头铣刀加工，其比表面积比梯形和U形截面分流道略大；矩形截面分流道因其比表面积较大，且流动阻力也大，故在设计中不常采用。图4.7分流道的截面形状分流道截面尺寸视塑料品种、塑件尺寸、 成型工艺条件以及流道的长度等因素来确定。对流动性较好的尼龙、聚乙烯、聚丙烯等塑料，圆形截面的分流道在长度很短时，直径可小到2mm；对流动性较差的聚碳酸酯、聚砜等可大致10mm；对于大多数塑料，分流道截面直径常去取56mm。本课题设计中分流道的截面形状选择梯形截面分流道，梯形截面分流道的尺寸可按以下公式确定 式中 b一梯形大底边宽度，mm； m一塑件的质量，g； L一分流道的长度，mm； h一梯形的高度，mm。在这里b取9mm，所以h=6mm分流道的长度根据型腔在分型面上的排布情况，分流道可以分为一次分流道、二次分流道甚至三次分流道。分流道的长度应尽可能短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和降低能耗。下图4.8所示为分流道长度的设计参数尺寸，其中L1=610mm，L2=36mm，L3=610mm，L的尺寸已由上式算出L=116mm。 图4.8分流道的长度尺寸分流道在分型面上的布置形式 分流道的布置形式与型腔的排列形式相一致，遵循排列尽量紧凑，缩小模板尺寸；尽量使流程短，对称布置，使涨模力的中心与注射机锁模力的中心相一致的原则。分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般Ra取1.6左右，这可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。本案例中采用U形断面分流道，在一块模板上，切削加工容易实现，且比表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。查有关经验表格得ABS的分流道推荐直径为4.89.5mm，取7mm，据此，该模具的分流道设计如下图4.9所示。图4.9分流道的设计3.浇口设计浇口是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好高质量地注射成型。按浇口截面尺寸大小的结构特点，浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两大类。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体产生突变的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，获得理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔。对于多型腔模具，调节浇口的尺寸，还可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的，提高塑件的均一质量。另外，限制性浇口还起着较早固化，防止型腔中熔体倒流的作用。非限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最大的部位，它主要对大中型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。本课题中根据塑件外观要求及型腔分布情况，选用如下图4.4.6所示的侧浇口。从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。 4.10 侧浇口的形式侧浇口国外称为标准浇口，侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或者外侧充填模具型腔，起截面形状多为矩形，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这种浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修正方便，因此它是应用较广泛的一种浇口形式，普遍使用与中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性强。由于浇口截面小，去除浇口较容易，且不留明显痕接。侧浇口宽度和侧浇口深度尺寸计算的经验公式如下： b= t=（0.60.9）式中 b侧浇口的宽度，mm； A塑件外侧表面面积，； t侧浇口深度，mm； 侧浇口处塑件的壁厚，mm。上图侧浇口的形式图中，L1取2.03.0mm，取L1=2.5mm；L=（0.60.9）+b/2，取L=2mm；浇口深度一般取t=0.52.0mm，故取t=1.0mm；浇口宽度 b= mm，故取b=4mm。