异型管连接件综述

1、湖南科技大学本科生毕业设计(论文)第一章 前言随着中国当前的经济形势的日趋好转， 在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引 下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要 标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国 则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模 具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的 首要任务。近年

2、来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、 精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加 热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注 系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。注射成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛应用，且生产的制件具有精度 咼、复杂度咼、一致性咼、生产效率咼和消耗低的特点，有很大的市场需求和发展前景。随着经济的发展，各行各业对各类模具的需求不断增加，所需品种也越来

3、越细化据预测，国内模具发展的趋势：(1) 模具日趋大型化；模具的精度将越来越高；多功能复合模具将进一步发展；(2) 热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；(3) 随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模 具将随之发展；(4) 标准件的应用将日渐广泛；(5 )快速经济模具的发展前景十分广阔；本次毕业设计的主要任务是塑料笔筒注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产笔筒塑件产品，以实现自动化提高产量。针对笔筒的具体结构，通过此次设计，使 我对侧浇口单分型面模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量 资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑

4、模具的组成结构 (成型零部件、 浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统)有了系统的认识，拓宽了 视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验本次设计中得到了 XXX老师的指点。同时也非常感谢 XXX老师的精心教诲。由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批 评指正。湖南科技大学本科生毕业设计(论文)第二章塑件成型工艺的可行性分析2. 1塑件立体图图2.1 塑件立体图塑件材料为MT52. 2塑件的分析(1) 外形分析 该塑件为塑料外壳，壁厚为7.5mm，塑件的外形尺寸不大, 热塑性材料ABS流动性好，适合于注射成型。(2) 精度等级由于任务

5、书中未给定尺寸公差，未注公差的尺寸取公差为湖南科技大学本科生毕业设计(论文) 脱模斜度ABS的成型性能良好，其脱模斜度根据表 2-1，可知在30130。ABS的流动性为中等，为使注射充型流畅，取其脱模斜度为1 o表2-1常用塑件的脱模斜度塑料名称脱模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚酰胺、氯化聚醚25452045硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35403050聚苯乙烯、有机玻璃、ABS聚甲醛35 1 303040热固性塑料254020502. 3 ABS工程塑料的性能分析ABS 树脂(丙烯腈 -苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS 是 Acrylonitrile ButadieneStyrene的首

6、字母缩写)是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。结构 ABS 树脂是丙烯腈(Acrylonitrile )、1,3- 丁二烯(Butadiene )、苯乙烯(Styrene)三种单体的接枝共聚物。它的分子式可以写为(C8H8 C4H6 C3H3N )x，但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占15%35%，丁二烯占5%30%，苯乙烯占40%60%，最常见的比例是 A:B:S=20:30:50 ABS塑料的成型温度为 180 C 250 C，但是最好不要超过 240 C， 此时树脂会有分解。随着三种成分比例的调整，树脂的物理性能会有一定的变

7、化： 1,3-丁二烯为 ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树 脂的硬度、光泽及流动性；丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质；苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.041.06g/cm3。它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。ABS树脂可以在-25 C60 C的环境下表现正常，而且有很好的成型性能，加工出的产品表面 光洁，易于染色和电镀。其性能指标见表2-2。表2-2 ABS的性能指标密度 P/kg dm1.02 1.16抗拉屈服强度b/MPa50比

8、体积* /（dm3 kg）0.86 0.98拉伸弹性模量 E1/MPa31.8x10吸水率24h/%0.2 0.4抗弯强度貯半/ MPaCu80收缩率s/%0.4 0.7冲击韧度Ct k/（kJ，m）11热变形温度t/C83 103硬度（HB）9.7熔点t / C130160体积电阻系数Pv/（0 cm）6.9 x10162. 4注射成型工艺过程及工艺参数混料一干燥一螺杆塑化一充模一保压一冷却一脱模一塑件后处理（1）ABS塑料的干燥ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前应进行充分的干燥和预热，不 但能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件 表面色斑和

9、云纹。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。注射前的干燥条件是：干冬季节在75 C 80 C以下，干燥2h3h，夏季雨水天在 80 C90 C以下，干燥4h 8h，干燥达8h 16h可避免因微量水汽的存在导致制件表 面雾斑。在此，由于塑料外壳属于批量生产，要求自动化程度高实现连续化生产选用烘 干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮。（2）注射成型时各段温度ABS塑料非牛顿流性较强，在熔化过程温度升高时，其黏度降低较大，但一旦达到 成型温度（适合加工的温度范围，如 200 C 230 C ），如果继续盲目升温，必将导致 耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融黏度增大，注射

