机械模具设计说明书

1、各专业全套优秀毕业设计图纸 目目 录录 引引 言言.- 1 - 第一章第一章 塑件成型工艺分析塑件成型工艺分析.- 3 - 1.1 塑件结构特征.- 3 - 1.1.1 外形尺寸.- 3 - 1.1.2 精度等级.- 3 - 1.1.3 脱模斜度.- 3 - 1.2 塑料 ABS 名称及其性能.- 4 - 1.2.1 成型性能.- 4 - 1.2.2 ABS 的主要性能指标.- 5 - 1.2.3 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施.- 5 - 1.3 ABS 的注射成型过程.- 6 - 1.4 注射成形的工艺参数.- 6 - 1.4.1 温度.- 6 - 1.4.2 压力.- 6 - 1.

2、4.3 时间.- 7 - 1.5 技术要求及工艺性分析.- 7 - 第二章第二章 拟定模具结构形式拟定模具结构形式.- 8 - 2.1 分型面位置的确定.- 8 - 2.2 型腔数量及排列方式的确定.- 9 - 2.3 模具结构形式的确定.- 9 - 第三章第三章 注射机型号的确定注射机型号的确定.- 10 - 3.1 所需注射量的计算.- 10 - 3.1.1 塑件质量、体积计算.- 10 - 3.1.2 浇注系统凝料体积的初步估算.- 11 - 3.2 注射机型号的选定.- 11 - 3.3 注射机的相关参数的校核.- 12 - 3.3.1 注射压力校核.- 12 - 3.3.2 锁模力的

3、校核.- 12 - 第四章第四章 浇注系统形式和浇口的设计浇注系统形式和浇口的设计.- 14 - 4.1 主流道的设计.- 14 - 4.2 分流道的设计.- 14 - 4.2.1 分流道的设计要点和布置形式.- 15 - 4.2.2 分流道的尺寸.- 16 - 4.2.3 凝料体积.- 16 - 4.2.4 校核剪切速率.- 16 - 4.2.5 分流道的表面粗糙度和脱模斜度.- 17 - 4.3 浇口的设计.- 17 - 4.3.1 轮辐式浇口尺寸的确定.- 17 - 4.3.2 轮辐式浇口剪切速率的校核.- 18 - 4.4 校核主流道的剪切速率.- 18 - 4.5 冷料穴的设计及计算

4、.- 19 - 第五章第五章 成型零件的结构设计和计算成型零件的结构设计和计算.- 20 - 5.1 成型零件的结构设计.- 20 - 5.2 成型零件钢材的选用.- 20 - 5.3 成型零件工作尺寸的计算.- 21 - 5.3.1 凹模长度尺寸的计算.- 21 - 5.3.2 凹模深度尺寸的计算.- 22 - 5.3.3 凸模长度尺寸的计算.- 22 - 5.3.4 凸模宽度尺寸的计算.- 23 - 5.3.5 型芯高度尺寸的计算.- 23 - 5.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算.- 24 - 5.4.1 凹模侧壁厚度的计算.- 24 - 5.4.2 动模垫板厚度的计算.- 25 -

5、 第六章第六章 模架的确定模架的确定.- 26 - 6.1 各模板尺寸的确定.- 26 - 6.2 模架各尺寸的校核.- 27 - 第七章第七章 合模导向机构的设计合模导向机构的设计.- 28 - 7.1 导柱的设计.- 28 - 7.1.1 导柱外形尺寸.- 28 - 7.1.2 导柱数量及布置.- 29 - 7.2 导套的设计.- 29 - 7.3 导柱和导套的配置形式及固定方法.- 31 - 7.4 导柱和导套的数量和布置.- 31 - 第八章第八章 排气系统的设计排气系统的设计.- 33 - 8.1 排溢设计.- 33 - 8.2 引气设计.- 33 - 8.3 排气系统方式.- 33

6、 - 8.4 开设排气槽注意事项.- 34 - 8.5 该套模具的排气方式.- 34 - 第九章第九章 侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构的设计.- 35 - 9.1 侧抽芯.- 35 - 9.2 斜顶侧抽芯机构.- 35 - 9.2.1 动作原理.- 35 - 9.2.2 设计原理.- 36 - 9.2.3 参数设计.- 36 - 第十章第十章 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计.- 37 - 10.1 推出方式的确定.- 37 - 10.2 脱模力的计算.- 37 - 10.2.1 薄壁塑件脱模力的计算.- 37 - 10.2.2 厚壁塑件脱模力的计算.- 38 - 10.2.3

7、 此模具脱模力的分析与计算.- 39 - 10.3 推杆的设计.- 40 - 10.3.1 推杆的横截面形状.- 40 - 10.3.2 推杆的尺寸、数量和布置.- 40 - 10.3.3 推杆的固定和配合形式.- 41 - 10.4 浇注系统凝料脱出机构的设计.- 41 - 第十一章第十一章 温度调节系统的设计温度调节系统的设计.- 42 - 11.1 冷却介质.- 42 - 11.2 冷却系统的简单计算.- 42 - 11.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W.- 42 - 11.2.2 冷却水路的设计.- 42 - 11.3 冷却装置的布置.- 44 - 参考文献参考文献.

