汽车零件注塑模项目设计方案

1、1 。 汽车零件注塑模项目设计方案 1.引言 1. 概述 注射成型也称为注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。迄今为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法；它的特点是生产周期短、 1 趋势是向精密、节能、自动化、薄壁化和微型化发展。当今世界注射模具的基本格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具市场的半壁江山，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年来这些国家 把 CAD/CAM/CAE系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的趋势如日中天 2 。 2. 国外发展情况 注塑模具设计，国外先进国家（日本、德国、美国等）从 2

2、0 世纪 80 年代中期已广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计（ CAD），辅助制造（ CAM），并对模具设计的各个环节进行定量计算机和数值分析（ CAE），已由经验数据逐步过渡到计算机设计，对模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助设计 注塑制品已呈现自动化生产，对注塑成型机可以进行远距离操作或无人操作，成型机可以根据生产监测信号实时调整成型工艺条件，从而能从根本上保证塑料制品的成型质量不发生问题 3 。 3. 国发展情况 80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导 下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%， 1999 年我

3、国模具工业产值为 245 亿，至 2002 年我国模具总产值约为 360 亿元，其中塑料模约 30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多 世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48 英寸大屏 幕彩电塑壳注射模具、 6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具 及塑封模具。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽 芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技

4、术的应用水 平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系 统，如美国 EDS的 UG、美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Emgineer 、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Deltacam 公司的 DOCT5、日本 HZS公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron 、美国 AC-Tech公司的 C-Mold 及澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA塑模分析软件等等。近年来，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC

5、5.0系统及 CAE软件等，这些软件具有适应国模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM技术创造了良好条件。 虽然我国塑料模具在数量、质量、技术等方面有了很大进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、复杂、长寿命的高档塑料模具每年 仍需大量进口。 在总量供不应求的同时， 一些低档塑料模具却供过于求， 市场竞争激烈，造成极低的利润率。出口的塑料模具以中低档产品居多。由于我国塑料模具价格较低， 在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些目前需进口的技术含量高的大型、精密、长

6、寿命模具，并大力开发国际市场。随着我国塑料工业的快速发展，特别是工程塑料的高速发展，可以预计，我国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，近年年增长率将保持 15%以上的水平。 2. 任 务 书 1.1本课题设计容 本课题是隆翔汽车零部件的设计产品，与生产实际结合紧密。本课题要求学生具有良好掌握注射模具结构和原理的基础，具有较好计算机操作应用及分析、解决实际问题的能力。本课题主要工作容： 1、充分利用图书馆、网络等资源，查阅和应用相关模具设计资料，为确定模具设计方案进行模具设计作好准备。 2、通过到隆翔汽车零部件进行技术调研，了解塑料件的技术要求、生产情况和一些注射模具结构，有利

7、于培养学生理论联系实际的作风，有利于学生建立感性知识和进行注射模具设计。 3、运用 Moldflow 软件完成浇注系统的优化设计。 4、根据塑件的质量、重量和生产成本，确定型腔数量，选择注塑机型号并对注塑机的参数进行校核。 5、根据塑料熔体的流变行为和流道、型腔各处的流动阻力通过分析得出充模顺序， 同时考虑塑料熔体在模具型腔被分流及重新熔合的问题和模腔原有空气导出的问题， 分析熔接痕的位置，决定浇口的数量和方位，对浇注系统、排气系统进行设计。浇注系统 设计容：根据塑件大小和形状进行流道布置、 决定流道断面尺寸、 对浇口的数量、 位置、形式进行设计。 6、通过对塑件的整体结构工艺性分析，进行塑件

8、分析计算，进行成型零部件、侧 向抽芯机构、推出机构、导向机构的设计。型腔设计主要容： （1）根据塑件形状、塑件使用要求、塑料的成型性能等确定型腔的总体结构，包括分型面的位置、进浇位置、排 气位置、脱模方式等；（ 2）从制造角度决定型腔是否采用组合式，若需组合，决定各构 成零件之间的组合方式，详细地确定各零件的结构；（ 3）根据塑件尺寸和成型收缩率大 小计算成型零件上对应的成型尺寸； （ 4）根据成型时的塑料熔体压力，对成型零件进行 刚度和强度校核， 决定其壁厚等尺寸。 导向机构的设计容： 导柱和导向孔的尺寸、 精度、 表面粗糙度等的设计及导向零件的正确选用，导柱在模具上的布置和装固方式的确定