10、更困难，塑件的机械性能也下 降。ABS温度相关的工艺参数如表2-3所示。表2-3 ABS工艺参数表工艺参数通用型ABS工艺参数通用型ABS料筒后段温度/ c160 180喷嘴温度/ c170180料筒中段温度/ C180 200模具温度/ C50 80料筒前段温度/ C200 220（3）注射压力ABS熔融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射时要采用较高的注射压力。 但并非所有的ABS制件都要施用高压，考虑到本塑件不大、结构不算复杂、厚度适中, 可以用较低的注射压力。注射过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了塑件的表 面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑料收缩大，容易造成黏膜。对于螺

11、杆式注射 机一般取为70lOOMPa。（4）注射速度ABS塑料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料容易烧焦或分解析 出气化物，从而在制件上出现熔接痕、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。但塑料外壳 为薄壁制件，且浇口类型为潜伏式浇口，故又要保证有足够高的注射速度，否则塑料熔 体难以充满型腔。（5 ）模具温度ABS比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250 C左右，与在料筒中停留时间长短有关，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑料件模温宜取 50 C 60 C，要求光泽及耐热型料宜取60 C

12、80 C。塑料外壳，属于中小型制件，形状规则，故不用考虑专门对模具加热（6）料量控制80%为了提高塑件质量50%为宜使大多数的产品和生产注射机注塑ABS塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，注射量选为标定注射量的 通常要确定确保注塑机生产条件及参数有一个很宽的范围，能力要求包含于这范围内，并且在调整确定这范围的过程时尽量按常规的工艺流程，这种生产条件范围愈大，生产过程愈稳定，使注塑产品愈不容易受到生产条件的改变而产生明显的质量降低第三章拟定模具结构形式3.1 分型面的选择分型面，是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根 据需要可能有一个或

13、丙个以上分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方 向平行或倾斜。合理地选择分型面对于塑件质量、模具制造、与使用性能都有着很大的影响，模具 设计时应根据塑件的结构、尺寸精度、浇注系统形式、脱模方法、嵌件位置、排气条件 及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择，是使塑件能完好的成形的先决条件。分 型面的方向尽量采用与注射机开模垂直的方向，特殊情况下采用与注射机开模方向平行的方向。分型面位置的选择原则：（1）符合塑件脱模的基本要求，就是能使塑件从模具内取出，分型面位置应设在 塑件脱模方向最大的投影边缘部位；（2）分型线不影响塑件外观，即分型号面应尽量不破坏塑件光滑的外表面；（3）确保塑件留

14、在动模的一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观面；（4）确保塑件质量；（5）应尽量避免形成侧孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避 免定模滑块；（6）满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定、动模的合模方向上， 而将投影小的方向作为侧向分型面；另外，分型面是曲面时，应加斜面锁紧；（7）合理安排浇注系统，特别浇口位置；（8）有利于模具加工。在塑件设计阶段，就应该考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。 在模具设计阶段，应首先确定分型面和浇口位置，然后选择模具的结构。该塑件在进行 结构设计时已经充分考虑到了模的分型面， 同时从所提供的塑件图样可以看出该塑件为 圆盖，分型

15、面设计在塑件上最大的边缘处，以方便出模，如图3-1所示。图3-1分型面的位置3.2 型腔数量的确定当塑件分型面位置确定之后，就需要考虑采用单型腔模还是多型腔模。该塑 件结构比较复杂，塑件外形不对称，上下两端结构不同。塑件上端部为圆心接管， 有6个側糟，且不均匀分布。塑件上端圆形管接处有3个凸起卡扣。塑件下端部分为方形管接，在4个拐角处圆角过渡。下端方形管接处，在4个面有4个完全相同的长方凸起卡台。结合模具的结构，故初步拟定采用一模一腔。3.3 注射机型号的确定3.3.1 注射量的计算通过Pro/E建模分析得塑件的质量属性如图3-3所示。倉期可 o耐目图3-3塑件质量属性由图3-3可知：塑件体积

16、 V塑=1.14cm3，塑件质量 叫=1.2g （取ABS的密度为0.2倍来估算。从上1.05g/cm3），流道凝料的质量还是个未知数，可按塑件质量的 述分析中确定为一模一腔，所以，注射量为：m = 1.2nm塑=1.2 1 1.2 = 1.44g式中,19.851.053=1.37 cm可根据表2-2取为1.05g / cm33.3.2 塑件和流道凝料在分型面上和投影面积及所需锁模力流道凝料在分型面上的投影面积A2，在模具设计出来前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，A2是塑件在分型面上的投影面积 A的0.2 0.5倍，因此可0. 35nA来进行估算，则:2A = nA A2 = nA 0.