4.冷料穴设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。多型腔模具模具冷料穴在分型面的设置形式如下图4.11所示。 图4.11多型腔模具分型面上的冷料穴1.型腔；2.浇口；3、6.冷料穴；4.三次分流道；5.二次分流道；7.一次分流道冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔注入型腔，既影响熔体充填的速度，又影响成型塑件的质量。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流凝料从定模浇口套处被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料以其推出模外。主流道拉杆，是推杆形式的拉料杆，固定在推杆固定板上，其中Z字形拉料杆是其典型结构为本课题所选择的，如下图4.12中所示，工作时依靠Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套，推出时，推出机构带动拉料杆将主流道凝料推出模外，推出后由于钩子的方向性而不能自动脱落，需要人工取出。 图4.12主流道冷料穴和拉料杆的形式4.5冷却系统设计本课题中冷却方式选择水冷却，凹模冷却水道采用环绕型型腔布置的两层式冷却回路，水道开设时要避开安装在定模上的小型芯及侧向抽芯滑快；大型芯冷却采用隔板式管道冷却，在型芯上开设两个空，孔内插上纵向隔板，与开在动模支撑板上的横向管路想成循环冷却回路，冷却通路的设计如下图4.13所示。图4.13冷却通路设计5.主要零部件的设计5.1成型零部件的结构设计成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。该塑件的材料为ABS工程塑料，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还要进行热处理以使其具备5055HRC的硬度。1凹模（型腔）设计采用组合式凹模，放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修方面考虑。如下图5.1所示。图5.1组合式凹模结构2.凹模（型芯）设计型芯结构设计也采用组合式，可节省贵重模具钢，减少加工工作量。成型塑件内壁的大型芯装在动模板上，成型242.5、12孔的小型芯装在定模板上，方便型芯的制作安装、塑件的飞边去除以及塑件内部冷却水道的排布。如下图5.2所示。图5.2组合式凸模结构5.2成型零部件的工作尺寸计算1.计算成型零部件工作尺寸要考虑的要素成型零件工作尺寸指直接用来构成塑件型面的尺寸，如型腔和型芯的径向尺寸、深度和高度尺寸、孔间尺寸、孔或凸台至某成型表面的距离尺寸、螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺寸等。2.塑件的收缩率波动塑件成型后的收缩率变化与塑件的品种、塑件的形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件、模具的结构等因素有关，所以确定准确的收缩率是很难的。工艺条件、塑料批号发生的变化会造成塑件收缩率的波动，其塑料收缩率波动误差为 式中 一 塑料收缩率波动误差； 一塑料的最大收缩率； 一塑料的最小收缩率； 一塑件的基本尺寸，实际收缩率与计算收缩率会有误差，按照一般的要求，塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的1/3。3.模具成型零件的制造误差模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。模具成型零件的制造精度越低，塑件尺寸精度就越低。一般成型零件工作尺寸制造公差值 取塑件公差值的1/31/4或取IT7IT8级作为制造公差。4.模具成型零件的磨损模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、脱模时与塑件的摩擦、成型过程中可能产生的腐蚀气体的锈蚀以及由于以上原因造成的模具成型零件表面粗造度值提高而要求从新抛光等，均造成模具成型零件尺寸的变化，型腔的尺寸会变大，型芯的尺寸会减小。5.模具安装配合的误差模具的成型零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。如型芯按间隙配合安装安装在模具内，塑件孔的位置误差要受到 配合间隙值的影响；若采用过盈配合，则不存在此误差。模具安装配合间隙的变化而引起塑件的尺寸误差用 来表示。6.