8、- 45 - 致致 谢谢.- 46 - 引引 言言 随着机械、电器电子电器、航空航天、建筑、汽车、飞机制造等行业的发展，依 靠模具成型的产品需求越来越多，涉及的领域也越来越多。根据有关资料统计，当今 在汽车、电器、家电、日用品以及仪器仪表等行业的产品中，用模具生产的占百分之 七十到百分之八十。模具工业也已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。 今后一段时期，对模具的需求主要集中在四个行业：汽车行业、家用电器行业、 汽车行业、建材行业和电子及通讯行业。模具是“效益放大器”，用模具生产的产品的 价值要比模具自身的价值高几十倍。如汽车行业，目前我国汽车产量超过 400 万辆， 基本车型达到 1

9、70 种，新车型和改装车型将达 430 种，汽车换型时约有 80%的模具需 要更换，一个型号的汽车所需模具达数千副，价值上亿元；家用电器行业中彩电、电 冰箱、洗衣机、空调器、微波炉、录像机、摄像机、VCD、DVD 等需用模具量大。同 时，模具行业日益受到国家和人们的关注和重视，国务院颁布的关于当前产业政策 的决定也把模具工业列为机械制造工业改造序列的第一位。模具技术的进步极大地 促进了工业产品的生产发展，模具是“效益放大器”，用模具生产最终产品的价值将超 过自身价格的几十倍乃至百倍及上千倍。 优惠政策为模具行业提供了良好的发展环境。在国家产业政策和有关配套政策导 向之下，近年来已有不少地方相继

10、出台了一些支持当地模具工业发展的优惠政策，有 的见诸于文件，有的见诸于行动，都已收到很好的效果。同时，模具工业的快速发展 也促进了当地经济的繁荣。随着各地之间交流活动的日益频繁，相信对模具工业发展 有利的政策，及因此而带来的良好的发展环境将有进一步发展。 有利因素：（1）模具行业内部体制改革和机制转换加速，产业结构渐趋合理，并且加 强了管理，提高了水平。 （2）规模经济产生效益，模具集群生产发展迅速。 （3）能力 不断提高。长期以来模具一直处于“后方”和“被动”的地位，因此也很少有 “品牌”和“专 利”。随着市场经济的发展，近年来企业越来越重视“品牌”和“专利”。有些企业已认识 到了创新研发的

11、重要性，投入力度提高很快。据中国模具工业协会了解到的情况，近 年不少企业在创新研发方面的投入与销售收入的比例达到 5%左右，个别企业甚至达到 8%至 10%。 （4）模具技术含量不断提高，属于高新技术产品的模具越来越多。 （5）国 际模具资本向我国转移的趋势十分明显，模具出口前景很好。 不利因素：（1）虽然我国模具行业已经驶入发展快车道，但由于在精度、寿命、 制造周期及能力等方面，与国际水平和工业先进国家相比尚有较大差距，所以还不能 满足我国制造业发展的需求。特别是在精密、大型、复杂、长寿命模具方面，仍旧供 不应求。因此，每年尚需大量进口。 （2）对外资的依存逐年增大。 （3）人才紧缺日益 突

12、出。 （4）市场竞争加剧。 （5）虽然近几年模具出口增幅每年大于进口增幅，但所增 加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差一年比一年大。 CAD 即计算机辅助设计的英文简称(Computer Aided Design)。注塑模 CAD 系统中数据 可分为组合数据和基本数据，可将组合数据逐层分解至基本数据为止。根据这种分解 模式，可以对总体、部件、详细数据这三类数据分别进行处理。 本次毕业设计的题目为显示器座组件之二注塑模的设计，电脑外壳，台灯外壳等是日 常生活中很常见的模具，此设计选择了生活中很常见的模具显示器底座。本次设计的 目的在于检验理论的认知，并且将理论与实践相结合，培养自己的创新

13、思维，设计能 力，并且在设计过程中增强对 Pro/E 和 CAD 等软件的操作熟练程度，并且使用了 EMX、燕秀等工具，让我知道我们平时使用的软件功能强大，还需要自己不断发掘， 使我认识到提高使用软件解决实际问题的能力的必要性，我会进一步掌握模具设计的 方法和过程，为接下来继续读研深造夯实基础。本设计主要内容包括：1.对制品的结构 特征、塑料的性能分析；2.模具结构总体方案设计与优化；3.模具设计的相关计算；4. 装配图、零件工作图设计；5.编写设计说明书。 第一章第一章 塑件成型工艺分析塑件成型工艺分析 1.1 塑件结构特征塑件结构特征 1.1.1 外形尺寸外形尺寸 此塑件属于中等型号，整体

