塑料模-毕业论文设计说明书

1、-：013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63. 1初选注射机63. 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94. 3排气系统设计104. 4浇注系统设计114. 5冷却系统设计195. 主要零部件的设计205.1成型零部件的结构设计205. 2成型零部件的工作尺寸计算215. 3成型零部件的强度与刚度计算245. 4标准模架的选择305. 5支撑零部件的

2、设计306. 推出机构的设计346.1推出机构的结构组成与分类342. 推出机构的确定363. 推出力的计算367. 侧向分型与抽芯机构387.1侧向分型与抽芯机构的分类及组成387. 2.确定抽芯力与抽芯距407. 3斜导柱侧向分型与抽芯机构的设计418. 成型设备的校核计算428.1最大注射量的校核428. 2锁模力的校核43& 3锁模力的校核438. 4安装尺寸的校核44& 5推出机构的校核448. 6开模行程的校核44结论45参考文献46致谢47481.绪论1.1课题背景与意义塑料机械工业是为塑料原材料工业、制品加工工业提供重要技术装备 的。现已广泛应用于建筑材料工业、包装工业、电器电

3、子信息工业、农业、 汽车及其它交通业、轻工业、石油化学工业、机械工业、国防工业等国民 经济各个部门及人们生活的各个领域。注塑模具CAD / CAM技术的应用，从根本上改变了传统的塑料产品开 发和模具加工方式，大大地提高了产品的质量、缩短了开发周期、降低了 生产成本、强有力地推动了模具工业的发展。一些大形的商品化CAD / CAM 软件，如Pro/Engineer. UG等，都已开发出专门用于注塑模具设计的功 能模块，为模具设计提供了十分方便的工具。有资料统计表明，采用CAD 技术可以使模具设计时间缩短30%。在欧美一些工业发达的国家，CAD/ CAM已经成为模具形业一种普遍应用的技术。在CAD

4、应用方面，已经超越 了甩掉图板、二维绘图的初级阶段。在模具设计中采用三维CAD软件的企 业已经接近70%。目前，国内也有不少企业开始应用CAD软件进行模具设 计。在设计过程中制定了合理的工艺方案，满足了大批量生产要求。同时， 还编制了详细的工艺文件来保证模具的顺利加工及制品的生产。1.2塑料模具的发展与应用近年来，我国塑料模具发展迅速。目前，塑料模具在整个行业中所占 比重约为百分之三十，在模具进出口的比重高达百分之五十到白分之七 十。随着中国机械、汽车、家电、电子信息和建筑材料等国民经济支柱产 业的快速发展，这一比例持续提高。我国模具工业以年均20%的速度快速增长，随着我国塑料工业的发展， 特

5、别是工程塑料的高速发展，塑料模具占到了模具总量的34%,年增长率 保持在15%以上，塑料模具正朝着大型化、复杂化、精密化和多腔化方向 发展，对塑料模具钢材料的种类和性能要求越来越高。为满足现代模具产业发展要求，模具的精度以及对高精度塑料模具抛 光后达到的镜面效果的要求越来越高，而模具表面粗糙度对产品和模具本 身的质量、寿命都有相当大的影响。国内、外研究表明，模具钢材的性能 水平、材质优劣以及热处理工艺的选用是影响模具寿命的重要因素。塑料模具的不同组成零件对材质的要求是不一样的，对于结构零件， 包括浇注系统、导向件、定模板、定出机构件等，选用的材料一般为中、 低碳的碳素结构钢、合金结构钢或碳素工

6、具钢。而对于成型零件，包括型 腔、型芯、镶嵌件等，其选用的材料决定了模具的性能、寿命和成本级别。 成型零件的结构复杂，要求尺寸精确、接缝密合和表面光滑，所用材料必 须具备以下的特定性能要求：具有一定的综合力学性能，热处理变形少， 尺寸稳定性好；材料高度纯洁，组织均匀致密；在硬化状态下具有良好的 镜面抛光性。山于塑料模具的型腔儿何形状比较复杂，因此钢材必须具有 良好的切削加工性。在成型PVC或加油阻燃剂等添加剂的塑料制品时，由 于成型过程中分解出对模具钢的表面具有化学腐蚀作用的物质，因此选用 的模具钢应该具有良好的耐腐蚀性。据专家预测，模具市场的总体趋势是平稳上升的，在未来的模具市场 中，塑料模

7、具的发展将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。 如图1.1就是近儿年进出口塑料模具在模具行业所占的比重。图1.2就是 塑料模具所涉及的塑料产品。图1.106、08年进出口塑料模具在模具行业所占的比重图1. 2 塑料模具所涉及的塑料产品1.3课题设计概论1本课题设计目标课题设计时塑料模具成型工艺与模具设计课程中的最后一个环节，也 是对学生塑料模具设计的训练。其目的为：（1）巩固和升华所学课程的知识。（2）培养塑料模具设计的能力。（3）树立正确的设计理念。2. 本课题设计的内容本课题是对塑料模具的简单设讣，其要求如下：-2013（1）装配工作图1张（A3图纸打印）（2）零件工作图2-3张（