9、等。脱模机构的设计容：正确分析脱模力的大小和集中的部位，以选择合适的脱模方式和推顶位置，使脱模力得到均匀合理的分布，保证塑件在脱模过程中不变形、不擦伤。 7、根据塑料熔体的热学性能、型腔形状及布置，进行模温调节系统的设计。 8、绘制装配图和零件图，撰写设计说明书。 9、完成一篇与专业有关的外文翻译，要求通顺准确，字数3000-5000。 1.2本课题设计的要求 1、培养学生充分利用图书馆、网络等资源，查阅和应用相关模具设计资料的能力； 2、完成一篇与专业有关的外文翻译，培养学生查阅和翻译与专业有关的外文资料的能 力，要求通顺准确，字数3000-5000； 3、进行技术调研，培养学生理论联系实际

10、的作风，有利于学生建立感性知识和进行注 射模具设计； 4、运用 Moldflow 软件完成浇注系统的优化设计； 5、通过对塑料件结构工艺性分析，论证并确定模具设计方案，完成模具总体装配图的 设计、主要成型零件的设计和相关零件工艺性分析，用 AutoCAD软件绘制装配图和零件图，综合并巩固大学四年所学的专业基础知识和专业知识，为以后走向工作岗位从事相关技术工作打下坚实的基础。 1.3本课题设计目的和意义 进一步加深注塑模具设计知识的认识，掌握塑料模具设计的方法和步骤，具备塑料模具设计的基本技能和运用标准、规、手册、图册等有关技术资料的能力。了解塑料注射模具行业在国外发展状况。在学习了课本知识的基

11、础上达到理论与实际相结合的升华，提高自己的独立动手能力。 3. 塑件工艺分析 3.1塑件结构分析 该制品的外形为矩形， 质量要求不高， 结构也不算复杂， 但制件较薄， 属薄壳零件， 成型时外力表面及尺寸精度要求不高，因此，在模具设计时采用注射成型。塑件的结构 如下 ： 3.2 塑料成型性能 （见表 2-1 ）： 表 2-1 PE 的主要技术指标 22 塑料性能 数值 屈服强度 /MPa 25 拉伸强度 /MPa 27 断裂伸长率（ %） 15-100 拉伸弹性模量 /GPa 0.84-0.95 弯曲强度 /MPa 27-40 弯曲弹性模量 /Gpa 1.1-1.4 表面电阻率 / - 体积电阻

12、率 / m 1 1013 耐电弧性 /s 150 -3 ） 0.941-0.965 密度 / （gcm 吸水率（ %） 0.01 摩擦系数 0.23 熔点（或粘流温度） / 105-137 熔融指数 /g （ 10min）-1 190负荷 21N，喷嘴 2.09 0.37 维卡针入度 / 121-127 马丁耐热 / - 热变形温度 / （ 45Mpa） 60-82 线膨胀系数 / （10-5 -1 ） 11-13 计算收缩率（ %） 1.5-3.0 比热容 / （Jkg-1 K-1 ） 2310 -1 -1 ） 0.490 热导率 / （ W m K 燃烧性 / （cm min-1 ） 很慢

13、 其主要注射成型的工艺参数如下表所示： 序 塑 料 聚乙烯（ PE) 号 项 目 1 注射机类型 螺杆式 2 螺杆转速 / （r/min ） 30-60 3 喷 形式 直通式 嘴 温度 180-190 料桶 前段 180-190 4 温度 中段 180-200 （） 后段 140-160 5 模具温度 / 30-60 6 注射压力 /MPa 70-100 7 保压力 /MPa 40-50 8 高压时间 /s 0-5 9 保压时间 /s 15-60 10 冷却时间 /s 15-60 GB/T14486-1993 11成型周期 /s40-140 3.3 PE 材料的成型特性 1、聚乙烯的吸湿性很低

14、（0.01%），除了加有吸湿剂外，在成型加工前，原料可以不 必干燥。 2、在聚乙烯的加工中，选择合适的熔融流动速率相当重要。 3、聚乙烯的结晶能力高，使制品在冷却后的收缩高。 4、聚乙烯的熔体在空气中容易被氧化，而且温度越高氧化越严重，因此在加工中应尽 量避免熔体与氧直接接触，以免大分子降解。 3.4 塑件的精度确定 影响塑件尺寸精度因素十分复杂，主要有模具的制造精度、模制时由于工艺条件的变化引起成型收缩率的波动，同时由于磨损等因素会造成模具尺寸的不断变化，活动配合间隙的变化以及模制件脱模斜度都会影响塑料制件的精度。塑件精度的确定应该合理，在满足使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件精度过