14、投影为一个长方形，长方形的最大长度为 92mm，最 大宽度为 85mm，最大高度为 25mm，中间凸起部分形状是圆形，塑件厚度均匀，都为 3mm。塑件内部含有两个倒钩，并且倒钩两端有凸台挡住，只能采用内抽芯机构，内 抽芯行程较短。塑料熔体流程长，材料是热塑性塑料，通常用注射成型。 1.1.2 精度等级精度等级 该塑件整体结构较复杂，大部分都是曲面特征。尺寸精度要求一般，但外表面粗 糙度要求较高，内部要求较低，再结合其材料性能，精度等级可选为 IT5 级。 1.1.3 脱模斜度脱模斜度 ABS 是一种热塑性材料，它的成性收缩率不大，流动性为中性，为确保注射充型 流畅，根据参考文献1表 2-10

15、常用塑件的脱模斜度查得 ABS 的脱模斜度选为 1。 塑件结构正、反面分别 如图 1.1 和图 1.2 所示 ： 图图 1.1 反反面面图图 图图 1.2 正正面面图图 1.2 塑料塑料 ABS 名称及其性能名称及其性能 ABS 树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名 Acrylonitrile- butadine-styrene，这丙烯腈、丁二烯、苯乙烯之比为 20：30：50(熔点为 175)。ABS 为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味、吸水率低，具有良好的综合物理机械 性能，如优良的电性能、耐磨性，尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等，且易于加工 成型。缺点是耐候性，

16、耐热性差，且易燃。 1.2.1 成型性能成型性能 （1）无定型塑料）无定型塑料 ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单 体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、 抗冲击特性；苯乙烯易加工、高光洁度及高强度。应按照品种来确定成型方法及成型 条件。 （2）吸湿性强）吸湿性强 ABS 是吸水的塑料，于室温下，24 小时可吸收 0.2%0.35%水分， 虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过 0.2%，塑料表面 会受大的影响，所以对 ABS 进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含 量应小于 0.2%。 （3）流动性

17、中等）流动性中等 溢边料 0.04mm 左右。 （4）其它性能）其它性能 ABS 在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度 比 PA、PVC 高，尺寸稳定性好，收缩率在 0.4%0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减 少到 0.2%0.4%，而且绝少出现塑后收缩。 ABS 具有良好的 成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性， 可电镀成多种色泽。 ABS 尚具有良好的配混性，可与多种树脂配混成合金(共混物)，如 PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS 等，使之具有新的性能和新的应 用领域，ABS 若与 MMA 掺混可制成透明 ABS，

18、透光率可达 80%。 根据各材料的注塑性能及加工使用性能，综合市场价格，选择材料为 ABS。 1.2.2 ABS 的主要性能指标的主要性能指标 ABS 其性能指标如表 2.1 所示： 表表 1.11.1 ABSABS 的性能指标的性能指标 性能数值性能数值 密度/（g/cm ） 3 1.011.08抗拉屈服强度/MPa 50 质量体积/（cm /g） 3 0.860.98拉伸弹性模量/MPa 1.410 3 吸水率/%（24h）0.20.4抗弯弹性模量/MPa 1.410 3 收缩率/%0.61.0 冲击韧度（缺口）/kJ.m 2- 58 热变形温度/ 54 熔点/130160 1.2.3 A

19、BS 成型塑件的主要缺陷及消除措施成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷：溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良。 消除措施：增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。 1.3 ABS 的注射成型过程的注射成型过程 （1）成型前的准备）成型前的准备 对 ABS 的色泽、粒度、和均匀度等进行检验，由于 ABS 吸 水性较大，成型前应进行充分的干燥。这样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云纹。需要控制水分在 0.3%以 下。 （2）注射过程）注射过程 塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的 浇注系统进入模具型腔

20、成型，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 （3）塑件后的出理）塑件后的出理 处理的介质为空气和水，处理温度为 60-75 C，处理时间为 0 16-20s。 1.4 注射成形的工艺参数注射成形的工艺参数 在塑料注射成型过程中，工艺条件的选择和控制是保证成型顺利进行和塑件质量 的关键因素之一。 1.4.1 温度温度 注射成形过程控制需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等，前两种 温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要影响塑料的充模和冷却定形。 （1） 料筒温度料筒温度 为了保证塑料熔体的正常流动而又不是塑料发生变质分解，料 筒最合适的温度范围应高于 Tm，但也不许

21、低于塑料的分解温度 Td。 （2）喷嘴温度）喷嘴温度 喷嘴温度通常率低于料筒的最高温度，这是为了防止熔料在喷嘴 处产生的流涎现象。 （3）模具温度）模具温度 模具温度对塑料熔体在型腔内的流动和塑料制品的内性能与表面 质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料的特性，塑件尺寸与结构、性能要求及其 他工艺条件等。模具温度通常是由通入定温的冷却介质来控制的,也有靠熔料注入模具 自然升温和自然散热得到平衡而保持一定的模温。 1.4.2 压力压力 注射成形过程中的压力包括塑化压、注射压力、保压压力和型腔压力四种。他们 直接影响到到塑料的塑化和塑件质量。 （1）塑化压力）塑化压力 塑化压力是指采用螺杆式注射机