17、35 nA, =1.35nA, = 4342.94mm式中，A =廡 r2 =恵 322 =3216.99mm2模具所需锁模力 Fm =Ap型二 4342.94 35 = 152002.9N = 152kN式中，型腔压力 p型取35MPa。3.3.3 选择注射机根据以上计算得出在一次注射过程中，注入模具型腔的塑料的总体积为 V = 15.77cm3，由注射机的公称注射量计算公式：V公二V/0.8可知，公称注射量为：V公二V/0.8 =15.77/0.8 = 19.71cm3。根据以上的计算，初步选择公称注射量为 40cm3，锁模力为250kN ，初选注射机型号为 SZ-40/25，其主要的技术

18、参数如表 3-1所列。表3-1 SZ-40/25 注射机技术参数项目参数项目参数理论注射容积/ cm340锁模力/ kN250螺杆直径/ mm30注射压力/ MPa200注射速率/（g/s）50塑化能力/（ kg/h）20螺杆转速/ （ r / min）0 220拉杆内间距/ mm250 x 250移模行程/ mm230最大模具厚度/mm260最小模具厚度 /mm130模具定位孔直径/ mm55喷嘴球半径/ mm10注射机顶出/ kN6.73.3.4 型腔数量及注射机相关参数的校核(1) 由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数nKMt/3600-m20.8 20000 50/3600-0.2 2

19、 16.56n-13.02mi16.5613. 021,故型腔数校核合格。式中，K 注射机最大注射量的利用系数，无定形塑料一般取0.8 ;M 注射机的额定塑化量，该注射机为20000g/h ;t成型周期，取为50s；m1单个塑件的质量或体积， m16.56g ;m2 浇注系统所需塑料质量或体积，取m2二2nm1 o(2) 按注射机的最大注射量校核型腔数量KmN - m20.8 40-0.2 2 16.56n1.53m.|16.561.531，故型腔数校核合格。式中，mN为注射机允许的最大注射量，该注射机为 40cm3。其他符号意义同上1,故该注射机符合设计要求。5 式中，F 注射机的额定锁模力

20、，该注射机为 4 10 N ；A 塑件在模具分型面上的投影面积，A = 3216.99mm2 ;A2 浇注系统在模具分型面上的投影面积，人=0.35A ；p型一一塑料熔体对型腔的成型压力，该处取 35MPa。3.3.5注射机工艺参数的校核(1) 注射量校核注射量以容积表示，最大注射容积为Vmax - V 二 0.8 40 = 32cm3式中，Vmax模具型腔和流道的在注射压力下所能注射的最大容积；V指定型号与规格的注射机注射量容积，该注射机为40cm3 ；:-注射系数，取0.750.85,无定形塑料可取0.85，结晶型塑料可取0.75,该处取0.8。倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发

21、挥，塑料在料筒中停留时间过长。所以，最小注射量容积Vmin -0.25-0.25 40 =10cm3。故每次注射的实际注射量容积 V应满足 Vmin ：V : Vmax，而 V =1.2门场=1.2 2 15.77 = 37.85cm10cm,满足要求。(2) 锁模力校核由上述计算可知，模具所需的锁模力为152kNv400kN，符合要求。(3) 最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为该注射机的最高压力Pmax =200MPa，应该大于注射成型时所需调用的注射压力P0，即Pmax - Kpo =1.4 (70100) =98140MPa故符合设计要求。式中，K安全系数，常取K =1.251.4

22、，该处取为1.4；P0实际生产中，该塑件成型时所需注射压力为70MPa 100MPa。其他安装尺寸及开模行程的校核待模具设计完成之后进行。第四章浇注系统的设计所谓注射模的浇注系统，是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用 是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因 此，浇注系统十分重要。浇注系统一般可分为普通浇注系统和热流道浇注系统。4. 1主流道的设计4.1.1主流道的作用主流道，是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常位于模具中心塑料熔体的入 口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以 便熔体的流动和开模时主流道

23、凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速 度和充模时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此，设计 中常设计成可拆卸更换的浇口套。4.1.2主流道的主要设计要点(1) 为了防止浇口套与注射机喷嘴对接处溢料，主流道与喷嘴的对接处应设计成 半球形凹坑，凹坑的深度为35mm,其球面半径SR应比注射机喷嘴头球面半径S&大 1 2mm ；主流道小端直径应注射机喷嘴直径 do大0.5 1mm，以防止主流道口部积存凝 料而影响脱模；(2) 为了减小对塑料熔体的阻力及顺利脱出主流道凝料，浇口套内壁表面粗糙度 应加工到Ra =&计；(3) 主流道的圆锥角设得过小，会增加主流道凝料的