15、高必然会增加模具的制造成本，因此是不恰当的。关于塑件的尺寸精度和公差的国家标准 中 PE公差等级的选用如下表: 材料 公 差 等 级 模塑材料 标 注 公 差 尺 寸 代 号 未注公差尺寸 高 精 度 一般精度 PE 聚乙烯 MT5 MT6 MT7 由于高精度要求较高，一般不宜选用，但是本制件的尺寸精度要求较高，所以公差等级不能选得太低，综合考虑公差等级选用 MT6。 3.5 塑件的表面粗糙度确定 塑件的表面的粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、波纹等外，主要由 模具表面的粗糙度决定。一般塑件的表面的粗糙度数值比模具表面的粗糙度数值低一 级。 3. 6 塑件的填充模拟分析 目前 Mol

16、d flow 已经成为塑料模具分析领域的领导者，在国外拥有大批的用户。注塑成型已经成为大多数塑料制品的成型方式， Mold flow 软件对注塑成型方式的模拟分 析技术比较成熟。 塑件的流动模拟分析步骤： （1）建立工程文件，（ 2）导入模型（ stl. 格式） (3) 设置网格参数，进行网格划分（ 4）网格检测（ 5）网格修补（ 6）材料选用（ 7）设置浇注系统（ 8）设置工艺参数（ 9）浇注系统优化（ 10）流动模拟分析（ 11）生成分析报告（分析图见下表） 4-2 填充温度分析 4-3 填充时间分析 4-4 冷却时间分析 4-5 填充分析 4 模具的设计方案 41 模具类型的选择 塑料成

17、型方法一般分为熔体成型和固相成型两大类。 塑料的成型多是熔体成型，即把塑料加热到熔点以上，使之处于熔融态进行成型加 工的一种方法。属于这种方法的主要有注射成型，压缩成型，压注成型，挤出成型等。 本塑件所用的材料为PE，属于热塑性材料， 其主要的成型方法有注射成型，挤出成 型，吹塑成型等。但是挤出成型适合生产管材、板材、棒材、片材、电线和电缆覆层等， 吹塑成型适合生产中空的薄壁件，所以这两种都不适合于本件的生产，且注射成型的生 产周期短、生产效率高、模具使用寿命长、能大批量地生产形状复杂、尺寸精度高的制 件。综合考虑本塑件该选用注射成型的方法。 4.2 分型面设计 选择分型面时应考虑以下原则：

18、1、分型面应便于塑料制品的脱模； 2、分型面的选择应有利于侧面分型与抽芯； 3、分型面的选择应有利于防止溢料； 4、分型面的选择应保证制品的质量； 5、分型面的选择应有利于排气； 6、分型面的选择应有利于尽量使成； 7、分型面的选择应考虑注射机的技术参数。 不论塑料制品的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，因为选取不 同分型面就使得模具结构有所不同。因此，模具结构很大程度上取决于分型面的选择， 分型面选择的合理与否将直接影响塑料制品膜塑成型工艺，同时也影响制品质量，注射 机参数，成型零件的加工工艺性等。 4.3型腔的布局 一般制品在布局时要求模具的中心与注射机的锁模中的重合。对于一

19、模多件的模具 结构，在浇注系统分流道的流程短，模具结构紧凑，保证模具正常工作的前提下，应尽 可能使得模具对称、均衡、取件方便。 本模具采用一模两腔。 5. 浇注系统的设计 5.1概述 浇注系统是指模具中从喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动通道，它的作用是塑 料熔体顺利地充满到型腔的各个深处，并在填充及凝固过程中，将注射压力传递到型腔 的各个部位，以获得外形清晰的在质量优良的塑件。 浇注系统的设计师注射模设计的一个很重要的环节，它对注射成型的效率和塑件质量都 有直接的影响，因此，在设计浇注系统时必须注意几项原则： 1、适应塑料的工艺性； 2、排气量好； 3、流程要短，压力损失小，利于熔体填充；