塑件的总误差综上所述，塑件在成型过程中产生的最大尺寸误差应该是上述各种误差的总和，即式中 一塑件的成型误差； 一模具成型零件的制造公差； 一塑料收缩率波动而引起的塑件尺寸误差； 一模具成型零件的磨损引起的误差； 一模具成型零件的配合间隙引起的误差 一模具装配引起的误差。塑件的成型误差应小于塑件的公差值，即 7.考虑塑件尺寸和精度的原则在一般情况下，塑料收缩率波动、成型零件的制造公差和长兴零件的磨损是影响塑件尺寸和精度的只要原因。对于大型塑件，其塑料收缩率对塑件的尺寸公差影响最大，应稳定成型工艺条件，并选择波动较小的塑料来减小塑件的成型误差；对于中、小型塑件，成型零件的制造公差及磨损对塑件的尺寸公差影响最大，应提高模具精度等级和减小磨损来减小塑件的成型误差。 8.成形零件的成型尺寸本课题中塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得ABS的收缩率为0.40.7，故平均收缩率，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取，成型零件尺寸计算如下表5.3所示。表5.3成型零件尺寸计算 5.3成型零部件的强度与刚度计算1.成型零部件刚度和强度计算时考虑的因素塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，理论分析和实践表明，大尺寸型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔应以满足刚度条件为准（即型腔的弹性变形不超过允许变形量（）；而对于小尺寸的型腔，强度不足是主要矛盾，型腔应以满足强度条件为准（即型腔在各种受力形式下的应力值不得超过模具材料的许用压力（ ）。强度不足，会使模具发生塑性变形，甚至破碎，因此，强度计算的条件是满足受力状态下的许用应力。而刚度不足，导致型腔尺寸扩大，其结果会使注射时产生溢料现象，会使塑件的精度降低或脱模困难。刚度计算的条件可以从以下几个方面来考虑：防止溢料当高压熔体注入型腔时，型腔的某些配合面产生间隙，间隙过大则会产生溢料，如下图所示。在不产生溢料的前提下，将允许的最大间隙值作为型腔的刚度条件。各种塑料的最大不溢料间隙值如下表5.4。图5.4型腔弹性变形与溢料的产生表5.4部分塑料不发生溢料的间隙黏度特性塑料 品种允许变形值低黏度塑料尼龙（PA）、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)中黏度塑料聚苯乙烯(PS)、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高黏度塑料聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSF)、聚苯醛(PPO)保证尺寸精度当塑件要求整体或部分有较高精度要求时，模具就必须要有好的刚度，以保证塑料熔体在注入型腔时不产生过大的弹性变形。下表5.5为保证塑件尺寸精度的刚度条件的经验公式。 表5.5保证塑件尺寸精度值塑件尺寸经验公式保证塑件顺利脱模如果凹模的刚度不足，在熔体高压作用下会产生过大的弹性变形，当变形量超过塑件的收缩量时，塑件被静静包住而难以脱模，强制顶出易使塑件划伤或破裂，因此型腔的允许弹性变形量应小于塑件壁厚的收缩值，即 式中 一保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量； t 一塑件壁厚； S一塑料的平均收缩率。上述要求在设计模具时，以这些条件中最苛刻的（即允许的最小变形量）为设计标准。2.型腔侧壁和底板厚度的计算对凹模的侧壁厚和底板的厚度作精确的力学计算是相当困难的，一般在工程设计上采用下表5.6所列的计算公式来近似的计算凹模的侧壁厚和底板厚度。表5.6凹模的侧壁厚和底板的厚度的计算公式类型图 部位按强度计算按刚度计算 矩矩形型腔凹模整整体式侧壁当时，当时，底板组组合式组侧壁底板本模具的凹模采用的是整体嵌入式，因此可用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚度S和型腔底板厚度T，如下图5.7所示。图5.7整体式矩形型腔上图中l为型腔长度，取值为120mm；b为型腔宽度，取值为80mm；h为型腔深度，取值为40mm；T为型腔底板厚度，mm；S为型腔侧壁厚度，mm；L为模板长度，mm；B为模板宽度，mm。所以型腔侧壁厚度S的计算为按刚度条件计算 式中 c一由决定的系数，查系数表得c=0.93； P一型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的2550，p取30Mpa； h一型腔深度，h=40mm E一模具钢的弹性模量，一般中碳钢，预硬化塑料模具钢； 一计算许用变形量，查机械零件设计手册得。