22、时，螺杆顶部塑料熔体在螺杆旋 转后退时所受的压力，亦称背压，所代表的是塑料塑化过程中承受的压力。其大小可 以通过液压系统中的溢流阀来调整。保证塑件质量的前提下，其大小一般不大于 2MPa. （2）注射压力）注射压力 注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。其作用 是克服熔体流动充模过程中的流动阻力，是熔体具有一定的充模速率。在同样条件下， 高压注射时，注射速率高；反之，低压注射时则注射速率低。 （3）保压压力）保压压力 型腔充满后，注射压力作用于对模内熔体的压实的压力，其大小 等于或小于注射时所用的注射压力。 （4）型腔压力）型腔压力 它是注射压力经过喷嘴、流道、浇口等的损失后，作用

23、于型腔单 位面积上的压力，一般是注射压力的 0.30.65 倍，大约为 2040MPa。 1.4.3 时间时间 完成一次注射成形所需要的时间，称为成型周期。它包括以下几部分： （1）注射时间）注射时间 充模时间（柱塞或螺杆前进的时间） 保压时间（柱塞停留在前进位置的时间） ； （2）合模冷却时间）合模冷却时间 柱塞后退的时间； （3）其它时间）其它时间 指开模、脱模涂拭脱模剂、安放嵌件和模具等。成形周期直接影 响生产效率和设备利用率，尽量在整个成形周期中，注射时间中的充模时间不长，一 般不超过 10s，保压时间较长，一般为 20-120s。冷却时间的长短应以保证塑料制品脱 模时间不引起变形为原

24、则，一般为 30-120s。此外，在成型过程应尽可能缩短开模、脱 模等其它时间，以提高率生产率。 1.5 技术要求及工艺性分析技术要求及工艺性分析 该产品用于显示器的底座,要求具有绝缘性的作用。该产品精度及表面粗糙度要求 为一般精度。 该产品为中批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱 模，可采用推杆自动脱模结构。由于该塑件属于中等大小尺寸，所以模具采用一模一 腔的结构，由于材料表面不允许有较大的痕迹，所以选择用点浇口的形式。 化学性能要稳定，绝缘性要好，要宜于成形加工等，闭弯折不容易产生损坏和断 裂现象。塑件表面要求无飞边或缩孔现象。 第二章第二章 拟定模具结构形式拟定模

25、具结构形式 2.1 分型面位置的确定分型面位置的确定 塑件设计的阶段，应考虑到成型时分型面的位置和形状，否则无法正确的用模具 成型。在模具设计的阶段，首先应该确定分型面的位置，然后再选择模具的结构。分 型面设计是否合理，对塑件的质量、工艺操作是容难易以及模具的设计制造都有很大 影响。因此，分型面的选择是注塑模设计中的一个关键因素。 分型面的选择原则： （1）有利于保证塑件的外观质量； （2）分型面应该选择在塑件的最大截面处； （3）尽可能使塑件留在动模一侧； （4）有利于保证塑件的尺寸精度； （5）尽可能满足塑件的使用要求； （6）尽量减少塑件在合模方向上的投影面积； （7）长型芯应置于开模方

26、向； （8）有利于排气； （9）有利于简化模具结构。 该塑件在进行模具设计时已经充分考虑了上述原则，通过对塑件结构形式的分析， 分型面应选在截面积最大且有利于开模取出塑件的底平面上，分型面的选择如图 2.1 所 示。 图图 2.1 分型面的选择分型面的选择 分型面设计有以下的特点 （1）这样的设计保证了分模时塑件留在动模一侧； （2）模具结构相对简单，塑件成型精度可靠； （3）便于塑件脱模。 2.2 型腔数量及排列方式的确定型腔数量及排列方式的确定 一般来说，大、中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但 对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求） ，形状简单，又是大批量生产

27、时， 若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。由于该塑件属于尺 寸较大的零件，所以模具采用一模一腔的结构。 由于该模具选择的是一模一腔，故其流道处在型腔中心，浇口也处于型腔中心， 所以可以采用主流道直接进料，即直浇口，直浇口的尺寸较大，压力及热量损失较小， 可用于成型单型腔模具，适用于大型桶，盆、箱、TV 后壳等类塑件。 2.3 模具结构形式的确定模具结构形式的确定 由以上的分析可知，该模具外观质量要求较高，从该塑件的外部特征可以看出塑 件外形是圆弧形状，而整体投影为长方形，内部两个倒钩，此处只能采用内侧抽芯机 构。内部侧向抽芯机构有几种形式：弯销滑块侧向抽芯、斜滑块内侧向抽

28、芯、斜推杆 导滑的内侧向抽芯及摆杆内侧抽芯。本设计采用斜推杆侧向抽芯机构，并初步拟定采 用一模一腔单分型面的模具结构形式。根据塑件结构形状，推出机构初选为推件板推 出或者推杆推出。浇注系统设计时候，流道设置在中心位置，浇口采用直身点浇口， 处在塑件突出圆的顶端位置。 第三章第三章 注射机型号的确定注射机型号的确定 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模应该详细了解注射机 的技术规范，才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具 结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应该对模具所需的注射量、锁模力、 注射压力、拉杆间距、最