20、4、避免料流直冲型芯或嵌体； 5、修剪方便，修剪后痕迹小； 6、防止塑料制品变形； 7、浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小； 8、利于高分子取向，改善制品质量； 9、浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称。 52 主流道设计 主流道是从注射机喷嘴与模具接触的部位开始到分流道为止的一段通道。主流道垂直于分型面。为了能使凝料顺利地从主流道中拔出，所以主流道设计成圆锥形，如图 7-1 。 图7-1 主流道 表 7-1 主流道部分尺寸 22 （ mm） 符号 名称 尺寸 d 主流道小端直径 注射机喷嘴直径 （0.5 1） SR 主流道球面半径 喷嘴球面半径（ 1 2） h 球面配合高度 35 a 主流道

21、锥角 26 L 主流道长度 尽量 60 D 主流道大端直径 d2Ltga/2 计算主流道尺寸： d=4 1=5mm SR=12+1=13vmm h=3mm a=4 L=83mmD=d+2L tga/2 10.5mm 本设计用主流道衬套实现定位， 即主流道衬套既起主流道作用， 它的外径又起到了注射模与注射机的定位作用。 53 分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的部分，是指塑料熔体从主流道进入多型腔模的各个型 腔或单腔模多出进料的通道，起分流和转向的作用，分流道的要塑料熔体在流动中热量 和压力损失最小，同时使流道中的塑料量最小。 根据理论分析可知，在等面积的条件下，正方形的周边最长，圆形的最短

22、，因此从 传热面积考虑，热固性塑料的注射模的分流道最好是采用正方形；但从散热面积考虑， 热塑性塑料注射模分流道的断面形状则采用圆形；从压力损失考虑，由于在同等段面积 是圆形的周边比正方形的短，因此，料流阻力小，压力损失亦小。 本设计分流道截面采用梯形，分流道表面粗糙度 Ra 的值取 1.6 m。分流道截面如图 7-2 。 图7-2 分流道的截面形状 根据常用分流道直径取：B=6mmH=4mm 54 浇口的设计 浇口是指流道末端与型腔之间的一段细短通道，亦称为浇口，它是浇注系统中断面 尺寸最小且最短的部分， 除主流道型浇口外，它的作用是使塑料熔体加快流速注入型腔， 顺序填满型腔，并且由于塑料熔体

23、大多为非牛顿液体，通过较小浇口时进一步受到剪切 作用，表观黏度下降，伴随能量转换，动能变成了热量，浇口处温度升高，这又进一步 促使表观黏度的下降，同时在注射周期中进行补料和防止倒流，成型后也便于塑件与整 个浇注系统的分离。因此，浇口的形状、尺寸、分布对塑件质量影响很大。 根据制品结构和几何形状，采用潜伏式点浇口进料，可以使浇口留下的痕迹小，浇口的 位置选择在制品中空处的侧面，进料口直径取1.0mm。 6注射机的选择 经过称重，测得塑件的重量为15g，由于采用一模两腔的结构，所以塑件的总重量 为 215=30(g) 。 考虑到还有废料和浇注系统，初步估计该模具的注射总量为 50g 左右，根据以往

24、的 经验 n=(0.8G-m 2)/m 1 式中 m G 注射机的最大注射量（g）； 1单个塑件的重量（g）； m 2浇注系统的重量（ g）； G=(nm 1+ m2)/0.8 =80/0.8 =100(g) 所以初选 XS-ZY-125 注射机 , 它主要的技术参数如下表所示： 型 号 XS-ZY-125 结构形式 卧式 注射方式 螺杆式 螺杆直径 /mm 42 最大注射量 /g 125 注射压力 /MPa 119 锁模力 /KN 900 最大注射面积 /cm3 320 模具的最大厚度 /mm 300 模具最小厚度 /mm 200 最大开模行程 /mm 300 喷 球半径 /mm 12 嘴

25、孔半径 /mm 4 定位圈直径 /mm 100 顶 中心顶出孔径 /mm 出 两侧 孔径 /mm 22 顶出 孔距 /mm 230 7 成型 零部件 的设计与工作尺寸计算 成型零部件是指构成模具型腔的零件，通常有型腔、型芯、各种成型杆和成型环。 所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以塑件部位的尺寸。 主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形或异形型芯的长和宽） ，型腔后型芯的深度尺寸，中心距尺寸等。 本塑件的成型零部件的尺寸主要包括型腔的深度尺寸和径向尺寸，下面分别对它们进行计算。 7.1 型腔的径向尺寸和深度尺寸的计算 7.1.1 型腔的径向尺寸的计算 (L M ) 0 = ( 1 + s ) LS