8、A4图纸打印）（3）编写设计论文1份（A4纸打印）3. 课程设计的注意事项（1）正确处理继承和创新的关系（2）学会应用“三边”设计方法（3）讲究和提高工作效率2 塑料成型工艺分析2.1任务及要求1. 产品名称：吊式电扇控制开关塑料壳罩2. 材料：ABS3. 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H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/c亦。 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

9、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，表面可镀锯。其缺点是 耐热性差，连续工作温度为70C左右，热变形温度为93C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 型圧力较高，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，所以模具设讣时应减 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

10、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. 01 1. 04g/cm ；收缩率0.3%0. 8%；预热温度8085C,预热时间l-2h料筒温度 后段150170C,中段165180C,前段180200C； 模具温度5080C；注射压力60lOOMPa；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. 12X120, 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

11、差要求。表2.2塑件主要尺寸的公差要求位尺寸寸公差部位尺寸尺寸公差形尺寸1200 -1.14孔尺寸0180.1800 -0.850120400 -0.7602.540.20200 -0.44孔 间 距 尺 寸100.1460 -4).24220.2220 -0.2300.141形尺寸38+0.760480.3276+0.86 0840.5116+1.1402.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. 4pm,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

12、，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二45. 9加ABS的密度为p =1. 03g/cmy ,所以塑件的质量= p K=l. 03 X 45. 9=47. 3g2. 根据塑件本身的儿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

13、一般精度要 求，外表面有高光洁要求，不易釆用太多型腔数目，所以考虑釆用一模两 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1】艺参数内容预热和干燥温度8090C成型时间/s注射时间35时间2h保压时间1530料 筒温度 /c后段180 200冷却时间153048-：013中段210 230总周期4070 /.刖段200 210螺杆 转数/ (r/min)30 60喷嘴温度/c180190后处理方法

14、红外线灯烘箱模具温度/-C60 80C温度/c70注射压力/MPa70 90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 V.3. 2确定成型设备由于塑件釆用注射成型加工，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 =2w+%料二2X47. 3+47. 3X20 % 1-YQ图4. 5浇注系统的设汁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

15、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a为26 ,流道的表面粗糙度RaO. 8呃 计算其大端直径约为010血；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二25皿；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0.02m；浇口套外

16、 圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R二3顾，以免淬火开裂和应力集中。浇口套与模板间配合釆用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，故应设汁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。定位圈1浇口套图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SRq=12mm,喷嘴孔直径（）=4mm ,定位圈直径为0125mm为保证模具主流 道与喷嘴的紧密接触

17、，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为： SR = SR + （12）, d = +0.5o因此，取主流道球面半径SR二14血2?（取标准 值），主流道的小端直径d二4. 5皿。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125m,般定位圈高出定模座板510m。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

18、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 形及矩形等儿种形式，如下图4. 7所示。其中圆形截面的比表面积最小， 48：013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铳刀加工，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

19、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、 聚飒等可大致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b = 0.2654妬切h=-b3式中D梯形大底边宽度，mm：加一塑件的质量，g;Z分流道的长度，mmx力一梯形的高度，mm。在这里&取9mm,所以h=6min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、二次分流道其至三次分流道。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

20、，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L1二610顾，L2二36m, L3二610顾，L的尺寸已由上式算出L二116m。LL3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R&取1. 6 P m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

21、。48-：013本案例中釆用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)4. 89. 5mm,取4)7側，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

22、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U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

23、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讣算的经验公式如下：30t= （0.60.9） 6式中b侧浇口的宽度，mmxA一塑件外侧表面面积，nun2 ；t侧浇口深度，mm；侧浇口处塑件的壁厚，顾。上图侧浇口的形式图中，L1取2.03.0m,取L1二2. 5血；L二（0. 6 0.9）+b/2,取L二2曲：浇口深度一般取t二0.52. 0m,

24、故取t二1. Om；浇 口宽度 b二顶晌故取b二4加。304.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411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，乂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

25、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 依鼎Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套，推岀时，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；大型芯冷却釆用隔板式管道冷却，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413所示。图4. 13冷却通路设计5 主要零部件的设计5. 1

26、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的硕度。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。2. 凹模（型芯）设计型芯结构设计也釆用组合式，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24X2.5、4）12孔的小型芯装在定模板上，方便型芯的制作安装、塑件的

27、飞边去除以及塑件内部冷却水道的排布。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。 丄艺条件、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48：013波动误差为4=（S喰-九）厶式中一塑料收缩率波动误差；冷皿狀一塑料的最大收

28、缩率；smin -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l/3o3. 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，山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

29、 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 5塑件的成型误差；一模具成型零件的制造公差；6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； 巧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JA

30、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 0.4 %0.7%, 故平均收缩率%=(0.4 + 0.7)%/2二0.55%=0.0055 ,根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差