按照强度条件计算mm式中 p一最大熔体压力，取p=30MPa； 一型腔深度，取40mm； W一抗弯截面系数，由h/l决定，查塑料成型工艺与模具设计表得W=0.108； 一模具强度计算许用压力，一般中碳钢=160MPa，预硬化塑料模具钢=300MPa。型腔底板厚度T的计算按刚度条件计算 式中 c一由型腔边长比l/b决定的系数查系数c表得c=0.024； p 一型腔内最大熔体压力，可取注射成型的2550，p取30Mpa； b一型腔宽度，b=80mm； E一模具钢的弹性模量，一般中碳钢,预硬化塑料模具钢； 一模具刚度据算许用变形量，一般可通过查常用塑料值选取范围表。按强度条件计算 式中 a一由型芯长度与型腔宽度之比l/b所决定的系数，查塑料成型工艺与模具设计表得a=0.4974； P一 型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的2550，p取30Mpa； b一 型腔宽度，b=80mm； 一 模具强度计算许用压力，一般中碳钢=160Mpa，预硬化塑料模具钢=300Mpa。根据以上刚度、强度的计算，得出型腔的壁厚要求为：型腔侧壁厚度；型腔底板厚度。5.4标准模架的选择综合考虑本塑件采用一模两腔平衡布置、侧浇口一次分型结构、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、侧向抽型机构等多项因素，估算型腔模板的概略尺寸，查基本模架祝贺尺寸（GB/T12555-2006）选取标准模板的尺寸为315mm400mm63mm，选用A2型标准模架。如下图5.8所示。图5.8标准模架的选择5.5支撑零部件的设计1.固定板、支承板固定板（动模板、定模板）在模具中起安装和固定成型零件、合模导向机构以及推出脱模机构等零部件的作用。为了保证呢个被固定零件的稳定性，固定板应具有一定的厚度和足够的刚度和强度，一般采用碳素结构钢制成，当对工作条件要求教严格或对模具寿命要求较长时，可采用合金结构钢制成。如下图5.9为定模固定板，5.10为动模固定板，5.11为支撑板。图5.9图5.10图5.112.垫块垫块的作用主要是在动模支承板与动模座板制件形成推出机构所需的动作空间。另外，也起到调节模具总厚度，以适应注射机模具安装厚度要求的作用。其用中碳钢制成。其结构如下图5.12所示。图5.123.动定模座板与注射机的动定模固定板相连接的模具底板称为动定模座板，动定模座板在注射成型过程中起着传递合模力并承受成型力，为了保证动定模座板具有足够的刚度和强度，动定模座板也应具有一定的厚底，一般对于小型模具，其厚度最好不小于15mm，而一些大型模具的动定模座板，其厚度可以达到75mm以上。动定模座板的材料多用碳素结构钢或合金钢，经调质达到2832HRC。对于生产批量小或锁模力和成型力不大的注射模，其动定模座板有时也可以采用铸铁材料制成。其结构如下图5.13、5.14所示图5.13图5.146.推出机构的设计6.1推出机构的结构组成与分类每次注射模在注塑机上合模注射结束后，都必须将模具打开，然后把成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出，完成推出脱模的机构成为推出机构或脱模结构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸来完成的。推出机构设计的合理性与可靠性直接影响到塑件的质量，因此，推出机构的设计是注射模设计的一个十分重要的环节。推出机构一般由推出、复位和导向等三大原件组成。推出机构可以按基本传动形式分类，也可按推出元件的类别和推出机构的结构特征进行分类。按基本传动形式分类，推出机构可以分为机动推出、液压推出和手动推出等三类。机动推出是利用开模动作，由注射机上的顶杆推动模具上的推出机构，将塑件从动模部分推出；液压推出是在注射机上设置专用的液压缸，开模时，留有塑件的动模随注射机的移动模板移至开模的极限位置，然后由专用的液压缸的顶杆（活塞杆）推动推出机构将塑件从动模部分推出；手动推出机构是指模具开模后，由人工操作的推出机构推出塑件，它可以分为模内手工推出和模外手工推出两种。模内手工推出机构常用于塑件滞留在定模一侧的情况。按推出元件的类别分类，推出机构可以分为推杆推出、推管推出、推件板推出等。按模具的结构特征分类，推出机构可以分为简单推出机构和复杂推出机构。推杆、推管和推件板推出机构属于简单推出机构；定模推出机构、二次推出机构、带螺纹的推出机构、多次分型推出等的推出机构属于复杂推出机构。与塑件直接接触并将塑件从模具型腔中或型芯上推出脱下的元件，称为推出元件，如下图6.1中推杆8、拉料杆3等。