26、 - x 0 其中S 塑料的平均收缩率； Ls塑件的外形的最大尺寸； X 系数，尺寸大，精度低的塑件， x=0.5 尺寸小，精度高的塑件， x=0.75, 在 一般取 0.5 ，所以在这里也取0.5 塑件尺寸的公差（ mm） Z模具成型零件的制造公差（mm），一般取 1/3 由表 3-1 可知， PE的计算的平均收缩率为 1.5%3.0%，在这里选取平均收缩率为2.0%，所以 S=2.0%; 由表 3-3 可知，塑件的公差等级为MT6，查表可知为1.5mm; (1) 型腔最外圈 1 的径向尺寸的计算 由于有一定的脱模斜度，所以上下面的径向尺寸应该分开来计算 大端面尺寸 (L 94。37) 0

27、= ( 1 + s ) L S - x 0 =(1+2%) 80-1.5 0.5 1/3 1.5 0 =80.85 0 +0.5 mm （2）型腔上宽 40mm尺寸的计算 (L ) = ( 1 + s ) L - x S 0 86 0 =(1+2%) 40- 1.5 0.5 0 1/3 1.5 =40.05 +0.5 mm 0 7.1.2 型腔的深度尺寸的计算 (HM ) 0 = ( 1 + s ) HS - x 0 式中H S 为塑件的高度最大尺寸 （ mm）；x 的取值围在 1/2 1/3 之 间，当尺寸大时，精度要求低的塑件取小值，反之，取大值。其余各符号的意义同上 , 在这里，精度要求

28、一般， x 可以取 1/2 (1) 型腔最外边 18mm的深度尺寸的计算 (H4.6 ) 0 = ( 1 + s ) H S - x 0 =(1+2%) 18- 1.5 0.5 0 1/3 1.5 =17.61 +0.5 mm （2）型腔一边高 8 的深度尺寸的计算 (H 2 ) 0 = ( 1 + s ) H S - x 0 =(1+2%) 8- 1.5 0.5 1/3 1.5 0 =7.41 0+0.5 mm 7.2 型芯的径向尺寸和高度尺寸的计算 7.2.1 型芯的径向尺寸的计算 图7-2 0 S +x 0 (l M ) - Z= ( 1 + s ) l - Z 式中 M l 为塑件的形

29、的最小尺寸（ mm），其余各符号的意义同上 (1) 型芯上最长的边 80mm尺寸的计算 (l 88) 0 S +x 0 - Z= ( 1 + s ) l - Z =(1+2%) 80+1.5 0.5 0 -1/3 1.5 0 =80.85 0.5 mm (2) 型芯上 19mm尺寸的计算 (l 86) 0 S +x 0 - Z= ( 1 + s ) l - Z =(1+2%) 19+1.5 0.5 0 -1/3 1.5 0 =18.63 0.5 mm (3) 型芯上 6mm尺寸的计算 (l 86) 0 S +x 0 - Z= ( 1 + s ) l - Z =(1+2%) 6+1.5 0.5

30、0 -1/3 1.5 0 =5.37 0.5 mm 7.2.2 型芯的高度尺寸的计算 (h M ) 0- Z= ( 1 + s ) hS +（1/2 1/3 ） 0- Z 式中 h 为塑件的形深度的最小尺寸 (mm），其余各符号的意 S 义同上 (h 4.6 ) 0 = ( 1 + s ) h S +（1/2 1/3 ） 0 - Z - Z =(1+2%) 16+1.5 0.5 0 -1/3 1.5 =15.57 0 0.5 mm 8 凹模和型芯的固定方式及结构的设计 81 凹模结构方式和固定方式的设计 811 凹模结构设计 凹模是成型塑件外表面的部件。按其结构不同，可分为整体式凹模、整体嵌入

31、式凹 模、局部嵌入式凹模、大面积镶嵌式凹模、四壁拼合式凹模等。 （ 1）整体式凹模 整体式凹模由整块金属材料加工而成。这种凹模结构简单，成型塑件质量交好。但 对于形状复杂的型腔，其加工工艺较差。 （ 2）整体嵌入式凹模 对于小型塑件采用多型腔塑料模具成型时，通常采用冷挤压、电加工、电铸或超塑 性成型等方法制成单个凹模，然后整体嵌入模板中，这种凹模可称为整体嵌入式凹模。 这种结构的凹模形状、尺寸一致性较好，更换方便。 （ 3）局部镶嵌式凹模 在有些塑件成型用的凹模上，有的部位特别容易磨损，或者难以加工，这时常把凹 模的这一部位作成镶件，然后嵌入模体。这种凹模称为局部镶嵌式凹模。 综合考虑以上各类

