设计说明书谢佳论020800232

1、直角弯头注塑模结构设计和模流分析摘要塑料制品在生产生活各个方面应用广泛。注塑成型是塑料工业中的重要成型方法，其发展集高效化、高精化、长寿化于一身。模具行业是高技术密集行业，市场竞争激烈，加上CAD/CAM/CAE技术的运用，生产周期更为缩短。其设计过程主要运用三维软件进行造型设计、模流分析软件进行工艺优化、加工仿真软件进行刀路模拟，以确保所设计模具各项指标合理，保障设计质量。本设计题目是直角弯头注塑模具结构设计和模流分析，说明书主要对模具结构设计部分及模流分析部分进行了重点论述。设计过程主要是在查阅资料、文献、图纸的基础上，完成对零件产品进行分析。在对两个方案进行比较的基础上确定模具结构、完成

2、模具各部件的设计，如型芯型腔、顶出机构、侧抽芯机构、冷却系统，进行注塑工艺参数选定、注塑机校核等工作。系统阐述了直角弯头注塑模具设计的整个过程，并给出了一个可行方案。一副模具首先必须具备良好的装配工艺性，才有实用性可言。本案中列出了所设计模具各部分的装配顺序，并说明了模具工作时，各部分零件的动作过程。同时叙述开模合模动画制作流程，对设计方案所选用的工艺参数进行了模流分析，加以相应论述，分析了充填冷却过程，并分离变形因素，证实所选用的工艺参数合理。同时分析了型腔加工工艺，完成型腔的Master CAM加工模拟。关键词：塑料注塑模具，直角弯头，模流分析Structure design and mo

3、ldflow analysis of right angle bend plastic injection moldAbstractPlastic products are widely used in all aspect of manufacturing and life. Injection molding, whose development integrates efficient, high-precision, longevity in one, should be an important molding methodintheplastics industry.The mol

4、d industry is a high-tech intense industry, with sharp market completion. Its production cycle should have been shortened because of the use of the CAD/CAM/CAE technology. The design process mainly use three-dimensional software to design, mold flow analysis software for process optimization, machin

5、ing simulation software forthesimulationoftool path to ensure that all parameters of the mold be reasonable, thus protecting the quality of the design. The subject is structure design and moldflow analysis of right angle bend plastic injection mold. Moldstructure designandmold flowanalysis are stres

6、sed in this essay. The process of this design is based on access to information, document, drawings and so on. Basic of comparison between two solutions, the structure of the mold is produced. The design of various components of the mold is completed, such as the core cavity, the top institutions, t

7、he side core-pulling mechanism, cooling system. Accomplished injection molding process parameters selected, the injection molding machine check. This essay also shows a complete process of right angle bend plastic injection mold design, and gives a feasible scheme. A mold must first have a good asse

8、mbly process, then practically. The assemble sequence of the various parts of the mold design have listed in this essay, so as the action of the various parts of the mold. At the same timedescribed in the animation process of mold clamping, and mold flow analysis, process parameters on the design ch

9、osen to be the appropriate discourse, and the filling of the cooling process, separation and distortion factors, to confirm that the selected process parameters reasonable. It also gives out analysis of cavity processing, and Master CAM machining simulation to complete the cavity.Keywords: Plastic i

10、njection mold，Right angle bend，Mold flow analysis目录第一章 绪论11.1毕业设计目的11.2塑料模具概述11.3 相关设计软件2第二章 注塑工艺分析42.1塑件图纸分析42.2 塑件原材料性能分析52.3 塑件体积与质量52.4 初选注射机型号和规格62.5 确定注射工艺参数6第三章 注塑模具结构设计83.1 选定分型面83.2 确定型腔配置83.3 确定浇注系统93.4 成型零部件的结构设计103.5 成型型腔壁厚计算133.6 脱模方式和推出机构设计143.7 侧向分型抽芯机构设计143.8 冷却系统设计16第四章 注射模具与注塑机的关系1

11、84.1 注射量的校核194.2注射压力的校核194.3 锁模力的校核194.4 安装部分尺寸校核204.5 开模行程的校核214.6 顶出装置的校核22第五章 模具工作过程模拟235.1 注塑模具装配过程235.2 注塑模具开合模过程235.2 工作过程动画模拟23第六章 直角弯头注塑模具模流分析266.1浇口位置分析266.2 注塑工艺分析26第七章 Mastercam动模板加工模拟367.1 数控技术367.2 动模板加工工艺流程367.3 Mastercam加工模拟37结 论39谢 辞40参考文献41附录1：模流分析结果摘要附录2：Mastercam部分程序附录3：动模板机械加工工艺过

12、程卡第一章 绪论1.1毕业设计目的本科生毕业设计通过深入分析所给课题、查阅相关参考资料、完成毕业设计任务、撰写设计说明书及其他相关工作，着重培养学生综合分析问题并提出解决方案的能力和独立完成工作内容的能力。是理工科学生在学完了本科阶段的全部课程的基础上，所进行的一次对所学专业知识的串联运用，属于理论与实践的结合，是工科学生在校学习的最后一个重要实践环节。其目的在于培育学生综合运用专业知识和理论知识指导实践的能力，使其对专业知识的掌握、专业技能的把控方面有进一步的提高1。毕业生在进行毕业设计时，需查阅诸多设计资料、手册、期刊，对照相应国家标准，使所设计内容规范化，有助于树立良好的设计思想和工作作