它们固定在推杆固定板7上，为了推出时推杆有效工作，在推杆固定板后需设置推板6，它们两者之间用螺钉连接。常用的推出元件有推杆、推管、推件板、成型推杆等。推出机构进行推出动作后，在下次注射前必须复位，复位元件是为了使推出机构能回复到塑件被推出时的位置（即合模注射时的位置）而设置的。下图中的复位元件是复位杆2.复位元件除了常用的复位杆外，有些模具还采用弹簧复位等形式。导向元件是对推出机构进行导向，使其在推出和复位工作过程中运动平稳无卡死现象，同时，对于推板和推杆固定板等零件起支撑作用。尤其是大、中型模具的推板与推杆固定板重量很大，若忽略了导向元件的设置，则它们的重量就会作用在推杆和复位杆上，导推杆与复位杆弯曲变形，甚至推出机构的工作无法顺利进行。下图中导向元件为推板导柱4和推板导套5。有的模具还设有支撑柱（限位钉），如下图中1所示，小型模具只需4只，大、中型模具需68只甚至更多。支撑住使推板与动模座板间形成间隙，易保证平面度，并利于废料、杂物的祛除，此外还可以减少动模座板的机加工工作量和通过支撑住厚度的调节来调整推杆工作端的装配位置等。 图6.1 推出机构 1.支撑柱；2.复位杆；3.拉料杆；4.推板导柱；5. 推板导套；6.推板；7.推杆固定板；8.推杆；9.型芯2. 推出机构的确定推杆推出机构 推杆推出机构的工作原理是注射成型后，动模部分向后移动，塑件包紧在型芯上岁动模一起移动。机动顶出，在动模部分后移的过程中，当推板和注射机的刚醒顶杆接触时，推出机构就精致不懂，动模继续后移，推杆与动模制件就产生了一个相对移动，推杆将塑件从动模的型芯推出脱模。下图6.2.为推杆推出机构。 图6.2 推杆推出机构1.复位杆；2.推板导柱；3.推板导套；4.推板； 5.推杆固定板；6.推杆；7.型芯由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，制造、修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时欲动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。3.推出力的计算塑件注射成型后在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，塑件从模具中推出时，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对底部无孔的筒类、壳类塑料制件，脱模推出时还要克服大气压力。型芯的成型端部，一般都要设计脱模斜度。另外塑件刚开始脱模时，所需的脱模力最大，其后，推出力的作用仅仅为了克服推出机构移动的摩擦力。下图6.3所示为塑件在脱模时型芯的受力分析。由于推出力Ft的作用，使塑件对型芯的总压力（塑件收缩引起）降低了，因此，推出时的摩擦力为 =（-）式中 一脱模时型芯受到的摩擦阻力； 一塑件对型芯的包紧力； 一脱模力（推出力）； 一脱模斜度； 一塑件对钢的摩擦系数，一般为0.10.3。根据力的平衡原理最后得出 式中 A一塑件包络型芯的面积； p一塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件，p取Pa；模内冷却的塑件，p取Pa 。由于本塑件为底部无孔的塑料制件，脱模推出时还要考虑克服大气压力，即 =式中 一底部无孔的塑料制件脱模推出时要克服的大气压力，其大小为大气压力与被包络塑料制件端部面积的乘积。图6.3型芯受力分析7.侧向分型与抽芯机构7.1侧向分型与抽芯机构的分类及组成按照侧向抽芯动力源的不同，注射模的侧向分型与抽芯机构可以分为机动侧向分型与抽芯机构、液压侧向分型与抽芯机构和手动侧向分型与抽芯机构等三大类。1.机动侧向分型与抽芯机构 开模时，依靠注射机的开模力作为动力，通过有关传动零件（斜导柱、弯销）将力作用于侧向成型零件使其侧向分型或将其侧向抽芯，合模时又靠它使侧向成型零件复位的机构，称为机动侧向分型与抽芯机构。机动侧向分型与抽芯机构按照结构形式的不同又可以分为斜导柱侧向分型与抽芯机构、弯销侧向分型与抽芯机构、斜滑块侧向分型与抽芯机构和齿轮齿条侧向分型与抽芯机构等。机动侧向分型与抽芯机构虽然是模具结构复杂，但其抽芯力大，生产效率高，容易实现自动化操作，且不需要另外添置设备，因此，在生产中得到广泛应用。2.液压侧向分型与抽芯机构液压侧向分心与抽芯机构是指以压力油作为分型与抽芯动力，在模具上配制门的抽芯液压缸（也称抽芯器），通过活塞的往复运动来完成侧向抽芯与复位。种种抽芯方式传动平稳，抽芯力较大，抽芯距也较长，抽芯的时间顺序可以自由的根据需要设置。其缺点就是增加操作工序，而且需配置专门的液压抽芯器及控制系统。现代注射机随机均带有抽芯的液压管