32、凹模结构形式，由于组合式凹模容易在塑件上留下拼接缝痕迹， 从而影响塑件表面质量及光洁度，所以本设计采用整体式凹模结构，以达到制件所需的 精度。 82 凸模的结构方式和固定方式的设计 型芯是用来成型塑件表面的零件，型芯也有整体式和组合式自分，本模具型芯的结构比 较复杂，所以采用组合式型芯的结构。 9脱模机构的设计 91 脱模力的计算 将塑件从包紧的型芯上推出所需克服的阻力称为脱模力。脱模力主要是由于塑件收缩 包紧型芯而造成的塑件与型芯的摩擦阻力，其计算公式如下： F t Fbsina=Fcosa 式中 F b塑件对型芯的包紧力（N）； F 脱模时型芯所受的摩擦阻力（ N）； Ft 脱模力（ N）

33、； a 型芯的脱模斜度。 又 F=F b F t =Fb( cosa-sina) F b=Ap F t =Ap( cosa-sina) 式中 塑料对模具钢的摩擦系数，约为 0.1 0.3 ； A 塑件包容型芯的面积（ mm）2； p 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 约取 2439Mpa;模冷却的塑件 p 约取 812Mpa;22 A10345.65 (mm) 2 =0.1 ； P=10Mpa； A=1 ； 所以 F t =10345.6510（ 0.1 cos1 -sin1 ） 2 853.52 2=1707.03(N) 由此可以看出， 脱模力的大小随塑件包容

34、型芯的面积的增加而增加，随脱模斜度的 增加而减小。由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦力、塑料 与钢材间的粘附力、 大气压力及成型工作条件的波动等等， 因此要考虑到所有因素的影响较困难，所以计算出的脱模力只能是个近似值。 92 脱模机构具体的设计 本设计是推出机构推板8、推杆固定板 13、拉料杆 3、推杆 17、和复位杆 11 组成。 如图所示。 开模时，动模部分移动，拉料杆3 勾住凝料，使凝料与塑件一同留在动模部分。开 模一段距离后，当注射机的顶杆接触模具推板9 后，推杆 17、拉料杆 13、与推杆固定 板 8 及推板 9 一起静止不动，当动模部分继续向左移动时，塑件就被

35、推杆17 从型芯上 推出。 模具闭合时，由复位杆11 将上述推出机构复位。 10合模导向机构设计 合模导向装置是保证动模与定模或上模与下模合模时正确定位和导向的重要零件。 合模导向装置主要有导柱导向和锥面定位两种类型。通常采用导柱导向，本设计采用的 就是导柱导向。 塑料模具在闭合时为保证型腔形状和尺寸的精确性，应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向定位机构，它对于塑料模具是必不可少的。导向机构的作用主要有定位、导向、和承受一定侧压力。 10.1导柱导套的布置 导柱的布置原则是必须保证动、定模只能按一个方向合模，不要在装配时或合模时因为方位搞错而使模具损坏。布置形式如图 10-1 ： 四根直

36、径相同的导柱，对称分布。 10.2导柱与导套的选用及配合 导柱没有导套，直接在模板上加工导柱孔容易磨损。本模具采用导柱与导套配合， 在本模具中导柱选用带头导柱，导套选用直导套，导套采用T8A特种钢做成，既降低了 磨损，又方便更换导套。 11排气系统的设计 当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统的空气及塑料受热而产 生的气体。如果气体不能被顺利地排出，塑件会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面 轮廓不清等缺点；甚至因气体受压而产生高温，使塑料焦化。通常情况下，排气有以下 四种方法，（1）利用配合间隙排气；（ 2）在分型面上开设排气槽排气； （3）利用排气塞 排气；（ 4）强制性排气；（

37、2）、（3）、（ 4）一般应用在大型复杂的模具上，而本模具属于 小型简单模具，所以采用第（1）种排气方式。 即利用分型面之间、推出机构与模板之间及型芯与模板之间的配合间隙进行排气， 间隙值为 0.03 0.05mm。 12模具与注射机有关尺寸及其它有关尺寸的校核 121 最大注射量的校核 K 利 G公G件+G废 式中 G 公注射机公称质量注射量（ mm） K 利 注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.75 0.85 ； G 件 所有塑件的质量（ mm） G 废 浇注系统等废料的质量（ mm） K 利 G公 =0.85 125=106.25 2 -3 G件 +G废= 15 2+1/3 3.14