24、脱出难度；设得过大，又会产和湍流，卷入空气，所以，通常取:=2 4，对流动性差的塑料可取为3 6。圆 锥角可由下式表示：tan 匚-(D -d)/2L式中，D是主流道大端直径；d是主流道小端直径；L是主流道长度；(4) 主流道大端呈圆角，半径r = 1 3mm，以减小料转向过渡时的阻力；(5) 在模具结构允许的情况下，主流道长度应尽可能短，一般取 L乞GOmm，过长 则会增长压力损失，使塑料熔体的温度下降过多，从而影响熔体的顺利充型。另外，过 长的流道还会浪费材料、增加冷却时间。为经，可以采用延伸式浇口套或采用能缩短主 流道的定位圈，让注射机喷嘴伸到模具内部，从而达到缩短主流道的作用；(6)

25、由于浇口套在工作时经常与注射机喷嘴反复接触，所以，浇口套常用优质合 金钢制造，也可以选用T8、T10,并进行相应的热处理，保证足够的硬度，但是其硬度 应低于注射机喷嘴的硬度，以防止喷嘴被碰坏；(7) 对小型模具可将主流道浇口套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下是 将主流道浇口套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道浇口套与定 模座析采用H7/m6过渡配合，与定位圈采用H9/f9间隙配合。定位圈用于模具在注射机 上安装定位时使用。(8) 当浇口套的底部与塑料熔体接触面较小时，仅靠注射机喷嘴的推力就能使浇 口套压紧，此时，可以不设固定装置。当浇口套的底部与塑料熔体的接触面较大时，

26、塑 料熔体对浇口套的反作用力也较大。为了防止浇口套被挤出，可以用螺钉固定，或用定 位圈压住浇口套的方式固定。4.1.3 主流道尺寸的确定1)主流道尺寸： 主流道小端直径 d =注射机喷嘴直径do (0.5 1) = 3. (0.5 1)，取d = 4mm ； 主流道球面半径SR二注射机喷嘴半径SR (1210 (12),取SR二12mm ； 球面配合高度h =3 5mm，取h =3mm ； 主流道长度 尽量小于60mm，由标准框架结合该模具的结构，取 L0=45mm； 主流道大端直径 D =d 2Lta n：、6.5mm(半锥角为1 2 ,这里取=1.5)； 浇口套总长L 二 L0 h = 4

27、5 3 二 48mm。2)3)主流道的凝料体积V主二 L主(R主 r主 R主r主) /3 =35 (3.252 22 3.25 2)二 /3 二 22.06mm3主流道当量半径4= 2.625mm24)主流道浇口套形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。主流道衬套为标准件可选购对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一个整 体，但考虑上述原因通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时，也便于选用优 质钢材进行单独加工和热处理。基于上述原因，一般而言，材料选用45钢，并经过局部热处理，球面硬度达到3845HRC，设计独立的定位环用来安装模具时起定位作用，

28、主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径0.5mm1mm以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截现象，如图4-1所示图4-1主流道浇口套的结构形式4. 2浇口的设计4.2.1浇口的作用浇口，是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，其作用是使从分流道流过来的塑 料熔体以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满后，浇口部分的熔体能迅速地凝固而封 闭浇口，防止型腔内的熔体倒流。4.2.2浇口的类型及适用的范围注射模的浇口结构形式较多，按照浇口的形状、大小、位置的不同，可分为直接浇 口、中心浇口、点浇口、侧浇口、潜伏式浇口、护耳形浇口。直接浇口，只适用于单腔模具；中心浇口，一般用于单型腔注射模，适用于圆筒形、 圆环形

29、或中心带孔的塑件成型；点浇口，通常用于流动性较好的塑料制品，适用于外观 要求较高的壳类，或盒类塑件的单腔模，多腔模等各种模具；侧浇口，一般开设在分型 面上，从侧面进料，广泛用于一模多腔的模具中，适用于各种形状的塑件；潜伏式浇口, 常用于ABS HIPS材料，浇口的位置选择范围较广；护耳形浇口，只用于难于成型的塑 料，如硬聚氯乙烯、聚糖酸酯、丙烯酸酯等。综合考虑各方因素，本模具采用侧浇口。4.2.3侧浇口的特点侧浇口，一般开设在分型面上，从侧面进料，广泛用于一模多腔的模具中，适用于 各种形状的塑件。常见的侧浇口有矩形侧浇口、扇形侧浇口、薄片式侧浇口等。侧浇口的优点： 侧浇口多为扁平形状，可以大大