29、大和最小模厚、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离 等进行计算。根据这些参数，选择一台和模具匹配的注射机，倘若用户已经提供了注 射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整 或于用户取得商量调整。 3.1 所需注射量的计算所需注射量的计算 3.1.1 塑件质量、体积计算塑件质量、体积计算 对于该设计,首先用 Pro/ENGINEER4.0 对此零件建立塑件模型，并通过此软件分析， 塑件质量属性如图 3.1 所示。 图图 3.1 塑件质量属性塑件质量属性 塑料制件体积 V110.9cm3 ； 塑 塑料制件质量 M113.1g 。 塑 3.1.2 浇注系统凝料体积的

30、初步估算浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件 提及的 0.2-1 倍来估算。由于这次设计流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件 体积的 0.2 倍来计算，同时由于该模具采用一模一腔，所以，浇注系统凝料体积为： V2= V0.2110.90.2=22.18 cm3 塑 （3.1） 该模具一次注射所需要的 ABS: 体积 V0= V+ V2 =133.08 cm3 塑 质量 M0=V0=135.8 g 式中， 由参考文献1P226 表 4-44 可取 1.02 g/cm 。 3 3.2 注射机型号的选定注射机型号的选定 近年来我国引

31、进的注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌 握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。 根据以上的计算，得出在一次注射成型过程中注入模具型腔的塑料体积为 133.08cm，由参考文献1式（4-18）V 公=V 总/0.8=133.08/0.8 cm=166.35 cm。根据 以上的计算，通过以上分析，查阅参考书，可选用 XSZY250 型号的卧式注射机， 参考文献10可知其主要参数表 3.1 所示。 表表 3.1 注射机主要技术参数注射机主要技术参数 理论注射量/ 3 cm 250 模板最大厚度 /mm 350 螺杆柱塞直径/ mm 50 模板最小厚度 mm/ 2

32、00 注射压力/MPa130 定位中心孔直径 /mm 125 注射行程/mm250拉杆空间mm/ 注射方式螺杆式合模方式液压-机械 3.3 注射机的相关参数的校核注射机的相关参数的校核 3.3.1 注射压力校核注射压力校核 查参考文献1表 4-1 可知，ABS 所需注射压力为 80-110MPa，这里选择取注射压 力为90MPa，注射机的公称压力为122MPa，注射压力安全系数1.25-1.4 0 p 公 p 0 k 之间，这里选择取中间值1.3，则： 1 k 公 pMPapk117903 . 1 01 所以注射机注射压力合格。 3.3.2 锁模力的校核锁模力的校核 第一步：塑件在分型面的投影

33、面积 22 74528192mmmmA 塑 第二步：浇注系统在分型面上的投影面积 ，即浇道凝料（包括浇口）在分型 浇 A 面上的投影面积的数值可以按照多型腔模具的统计分析来确定。是每个塑件在 浇 A 浇 A 分型面上的投影面积的 0.2-0.5 倍。由于本设计的流道系统较简单，分流道相对较 塑 A 短，因此流道凝料投影面积可以适当取小些。这里取=0.2=1490mm 。 浇 A 塑 A 2 第三步：塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积为 (4.1) 2 8942)(mmAAnA 浇塑总 第四步：模架型腔内的胀型力=；式中，是型 胀 F 模总p AkN98.123359428 模 p 腔的平均计

34、算压力值。是模具型腔内的压力，通常取注射压力的 20%-40%，大致范 模 p 围是 25MPa-40MPa。因为 ABS 属于中等黏度塑料及有精度要求的塑件，所以取 =35MPa。 模 p 合模力/KN1800 定位孔直径 mm/ 125 最大成型面积 /cm 2 500 喷嘴球半径 mm/ 18 模板最大行程 mm/ 350 喷嘴孔直径 mm/ 4 由表 4.2 可知，该注射机的公称锁模力,锁模力安全系数为=1.1-kN3500 锁 F 2 k 1.2，这里取=1.2，则取=1.2=375.58kN，所以注射机锁模力满足要求。 2 k 2 k 胀 F 胀 F 锁 F 对于其他的安装尺寸的校

35、核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。 第四章第四章 浇注系统形式和浇口的设计浇注系统形式和浇口的设计 4.1 主流道的设计主流道的设计 主流道常常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机的喷嘴注射出的熔体导 入分离到或者型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时候主流道凝 料的顺利取出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和填充时间。另外，由于主 流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常常设计成独立的主流道衬 套。材料选用 45 钢，并经局部热处理球面硬度 38-45HRC，设计独立的定位环用来安 装模具是其定位作用，主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径 0.5-1m

36、m,以免溢料并且 防止衔接不准二发生堵截现象。 （1）主流道的长度）主流道的长度 一般由模具结构确定，对于小型模具 L一般应尽量小于 主 60mm，初选 L=50mm 进行设计。 主 （2）主流道小端直径）主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸（0.51）mm=（4+1）mm=5mm （3）主流道大端直径）主流道大端直径 D=d2Ltan()=8mm，式中 2 主 （4）主流道球面半径）主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径+（12）mm=（182） mm=20mm （5）球面的配合高度）球面的配合高度 h=4mm （6）主流道的凝料体积）主流道的凝料体积 V=L（RrRr）=3.14368（5