38、 (8.5/2) 601.25 10 +(4.5+6) 3/2 73.8 41.25 10-3 +3.14 (8.5/2) 281.25 10-3 =30.28g 显然K 利 G公G件+G废符合 122 注射压力的校核 P公P 注 式中P公 注射机的最大注射压力（Pa） P 注 塑件成型所需的实际的注射压力（Pa） 由表 5-1 可知， P 公=119MPa 由表 3-1 可知，P 注=(70-100)MPa 显然 P 公P 注的校核符合。 123 喷嘴尺寸的校核 D2=D1+(0.5 1)mm; R2=R1+(1 2)mm 式中 D 2模具浇道入口直径（ mm）; D1喷嘴浇口直径（mm）;

39、 R2模具浇注套球面半径（mm）； R1喷嘴球面半径（ mm）； D2=4mm, D1=3mm, 所以 D2 =D1+(0.5 1)mm符合； R2=13mm，R1=12mm，所以 R2=R1+(1 2)mm符合。 124 锁模力的校核 F锁K损P注K损A分 式中 F 锁注射机的额定锁模力（ N） P 注 塑件成型所需的实际注射压力（ Pa） K 损 注射压力达到型腔的压力损失系数，一般取 0.34 0.67 A 分 塑件及浇注系统在分型面上的投影面积（ 2 mm） F 锁=900KN=900000N P 注 =（70 100）MPa,在这里取 80MPa -62 A 分 400010 m K

40、 损 P 注 K 损 A 分 =0.34 400010-6 80106 =108800N 显然， F 锁K 损 P 注 K损 A分的校核符合要求。 125 模具闭合高度的校核 HminHmHmaxHmLmin 式中 L min注射机模板间的最小开距； Hma可装模具的最大厚度； Hmin可装模具的最小厚度； Hm模具的闭合厚度 Hm=246mm 由表 5-1 可知， Hmin=200mm, Hmax=300mm 可见， HminHm Hmax的校核符合要求。 126 开模行程的校核 SH1+H2 +510mm 式中S 注射机的最大开模行程（mm）； H1塑件脱模距离（型芯的高度）（ mm）；

41、H2包括流道凝料在的塑件的高度（mm）； 由表 5-1 可知，注射机的最大开模行程为300mm，所以 S=300mm； H1=24mm； H2=89mm 显然， SH1+H2 +510mm的校核符合。 127 模具与注射机安装方法的校核 注射机动模板、定模板上的螺孔应与模具动模板和定模板上的螺孔相吻合，安装方 法有螺栓固定和压板固定两种形式。采用螺栓固定时，模具固定板上的螺孔必须与注射 机模板上的螺孔完全吻合，一般在很大的模具中才会使用，以确保安全；本模具采用压 板式的固定方法，因为它有灵活性大的优点。 13冷却系统的设计 在注射成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。一般注

42、射 到模具的塑料温度为200左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60以下， 温度降低是由于模具通入冷却水将热量带走了。普通的模具通入常温的水冷却，通过调 节水的流量就可以调节模具的温度。 131 冷却管尺寸的计算 a）冷却管总长度的计算 (1) 塑料传给模具的热量 Q=nmq 式中 Q 单位时间塑料传给模具的热量（kJ/h ）； n 每小时的注射次数； m 每次注射的塑料量，包括浇注系统在（ kg）； q单位质量的塑料在型腔散发的热量（ KJ/kg ）；其中， q=Cp( 1- 0)+q m Cp塑料的比热容（ KJ/kg.k ）； 1塑料熔体充模的温度（） ； 0塑件脱模的温度（）

43、； qm结晶形塑料的熔融潜热（KJ/kg ）； q=2.31 (120-70) =115.5KJ/k m=0.05kg n=90(假设每 40s 注射一次 ) 所以 Q=nmq=0.0590 115.5 =519.75kJ/h （2）由冷却水带走的热量 QW=95%Q 式中 Q W单位时间模具由冷却水带走的热量（mm） 其余同上 所以 Qw=493.76kJ/h （ 3）热传导面积（冷却水道表壁的面积） A W=QW/3.6h W 2 式中 A W热传导面积（冷却水道表壁的面积） （m）； hW冷却水对其管壁的传热系数（w/m2 k）； 模具型腔表面的平均温度与冷却水的平均温度的差值（）； 其