31、取必A/3,成型零件尺寸计算如下表5. 3所示。表5. 3成型零件尺寸讣算类别*模具零 件名称Q塑件 尺寸4计算公式卒工作尺寸。4J卩 2 Q 卩2 2型腔计算k模镶件*120肿4=fHScp)Zs-0.75A%119龙05潭080泊79-795f 断卩4%乙司(1 十 sJZs-oqa39.711-353 3内镶块6加=(1)1.-0.67 a5.872严咋如4=(叫)耳_0如L861 严 S2%口19.7即咋d&型门-W-心卩2犬型芯43&严心“(1+%)厶+0-67耳；。38-718：胡 Q76严。dr /|0針(1+爲)屮0-7呵j77.063“116：叫117_493却严48-：01

32、3计卩算小型芯25巴dd(1+%)厶+0-75山；卩266%。侧型芯a12齐齢012.20143小型芯 180.氓14%卩2 3 卩 2 2 49中心距计算滑块*300.14ddddc=(i十土少30.16510.047.220_2222.1210.073d2模镶块10 + 0.1410.055+0.047 3480.32-48.264+0.107184 0.584.462+ 0.1675. 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

33、度条件为准（即型腔的弹性变形不超过允许变形量（盘近勻可）； 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 （% 5 0）。强度不足，会使模具发生塑性变形，棋至破碎，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儿个方面来 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可 作为型腔的刚度条件。各种塑料的最大不

34、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54部分塑料不发生溢料的间隙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）(0.025-0.04)中 黏度塑 料聚苯乙烯（PS）、ABS、聚甲基丙烯酸甲 酯（PMMA）0.05咼黏度塑料聚碳酸酯（PC）、聚W （PSF）、聚苯醛（PPO）(0.06-0.08)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55保证塑件尺寸精度可值塑件尺寸经验公式可 10

35、 503(1 + 纠) 50 2005(g) 20050010(g)500-1000015(1+4) 1000-2000020(g)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d p“H；(l+Wa) _ F30 x 402x(1 + 0108x0.67) _22 69m0300P 一最大熔体压力，取p=30MPa：0型腔深度，0取40mm；倂一抗弯截面系数，由h/1决定，查塑料成型工艺与模 具设计表得件0. 108；可一模具强

36、度计算许用压力，一般中碳钢= 160MPa,预硬 化塑料模具钢=300MPao型腔底板厚度T的计算按刚度条件计算0.024 x 30 x804 =2.04/77/772.2 xl05x 32.3一由型腔边长比式中1/b决定的系数查系数J表得cz=0. 024；P 一型腔内最大熔体压力，可取注射成型的25%50%, p 取 30Mpa；型腔宽度，b=80mm；疋一模具钢的弹性模量，一般中碳钢E=2.1x1OMP“，预硬 化塑料模具钢E=2.2xO5MPa ；可一模具刚度据算许用变形量，一般可通过查常用塑料可 值 选 取 范 围 表j=25r2=25x(0.45/I/5 +0.001/)=25x(

37、0.45x 120,/5 +0.001x120)= 323mm。按强度条件计算,CT j0.4974x30x80=17 84/wn31 Y b V 300式中一由型芯长度与型腔宽度之比1/b所决定的系数，查塑料成型工艺与模具设计表得二0.4974；P-型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25% 50%, p 取 30Mpa；b-型腔宽度，b二80mm；b 模具强度计算许用压力，一般中碳钢o-=160Mpa,预硕化塑料模具钢 22.69mm:型腔底板疗度 TX17.84”。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

38、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315mX400血oX63购，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-

39、9-4v ；爭?=CZZH4-4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512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15皿，而一些大型模具的动定模座板，其厚度 可以达到75/27/27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

40、到2832HRCo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所图 5. 1348图 5. 14-20136 推岀机构的设计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山安装在注射机上的顶 杆或液压缸来完成的。推出机构设讣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

41、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

42、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，推岀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；定模推岀机构、 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,它们两：0138示板外推 所推此整位板 复推导 了之出 者推机图用工支 出下采位起%0成型推杆等。 件是为了使推 ）而设置的。,有些模具还 其在推出和复 固定板等零件 很

43、大，若忽略 上，导推杆与 中导向元件为 ），如下图中1 多。支撑住使 杂物的祛除， 变的调节来调图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。321图6.2推杆推出机构1. 复位杆；2.推板导柱；

44、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，推出动作灵活可翥，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 48-2013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

45、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Yasina,因此，推出 时的摩擦力&为Fm-( Fb-F, sin a)式中 F,n脱模时型芯受到的摩擦阻力；你一塑件对型芯的包紧力；斥一脱模力(推出力)；Q 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cos a- p sin a)式中A-塑件包络型芯的面积；门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(2.43.9)xl(f Pa；模内冷却的塑件，p 取(0.8 1.2) ()7 Pa。山于本塑件为底部无孔的塑料制件，脱模推岀时还要考虑克服大气

46、压 力，即Fi = A/?(/z cos a-/ sin a)+F0 = 276.87V式中化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。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，合模时乂 黑它使侧向成型零件复位的机构，称为机动侧向分型与

47、抽芯机构。机动侧 向分型与抽芯机构按照结构形式的不同乂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 的时间顺序可以自山的根据需要设置。其缺点就是增加操作丄序，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 路和控制系统，所以