37、858） 主 3 主主主主主 7081.5mm=7.08cm （4.1） （7） 主流道当量半径主流道当量半径 Rn=6.5，这里取 Rn=7mm。 2 85 （8） 主流道浇口套的形式主流道浇口套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格。本设 计中浇口套采用碳素工具钢 T10A，热处理淬火表面硬度为 50HRC-55HRC。 4.2 分流道的设计分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间有着一段塑料熔体的流动通道，一般开设在分 型面上，起分流和转向的作用。他的基本作用是在压力损失最小的条件下，将来自主 流道的熔融塑料，以较快的速度送到浇口处充模。同时，在保证

38、熔体均匀地分配到各 型腔的前提下，要求分流道中残留的熔融塑料最少，以减少冷料回收。 4.2.1 分流道的设计要点和布置形式分流道的设计要点和布置形式 （1）分流道对熔体的阻力要小，应在首先保证足够的注射压力使塑料熔体顺利充 满型腔的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值，尤其对于小型塑件更为重要。 分流道转折处应以圆弧过渡。 （2）各型腔匀衡进料，为此当塑件形状、大小相同时，各分流道的截面积各长度 都要对应相等，各支分流道长度也应一致，并尽量取短。平衡式分流道能满足这点。 当一模成形几个不同形状及大小或不同重量的塑件时，各分流道的截面积及长度应与 塑件相适应，大多通过平衡计算确定。 （3）表面

39、粗糙度要求达到 Ra08 为佳。 （4）分流道较长时，在分流道末端应开设冷料穴。 （5）分流道位置可单独开设在定模板或动模板上，也可同时开在动、定模板上， 合模后形成分流道截面形状，这主要取决于模具结构、塑料特性及塑件脱出方法。通 常分流道多开设在模具的一边，以有利于开模时将流道凝料脱出。 （6）分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流 动及填充。 分流道的布置形式： 分流道的布局形式很多。分流道的布局是围绕浇口的布局而设置的，也就是分流 道的布局形式取决于浇口的布局形式，两者应统一协调，相互制约。 为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑

40、减 少分流道的容积和压力平衡，满足充模充分，因此本设计采用轮辐式浇口，分流道布 置形式如图 4.1 所示，分流道设计在定模板上。 图图 4.1 分流道布置形式分流道布置形式 4.2.2 分流道的尺寸分流道的尺寸 （1）分流道长度）分流道长度 由于流道设计简单，根据塑件中心圆的直径为 14mm，塑件长 度为 92，宽度为 85， ，故设计时考虑到充型均匀。单边分流道长度取 L=4mm。 分 （2） 分流道的当量直径分流道的当量直径 因为该塑件的质量 m=113.1g 200g，对于质量 塑塑 V 小于 200g，壁厚在 3mm 以下的塑件可参照参考文献1P94 式（4-16） ，计算出分流道 的

41、当量直径为： D=0.2654=0.2654=8.03mm。（4.2） 分 4 m 分塑 Lmm66113.1 4 取 D=8mm。 分 （3）分流道的截面形状）分流道的截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U 形、六角形等， 本设计采用圆形截面，其加工工艺性较好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大， 并且易于祛除浇口的痕迹。 （4）分流道截面尺寸）分流道截面尺寸 分流道截面选择圆形，再根据该面积与当量直径为 8mm 的 圆面积相等，可得： 4R2= 4 2 分 D 计算得出： R=2mm 4.2.3 凝料体积凝料体积 （1）分流道的长度）分流道的长度 mmL6144 分 （2）分流道

42、截面积）分流道截面积 2 2 72 . 6 5 4 mm D A 分 （3）凝料体积）凝料体积 22 9 . 052.90772 . 6 561cmmmALv 分分分 4.2.4 校核剪切速率校核剪切速率 （1）注射时间）注射时间 查教材表 4-8，可取 t=2.0s。 （2）分流道体积流量）分流道体积流量 （4.3）/s91.55/scm 2.0 92.1010.9 33 cm t VV q 塑分 分 （3）剪切速率）剪切速率 由参考文献1式 4-20 可得剪切速率 （4.4） 121 3 3 3 1018 . 9 2 8 3.14 1091.553.3 3 . 3 ss R q 分 分 分

43、 该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率在 510- 510s-1之 间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。 4.2.5 分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取 Ra 1.252.5m 即可，此处 Ra 1.6m。另外，其脱模斜度一般在 510之间，这里取脱模斜度为 8 。 o 4.3 浇口的设计浇口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模一腔注射， 因此采用轮辐式浇口内孔进料。轮辐式浇口是盘型浇口的变异，它是将盘型浇口的圆 周进料改为轮辐式几小股浇口进料，轮辐浇口除了有盘型浇口的特点外，浇口

44、较小， 易于消除浇口凝料，同时还克服了盘型浇口的因形成真空以及塑件难以脱模的问题。 4.3.1 轮辐式浇口尺寸的确定轮辐式浇口尺寸的确定 轮辐式浇口就是由 4 个点浇口环形排列而成，如图 4.2 所示为其中一个点浇口。 图图 4.2 轮辐式浇口轮辐式浇口 （1）点浇口的半径）点浇口的半径 根据参考文献2表 2-6 可知： h=0.7nt=0.7 3 1=2.1 取 h=2 式中 n 是塑料成型系数，对于 ABS，其成型系数 n=0.7 （2）计算点浇口的长度）计算点浇口的长度 根据参考文献2表 2-6 可知： 点浇口的长度一般选用 0.71.0mm，这里取=0.7mm。 浇 L 浇 L 4.3