44、中冷却水的平均温度是指冷却水与出口的温度的平均值。 hW=2041(1+0.015 W)V 0.87 0.13 /d W 式中 d W冷却水道的直径（ mm）； V 冷却水的流速（ mm）； W冷却水的平均温度（） ； hW=2041(1+0.015 W)V 0.87 0.13 /d W =2041（ 1+0.015 40） 1.32 0。 87/8 0。 13 =3084.39（ w/m2k） AW=QW/3.6h W =493.76/3.6 3084.39 10 2 （ 4）冷却水管总长度 L W= AW/ dW =0.00445106/3.14 8 =117.2mm b）冷却水管布置方案

45、的设计 由于本模具采用了整体镶嵌式的凹模结构，凹模的顶杆较多，不宜在上面布置冷 却水道，一般冷却水道与制件外壁的距离不能过近也不能过远，不宜超过管径的三倍， 所以本模具可以把冷却水道布置在定模板上，其布置方法如下图 13-1 所示： 14塑料模具钢的选用及热处理 14.1 塑料模具用钢的必要条件 各种模具用钢并不可能具备所有应具备的条件, 依模具的使用情况不同而合理地选 择钢材 , 这是首要的条件 . 作为塑料模具的使用情况, 有种种的不同条件 , 大致应满足如下的要求： （ 1）、机械加工性能优良 （ 2）、抛旋光性能优良 （ 3）、有良好的表面腐蚀加工性 （ 4）、既要耐磨损 , 而且又有

46、韧性 （ 5）、淬火性能好 , 变形小 （ 6）、电火花加工性好 （ 7）、有耐腐蚀性 （ 8）、焊接性好 14.2 选择模具钢要考虑的条件 在选择模具钢材使 , 要依以下条件而逐次考虑之, 最后作出决定 . 14.2.1 、塑件的生产批量 模具是高效率的生产工具. 每一副模具的使用寿命, 直接关系到制件的成本. 而每 一种产品的预计产量 , 又因市场需求而定 . 在考虑设计模具时 , 除了每模的兴腔数之外, 就要考虑其使用寿命. 最理想的情况 是当模具寿命终了时 , 该产品正好退出市场 . 但这实际很难推断 , 因为市场需变化的 . 批量小 , 则对钢材的要求可以低些; 而批量大时 , 必须

47、选择优质钢材, 以延长使用 寿命而避免重复制作模具. 14.2.2 、塑件的尺寸精度 塑件的尺寸精度 , 有 50取决于模具 . 而模具的制造精度及耐磨损性能又决定制 件的合格率 . 对于要求高精度（ SJ137278 的 34 级精度）以及超高精度（ SJ1372 78 的 12 级精度）的塑件 , 即使产量极低 , 也应选用优质模具钢。 14.2.3 、制件的复杂程度 制件越复杂 , 型腔的加工就越难 , 因而必须选用切削性能好的钢 材 . 制件复杂程度高 , 表现在制件图样上的尺寸数目多 , 加工部位多 . 因而加工的应力变形必须考虑。 14.2.4 、制件的体积大小 制件越大 , 型腔

48、的切削量越大 . 用大吃的刀量切削时 , 切削应力越大 . 因此对于大制件的模具最好选用易切钢 . 制件小时 , 型腔体积小 , 所用的刀具（主要是铣刀） 强度低 , 切削量很小 . 选择钢材时应选用质地均匀 , 合金炭化物分布细而匀称的钢材 . 小模具多先作预硬化处理然后加工 , 要考虑加工的可能性。 14.2.5 、制件的光观要求 塑件如为外观装饰件 , 则表面的质量好坏能很大程度上影响产品的销售 . 凡对塑件外观有严格要求的塑件 , 最好选用真空熔炼或电渣熔炼钢 , 以达到最好的型腔抛光效果。 14.3 、模具钢的选定 模具钢的选择及参数 序号 零件名称 选用材料 热处理 1 动模底座 45 调质 HB230270 2 定模底座 45 调质 HB230270 3 动模板 45 调质 HB230270 4 定模板 45 调质 HB230270 5 支撑板 45 淬火 HRC4348 6 垫块 Q235 7 导柱 T8A 淬火 HRC5055 8 导套 T8A 淬火 HRC5055 9 型芯 T8A 淬火 HRC5458 15 结束语 在近一个学期紧而有序