30、缩短浇口的冷却时间，从而缩短成型周期； 易于去除浇注系统凝料而不影响塑件的外观； 可根据塑件的形状特点灵活多样地选择浇口位置； 侧浇口横截面积通常较小，熔体注入型腔前受到挤压和剪切而再次加热， 改善流 动状况，便于成型，降低制品表面粗糙度，减少浇口附近的残余应力，避免变形、开裂 及流动纹的出现； 浇口设在分型面上，而且浇口横截面形状简单，容易加工，并能随时调整浇口尺 寸，较为方便地达到各型腔的浇口平衡，改善注射条件； 适用于一模多腔的模具，提高注射效率。424浇口的设计原则（1）避免引起熔体破裂现象；（2）有利于塑料熔体补缩；（3）有利于熔体流动；（4）有利于型腔内气体的排出；（5）减少塑件熔

31、接痕增加熔接强度；（6）防止料流将型芯或嵌件挤压变形；（7）注意高分子取向对塑件性能的影响；（8）保证流动在允许范围内。4.2.5设计侧浇口应注意的问题 注射压力损失较大，在注射过程中应采取较大的注射压力，而缩短浇口长度也 可以起到减小注射压力损失的作用； 侧浇口容易形成熔接痕、缩孔、气泡等担缺陷，这应从选择浇口的位置和方向 上以及排气措施上予以考虑解决。4.2.6浇口位置的确定ABS在熔融时显现比较明显的非牛顿性，其熔体表面黏度随剪切速率的升高而降低。 如采用浇口尺寸大的浇口，能够降低流动阻力，但熔体通过大浇口时比小浇口剪切速率 低，导致熔体表面黏度升高，从而使流动速率降低，因此不能通过增大

32、浇口尺寸来提高 非牛顿熔体流动速率。另外，注塑机注射时有一定的注射速率，浇口尺寸过大，浇口前 后方的压力降.爲减小，会导致得不到理想的充模速率。卡爪圆盘塑件壁厚较小流程相 对较长，且其侧壁与底面均有破口，不利于熔体在模腔内的流动速率。因此采用小浇口 全大增大熔体通过浇口哩的剪切速率，而且产生的摩擦热也会降低熔体黏度，以达到顺 利充模的目的。综合以上分析和考虑到塑件和实际模具形状， 采用侧浇口进料，位置在外侧壁一侧， 选在该位置不但模具简单，而且去除浇口的后加工操作也非常简单，提高了工作效率， 也便于模具的机械加工，易保证浇口加工精度，试模时浇口尺寸易于修整。4.3校核主流道的剪切速率由上述设计

33、可知，塑件的体积、主流道的体积以及主流道的当量半径，则可计算校 核主流道熔体的剪切速率。4.3.1计算主流道的体积流量V主nV塑t0.02206 13.2023=6.61cm34.3.2计算主流道的剪切速率3.3q 主3.3 6.61二 3.253 10=657.35s主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5 102 s_1 5 103s J之间，所以，主流道的剪切速率合格。4.4冷料穴的设计冷料穴也称冷料进井。一般设在主流道和分流道的末端，其作用主要是存放两次注 射间隔而产生的冷料和料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成各种缺陷。 根据冷料穴所处位置的不同，冷料穴可分为主流道

34、冷料穴和分流道冷料穴。本设计中， 由于分流道的长度只有5mm故不设分流道冷料穴，只有主流道冷料穴。根据塑件的要 求，采用与Z形拉料杆匹配的冷料穴，开模时，利用凝料对拉料杆的包紧力使凝料从主 流道衬套中脱出。第五章成型零件的结构设计及计算塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔或 模膛。而构成这个型腔的零件叫做成型零件。通常包括凹模、凸模、小型芯、螺 纹型芯或型环等。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱 模时反复与塑件摩擦，因此要求它们有足够的强度、刚度、耐磨性和较低的表面 粗糙值。同时，还要考虑零件的加工性与模具的制造成本。5. 1成型零件的结构设计5

35、.1.1凹模的结构设计凹模，又称阴模，它是成型塑件的外轮廓的零件。根据不同的需要，可分为： 整体式凹模、整体嵌入式凹模、组合式凹模以及镶嵌式凹模。整体式凹模，是由一整块金属材料直接加工而成，其特点是为非穿通式模体， 强度好，不易变形。但由于成型后热变形大，浪费贵重材料，故只适用于小型且 简单的塑件成型。整体嵌入式凹模，对于小件一模多腔模具比较实用，这种结构的凹模形状， 尺寸一致性好，更换比较方便。组合式凹模广泛应用于大型的模具上，对于形状较复杂的凹模或者尺寸较大 时，可以将凹模做成通孔型的，然后装上底板，底板的面积大于凹模的底面。镶 拼式凹模。在模具中采用镶拼结构有如下好处：1. 凹模的加工，