45、.2 轮辐式浇口剪切速率的校核轮辐式浇口剪切速率的校核 确定注射时间：查参考文献1表 4-8，可取 t=2.0s; 计算浇口的体积流量：。scmq/48.13 4 9 . 55 4 q 3 分 浇 计算浇口的剪切速率：由参考文献1式 4-20 可得：， Rn 为浇口的 3 3 . 3 n R q 浇 当量半径，则： =（4.5） 3 3 . 3 n R q 浇 1 -31 - 3 s108 . 1s 2 . 03.14 48.133.3 根据参考文献2表 2-8 可知，塑料 ABS 的最大剪切速率为。显然，计算 1-4s 105 出来的剪切速率在最大剪切速率范围内，因此浇口的剪切速率校核合格。

46、 -13s 108 . 1 4.4 校核主流道的剪切速率校核主流道的剪切速率 上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积（浇口的体积大小可 以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。 （1）计算主流道的体积流量）计算主流道的体积流量 （4.6）scm t nVV q/11.2597 2.0 110.92108 . 7 3 塑主 主 （2）计算主流道的剪切速率）计算主流道的剪切速率 （4.7） 1 -3 3 3 3 1088 . 3 83.14 10953.33 . 3 s R q 主 主 主 主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 10之

47、 -132 s105 间，所以，主流道的剪切速率校核合格。 4.5 冷料穴的设计及计算冷料穴的设计及计算 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是储存熔体前锋的冷料，防止 冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计只有主流道冷料穴。由于该塑件采 用推杆推出塑件，故采用与 Z 形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对 Z 形拉料 杆头部的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出，拉料杆结构如图 4.3 所示。 图图 4.3 拉料杆结构拉料杆结构 第五章第五章 成型零件的结构设计和计算成型零件的结构设计和计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、 成型杆和成型环等。

48、成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲 刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺 寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度 及较好的耐磨性能。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体 结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加 工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键 的成型零件进行强度和刚度校核。在工作状态中，成型零件承受高温高压塑件熔体的 冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需

49、要克 服于塑件的粘着力。在上万次、甚至上几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸 精度、表面质量及其稳定性，决定了塑件制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段 承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许范围内。成型零件 的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。在本 设计中成型零件就是成型盖外表面的凹模，成型内表面的型芯（凸模） 。 5.1 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整 体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计采用整体式凹模。 凸模是成型塑件内表面的成型零

50、件。按凸模结构的不同可将其分为整体式和组合 式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯有两部分：一部分是成型零 件内表面的型芯，另一部分是两个斜推杆的小型芯，该塑件采用组合式型芯，因塑件 的包紧力较大，所以设在动模部分。 5.2 成型零件钢材的选用成型零件钢材的选用 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模，凸模，镶块， 成型杆等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压料流的冲刷，脱模时 与塑件发生摩擦。因此成型零件要求有正确的形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗 糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度，刚度，较好的耐磨性和良好 的抛光性。所以综合考虑之

51、后，对于凹模钢材选用 P20（美国牌号） 。对于成型塑件内 表面的大型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢 Cr12MoV。而对于四个斜推杆的小型芯而言，型芯较小，但斜推杆穿插过大型芯，在 开模时散发的热量比较多，磨损也比较严重，因此也选用高合金工具钢 Cr12MoV。 5.3 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算 对于该塑件的模具来说，只需要计算一下几个重要的尺寸就可以了，塑件的精度 等级取 MT5，采用参考文献1表 4-15 中的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公 差按照塑件零件图中给定的公差计算。 如图 5.1，为凹模的外型图。 5.3.1 凹模长度尺

52、寸的计算凹模长度尺寸的计算 图图 5.1 凹模凹模 塑件外部长度尺寸的转换：l=70=70.2，相应的塑件制造公差 s1 mm 0.2 0.1- mm 0 0.3- 。根据参考文献1P126 文字描述：实践证明模具制造公差可取塑件公差的0.3mm 1 ，对于中小型的塑件取，即 6 1 3 1 6 1 z 0.05mm0.5mm 6 1 6 1 z mm3 . 073 . 07 . 02 . 070055 . 0 11 1261 . 0 0761 . 0 05 . 0 0 0 111 1 z xLSL scpM 是塑件的平均收缩率，查参考文献1表 1-2 可得 ABS 的收缩率为 0.3% cp

53、 S 0.8%，所以=； cp S5500 . 0 2 800 . 0 003 . 0 是塑件的外形长度基本尺寸为 70.3mm; 1s L x 是系数，由参考文献1表 4-15 可知：x 一般在 0.50.8 之间，此处取 x=0.7； 是塑件尺寸公差值； 是制造公差，取/3; z 因为塑件在凹模部分投影为圆，所以跟凹模的宽度尺寸和长度尺寸是一样的。 5.3.2 凹模深度尺寸的计算凹模深度尺寸的计算 塑件高度方向尺寸的转换： 塑件高度尺寸的最大尺寸 ，相应的；mm.1310.1mm41 0 0.2-s1 H0.2mm s1 mm312 . 036 . 0.131)0055. 01(x)1(