36、将复杂的凹模内形的加工变成镶件的外形加工，降低 了凹模的整体加工难度。2. 镶件选用高碳钢或者高碳合金钢淬火。淬火后变形较小，可以专用 磨床研磨复杂的形状和曲面。凹模中使用镶件的局部凹模有较高的 精度、经久的耐磨性并可置换。3. 可以节约优质的塑料模具钢，尤其对于大型模具更是如此。4. 有利于排气系统和冷却系统通道的设计和加工。5.1.2凸模的结构设计凸模，是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。整体式凸模，将成型的凸模与动模板做成一个整体，不仅结构牢固，还可省 去动模垫板。但是，由于不便于加工，故只适合于形状简单且凸模高度较小的单 型腔模具。组合式凸模，根据装配方式的不

37、同，可分为整体装配式凸模、圆柱形小型芯 装配凸模、异形型芯凸模、镶拼型芯凸模。通过对塑件结构分析可知，该塑件的型芯有两个：一个是下端零件的大型芯如图5-2所示，因塑件包紧力较大，所以设在动模部分；另一个是上端零件的小 型芯如图5-3所示，设计时将其放在定模部分。图5-2 大型芯图5-3 小型芯5.2成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的强度、耐磨性， 同时考虑到它的机械加工性和抛光性。因为，该塑件为单型腔生产，所以选定型 腔的材料为45钢。对于动模板来说，由于和其配合的定模板都是整体式，选用的 材料也为45钢，进行调质处理。5.3成型零件工作尺寸的计算在型腔和型

38、芯工作尺寸计算之前，对塑件各重要尺寸应按机械设计中最大实 体原则进行转化，即塑件外形尺寸Ls和高度尺寸Hs （名义尺寸）为最大尺寸，其公差为二负值，制造公差 z为正值；塑件的内腔尺寸 Is及深度尺寸hs （名义尺寸） 为最小尺寸，其公差 厶正值，制造公差-z为负值；模具中心距 Cm和塑件中心距Cs 均为公称尺寸，其公差为正负z/2。Smax、Smin和分别为塑料的最大收缩率、最小收缩率和平均收缩率。型腔径向尺寸计算公式：(5-1)(5-2)(5-3)(5-4)Lm =1（1 Scp）ls -X.：oz型芯径向尺寸计算公式：Lm =（1 Scp）ls Xz型腔深度尺寸计算公式：Hm =（1 Sc

39、p）Hs -x.：oz型芯高度尺寸计算公式：Hm =（1 Scp）Hs xz公式（5-1 ）、（ 5-2 ）中，dz=-；（ 5-3 ）、（ 5-4 ）中，6-。 x 为修正系数,54按塑件公差值的大小来查取，如表5-1所示。表5-1 按平均收缩率计算模具尺寸的修正系数x数值表塑件尺寸公差也/mm凹模和型芯径向工 作尺寸计算的X值凹模深度和型芯高度 工作尺寸计算的X值大于至-0.10.80.650.10.20.750.630.20.30.700.600.30.40.650.580.40.50.600.560.50.70.580.550.71.00.560.541.02.00.540.532.0

40、-0.530.525.3.1凹模径向尺寸的计算Ls1 = $88,28 mm相应的塑件制造公差为纠=0.56 mmLs2 = 850亠56 mm相应的塑件制造公差为也2 = 0.56mm = *45. 64 mm相应的塑件制造公差为亠=0.64 mmLs4 =0.6：.2m m相应的塑件制造公差为4 = 0.2 mmLs5 = 1. 10J）.2mm相应的塑件制造公差为也5 =0.2 mmLs6 = 3,24m m相应的塑件制造公差为0.24mm = 15： 74 mm相应的塑件制造公差为A? = 0.74mm根据公式(5-1)，则有：Lmi =(1 Scp)Lsi -为 。z1 -(1 0.

41、0055) 38.28-0.58 0.56。0.056 二 38.16600.056 二 38 0.226 mmLm2 二(1 Scp)Ls2 -X2 ：20 二(1 0.0055) 40.28-0.58 0.56。0056 =40.177o0.056 二 40 0.237 mmLm3 =(1 Scp)Ls3 -X3 ：3o z3 =(1 0.0055) 42.31 -0.58 0.64。0.128 二 42.182。0.128 = 42 0.1；2mmLm4 二(1 Scp)Ls4 -X4 ：4o z4 二(1 0.0055)0.6-0.75 0.2。004 =0.45.04 =0.5 揺5

42、 mmLm5 =(1 Scp)Ls5 -X5 ：50 z5 =(1 0.0055) 1.1 -0.75 0.2。0.040.04,0= 0.96。=1 _0.04mmLm6 珂(1 %山6 -X6 飞。6 (1 0.0055) 4.12-0.7 0.24。0.0480.0480.018= 3.97。4_0.030 mmLm7 珂(1 %)Ls7 -xS；-7 珂(1 0.0055) 64.37-0.56 0.74。0.148=64.310o0.148 二 64 0.458 mm5.3.2凹模深度尺寸的计算Hs1 = 50_0.4mm相应的塑件制造公差为亠=0.4 mmHs2 =7.24；.48

43、 mm相应的塑件制造公差为也2 =0.48 mmH S3 =7.64.48 mm相应的塑件制造公差为也3 =0.48 mm盅4 = 8.74.48 mm相应的塑件制造公差为5二0.48 mmHs =11.26.52mm相应的塑件制造公差为亠=0.52mmH S6 = 11.96.52 mm相应的塑件制造公差为直6= 0.52 mmHs7 =12.26纭.52 mm相应的塑件制造公差为也7 = 0.52mmH筋=15.29；.58mm相应的塑件制造公差为 8 = 0.58mm 根据公式（5-3），则有：Hm1 珂（1 Scp）Hs1 -X1 1o z1 珂（1 0.0055） 3.2-0.58

44、O.4oO.10c ccc -0.10c 0.004=2.986=3j014mmHm2 二(1 Scp)Hsi X2 ：2o z2 二(1 0.0055) 7.24 0.56 O.48joO.120.1200.131=7.011。=7 书.011 mmHm3 r(1 Scp)Hs3 X3.：30 z3 r(10.0055)7.64 0.56 0.4800.120.1200.533=7.413=7.4 书.413mmHM4 珂(1 Scp)HS4 x4 ：40 z4 =(1 0.0055) 8.74 0.56 0.4800.12-8.51900.120 -8.5 0.639 mmHms二(1Sc

45、p)Hs5-X5 Soz5= (10.0055)11.26-0.550.52013= 11.O3600.130 = 1 1 0066 mmHm6(1Scp)Hs6-X6 ：60z6“(10.0055)11.96 -0.550.52。0.13= 11.74O00.130 = 1 1.7 0.010 mmHm7(1Scp)Hs7-X7 ：70 z7=(10.0055)12.26 -0.550.52。0.13=12.04100.130 =12 0071 mmHm8 =(1 Scp)Hs8 X8 ：80 z8 =(1 0.0055) 15.29 -0.55 0.58。0.145= 15.05500.1

46、45 = 15 0.205 mm5.3.3凸模径向尺寸的计算I s1 = *150.28mm相应的塑件制造公差街=0.28 mm = 55j.74 mm相应的塑件制造公差也2 =0.74 mm|s3 = 065皐74 mm相应的塑件制造公差心3 =0.74 mm根据公式(5-2)，则有：lM1 (1 Scp)ls1 xr-：1z.1 二(1 0.0055) 9.86 0.7 0.28役碍 =*10.110；056 =*10：054mm.148lM2二(1Scp)ls2X2 ：21、Z2二(10. 0055)550. 560. 74=55(L0.148 mmlM3 1Scp)ls3X30_z3二

47、(10. 0055)650.560. 7400. 394965 七.246 mm5.3.4凸模深度尺寸的计算hs1 =8.3600.48mm相应的塑件制造公差d =0.48 mmhs2 =14.71；.58mm相应的塑件制造公差心2 = 0.58mm湖南科技大学本科生毕业设计(论文)根据公式hm1= 17.7l0.58mm相应的塑件制造公差也3 = 0.58mm(5-4)，则有：hm2hm3= (1+Scp)hsi +为街0审=(1 +0.0055)x8.36 + 0.56x0.48Oo.i2= 8.675；i20 =8.6 雲7：mm二(1 Scp)hs2X2 ：2；z2 “(1 0.005

48、5)14.71 0.55 0.58幕45=15.110 =15035 mm=(1+Scp)hs3 十乂3也30& =(1 +0.0055)17.71+0.55汉 0.58；1450 0.126=18.126_0.145 = 18_019 mm第六章 脱模推出机构的设计在注射成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具凹模中或型芯上脱出，模 具中这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或推出机构、顶出机构）。脱模机构的作用包括塑件等的脱出，取也两个动作，即首先将塑件和浇注凝料等与模具松动分 离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。6.1 脱模机构的分类（1）按驱动方式分类a. 手动脱模：它是在开模后，用人工