54、079 . 0 0.046 330 . 0 00s1111 1 z scpM HSH 是塑件顶面到分型面的最大尺寸为 13.1mm； 1s H x 是系数，由参考文献1表 4-15 可知一般在 0.50.7 之间，此处取 x =0.63， 11 是公差值； s1 是制造公差，由前面介绍取/6。 z 5.3.3 凸模长度尺寸的计算凸模长度尺寸的计算 如图 5.2，为凸模的外型尺寸。 塑件内部长度尺寸的转换： ，0.25mmmm9 . 39mm49 s1 0.25 0 0.15 0.1-s1 ，l 0.25mmmm9 . 09mm19 s2 0.25 0 0.15 0.1-s2 ，l 0.3mmm

55、m9 . 33mm43 s3 0.3 0 0.2 0.1-s3 ，l 0.2mmmm9 . 9mm1 . 010 s4 0.2 0s4 ，l mm94.2mm25 . 0 7 . 09 . 390055 . 0 11 041 . 0 001 . 0 0 042 . 0 0 1 1111 z scpM xlSl mm91.5mm25 . 0 68 . 0 9 . 900055 . 0 11 045 . 0 003 . 0 0 042 . 0 0 2 2222 z scpM xlSl mm34.194mm3 . 06 . 09 . 330055 . 0 11 094 . 0 144 . 0 0 0

56、5 . 0 0 3 3333 z scpM xlSl mm10mm25 . 0 5 . 09 . 90055 . 0 11 01 . 0 023 . 0 0 033 . 0 0 4 4444 z scpM xlSl 、是塑件长度的基本尺寸，从大到小依次为 1s l 2s l 3s l 4s l 93.9mm、90.9mm、33.9mm、9.9mm； x 、x2 、x3 、x4是系数，由参考文献1表 4-15 可知一般在 0.50.8 之间，此处 1 取 x =0.7、x2=0.68、 x3=0.6、 x4、=0.5； 1 、是公差值，为 0.25mm、0.25mm、0.3mm、0.2mm； s

57、1 s2 s3 s4 、是制造公差，由前面介绍取/6。 1z 2z 3z 4z 5.3.4 凸模宽度尺寸的计算凸模宽度尺寸的计算 塑件在型芯上的投影，中间为凸起的圆以及一个圆孔，所以宽度方向圆和圆孔的 尺寸相同，但是由于塑件周边是矩形，所以宽度尺寸不同。 0.25mmmm9 . 7mm80 s2 0.25 0 0.15 0.1-s5 ，l 0.25mmmm 9 . 73mm74 s2 0.25 0 0.15 0.1-s6 ，l mm.208mm25 . 0 7 . 0 9 . 790055 . 0 11 041 . 0 001 . 0 0 042 . 0 0 5 5555 z cpM xlSl

58、 mm.247mm25 . 0 6 . 09 . 370055 . 0 11 041 . 0 001 . 0 0 042 . 0 0 6 6666 z scpM xlSl 图图 5.2 凸模凸模 5.3.5 型芯高度尺寸的计算型芯高度尺寸的计算 mm2.90.1mm30.1mm25h 0.2 0s1 ）（ mm3.062 . 036 . 02.9)0055 . 0 1()1( 0 330 . 0 0 330 . 0 0 11111 zscpM hSh x 是模具尺寸计算系数，由参考文献1表 4-15 可知一般在 0.50.8 之间，此处 1 取 x =0.63； 1 是公差值，为 0.2mm；

59、 1 是制造公差，由前面介绍取/6。 1z 5.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 5.4.1 凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度的计算 凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，根据型腔的布置，模架初选 mm 的标准模架。 由于塑件其外形大体是矩形，故采用矩形整体式的计算强度公式来计算。整体式 矩形型腔侧壁厚度计算可根据参考文献1表 4-19 中的刚度公式计算。 （1）按刚度计算）按刚度计算 S=0.65mm-（6.1） 3 1 1 p E Cph h 式中：S 是凹模壁厚，为 3mm； h 是凹模深度，为 8mm； 是凹模长度，为 94mm；l C=1.5（6

60、.2） 962 3 4 4 4 4 h l h l P 是模具型腔内最大的熔体压力，一般为 3050Mpa，这里取 35Mpa，因 为，所以；1 l b 6 . 0 1 E 为模具材料的弹性模量，取为 2.1 10 Mpa； 5 为模具刚度计算许用变形量，根据注射塑料品种， p =25i =25 0.918=22.95=0.023mm； p 2 mm 因此，要满足刚度要求的话，矩形凹模侧壁厚度应大于 0.65mm。 （2）按强度计算）按强度计算 由于，所以 S=3.55mm-41 . 0 .120 l h 2 1 2 3 p ph （6.3） 式中：S 是凹模壁厚，为 3mm； h 是凹模深度