49、操作推出机构取出塑件。b. 机动脱模：它的利用注射机的开模动作使塑件脱离型腔。开模时塑件先随动模一 起移动，达到一定的位置，脱模机构被注射机上固定不动的推杆顶住而不能随动模继续 移动，而使塑件脱离模腔，在实际生产中大多都是利用这种脱模方式脱模的，本设计也 是采用此设计脱模。c. 液压脱模：注射机上设置有专用的液压顶出装置，当开模到一定的距离后，通过 液压岗活塞驱动而实现脱模动作。d. 气动脱模：利用压缩空气，通过型腔里微小的顶出气孔或受气阀将塑件吹出。（2）按脱模机构的动作分类a. 一次推出机构：这是最常用的脱模方式，塑件只经过推出机构的一次动作，就可 以脱模，故又称简单脱模机构。b. 二次推

50、出机构：塑件经过两次不同的动作才能脱模。c. 延迟动作推出机构：在某些情况下，当塑件被推出后，还需要延迟动作在推出浇 注系统凝料，尤其用于潜伏式浇注系统的注射模。（3）按模具中的推出零件分类a. 推杆式推出：应用广泛，常用圆形截面推杆。b. 推管式脱模：适用于薄壁圆筒形塑件。c. 脱模板式：运用于薄壁容器，壳体以及不允许存在推出痕迹的塑件。d. 推块式脱模：适用于齿轮类或一些带有凸缘的制品，可防止塑件变形。e. 斜削脱模：适用于有倒钩类的塑件。f. 液压以及气压推出：适用于中大型内表面要求较高的塑件。6.2脱模机构的设计原则1） 塑件滞留于动模模具开启后应使塑件及浇口凝料滞留于带有脱模装置的

51、动模上，以便脱模装置在注射机推杆的驱动下完成脱模动作。2） 保证塑件不变形损坏这是脱模机构应达到的基本要求。首先要正确分析 塑件对凹模或型芯的附着力的大小以及所在部位，有针对性地选择合适的脱模方法和脱模位置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。型芯由于塑料收缩时对其包 紧力最大，因此推出的作用点应尽可能地靠近型芯，推出力应该作用于塑件刚度、 强度最大的部位，作用面应尽可能地大一些。影响脱模力大小的因素很多，当材 料的收缩率大，塑件壁厚大，模具的型芯开关复杂，脱模斜度小以及凹模（型芯） 表面粗糙度值高时，脱模阻力就会增大，反之则小。3）力求良好的塑件外观 推出塑件的位置应该尽量设在塑件内部或对外观影

52、 响不大的部位，在采用推杆脱模时尤其要注意这个问题。6.3 脱模力的计算6.3.1主型芯脱模力因为V牛6 10，此时塑件视为薄壁塑件。又因为塑件断面形状为圆形，则脱模力的计算公式为:0.1A(6-1)2 二tESLcos (f - tan )(1門心式中，e塑料的拉伸弹性模量（MPa；S塑料成型的平均收缩率（ ；t塑件和壁厚（mm ；L被包型芯长度（mm ；J塑料的泊松比；:脱模斜度（）；塑料与钢材之间的摩擦因数;A 塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（mm2）；K2由f和决定的无因次数，K2 = f sin cos，其中K12九2cos2 ?2 cos= 15.5根据公式（6-1），可知

53、主型芯的脱模力为:3O0.1 3216.99 = 416.57N2 3.14 2 2 100.0055 15 (0.5 - tan1 )(1 -0.32)(15.5+0.5sin1 亠1)6.3.2小型芯的脱模力因为，二丄二5 =2.5 10，此时，塑件视为厚壁塑件。又因为其横断面为圆形, t 2故脱模力的计算公式为：(6-2)l 2 :rESL（f -tan JF0.1A（1+ KJK2式中，e塑料的拉伸弹性模量（MPa；S塑料成型的平均收缩率（% ；t塑件和壁厚（mm ；L被包型芯长度（mm；J塑料的泊松比；:脱模斜度（）；f 塑料与钢材之间的摩擦因数；A 塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（mm2）；K2由f和决定的无因次数，K2 = f sincosl-心，其中2?cos2 ?2 cos= 2.08根据公式（6-2），可知小型芯的脱模力为3O0.1 3216.99-359.84N2 3.14 5 2 1 03 0.0055 3 (0.5-tan1 )(1 3.2 2.08)(2.08 0.5sin1 cos1 ) 6.3.3总脱模力F 干 F2 =416.57 359.85 =776.42N6.4推出方式的确定与校核根据塑件的实际情况，可拟用的推出方式可以有推杆推出、推件板推出等方 式。