13、风。通过设计实践环节能提高学生各方面综合素质，尤其是独立解决本专业一般工程技术问题的能力。为以后从事与专业相关的技术工作打下良好基础。1.2塑料模具概述1.1.1 塑料工业塑料制品具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好、生产效率高、耗能低等优点，在生产生活的各个方面得到广泛应用2 3 4。在机械制造中的某些领域，塑料制品可取代金属，如塑料齿轮、塑料管件等；在微机、电子等部门，塑料早就是集成电路板必备材料；在物流包装方面，各种胶带、包装袋，塑料的存在随处可见，并起着不可替代的作用。塑料原材料只有演变成塑料制品，才能实现原材料自身价值。塑料制品的生产目的就是根据各种塑料性能，利用各种工艺方法，使塑料成为

14、有一定形状又有使用意义的产品。其成型方法种类多样，如注塑、吹塑、挤出等。而注塑成型法，因能成型高尺寸精度、高复杂形状的塑件以及自身具备的高生产效率特点，在各种成型方法中尤为重要。注塑成型的一般过程是，原材料从注塑机料斗进入加热筒进行塑化，随后由注塑机螺杆或柱塞推动塑化料，形成一定注塑压力，塑化材料在压力作用下依次通过喷嘴、流道、浇口，进入模具型腔，待注塑完全，进入保压冷却阶段，随后开模取出塑件。据有关统计，注塑制品占所有模塑件总产量的1/3，注塑成型的价值日益凸显。1.1.2 塑料成型注塑模具单分型面的塑料成型注塑模具主要由动模和定模部分组成，动模装在注射机移动模板，定模则装于固定模板。分型面

15、闭合时，动定模板组成浇注系统和型腔，注入塑料熔体，经保压冷却后，模具动定模板分离，取出塑件。注塑模具主要由以下部分构成：（1）成型部件 指型芯、凹模，型芯成型内表面、凹模成型外表面，二者分工合作，保证零件顺利成型。（2）浇注系统 即主浇道、分流道、浇口和冷料穴，浇注系统控制进料方向，并分离前锋冷料，保证塑件的成型质量。（3）导向部件 导柱和导套等，保证模具合模精确。（4）推出机构 推杆、推出固定板、拉料杆等。保证塑件冷却完后顺利脱离成型零部件。（5）侧抽芯机构 斜导柱和侧型芯等，控制零件侧孔成型。（6）温控系统 主要是水路设计，需控制模具温度为一定值。 注塑模具发展趋势现代制造业发展，已经发展

16、到了信息化的地步。各种数控加工设备的使用，已经很普遍了。注塑模具本身是机械产品，其发展也主要受模具设计制造技术水平提高的制约。 质量、成本、工期，已成为工业市场上设计与产品开发的关键竞争因素。现代企业都以高质量、低价格、短周期为宗旨来参与市场竞争。模具企业必须在设计技术、制造工艺、生产模式等诸多方面加以调整以适应要求5。模具的发展趋势主要集中体现在以下方面：（1）模具大型化与微型化 微型化是各类产品的重要发展方向，目前，已经存在重量为万分之一克的成型注射加工装备，塑料管生产设备可生产的塑料管直径也已达到为1mm和中空吹塑机可吹塑体积为3ml以下的塑件等。更精细的塑料制件正在不断地开发中，如日本

17、提出了开发重量为十万分之一克的注射成型加工装备，以生产用以替代人体血管的塑料管。大型化的生产要求更加明显。如地下管道超大直径塑料管的生产。（2）节能化 注塑模具生产过程中需要消耗很多能源。如塑化过程。保压过程，节能降耗符合可持续发展需求，业已成为注塑机及相应模具主要发展趋势，（3）高效化 塑料制件生产高效化要求模具结构向多型腔，自动装卸方向发展。日本、德国已经大规模应用了低压传递模、型腔数达到几十个甚至上千个的一模多腔成型设备。未来还可能出现多层多腔模具、多工位多腔模具，以充分利用注塑机的注塑潜力。（4）长寿命化 塑料模具寿命直接影响着模具本身所带来的经济效益。人们发现，注塑工艺的优劣，对注塑

18、模具寿命本身有重大影响，因此，优化注塑工艺，以使塑件质量提高，增进模具寿命，已成为一个重要课题。1.3 相关设计软件模具行业是高技术密集的行业，其产品与其他机械产品相比，技术含量高。其设计制造过程，体现了CAD/CAM/CAE技术在行业中的综合的运用。CAD/CAM/CAE技术就是计算机辅助设计、辅助制造与辅助工程的通称。该技术的出现以新型的设计方法替代了传统设计方式、制造方式。它尽可能利用计算机系统来完成重复性高、劳动量大的工作，简化了模具设计过程，帮助模具设计师节省设计时间，提高设计质量和设计效率。从模具设计之初到最后模具成型，主要有以下软件起了重要作用。（1）三维造型设计软件Pro/En

19、gineerPro/Engineer软件不仅可以设计出各种各样外形的产品，还可以对相应复杂零件进行模腔的设计，往往其复杂程度远超产品本身6。该软件带有定义几何图形以创建单型腔或多型腔模具和铸件，同时可以评估模具开模斜度、集成干涉检查、模拟开模仿真，以确定所设计方案的可行性。同时，Pro/e可设计整个模具的三维结构，并通过定义相应约束和伺服电机，来实现模具开模动画制作，以发现模具设计过程中及模具开模合模可能存在的问题，使设计师尽早发现，以免造成更大损失7。（2）模流分析软件MoldflowMoldflow软件是美国Moldflow 公司开发的流动分析软件，Moldflow可模拟注塑模具填充过程、

20、保压过程、冷却过程，进行翘曲分析、充填分析，以帮助设计者在设计之初就发现模具工艺方案上可能存在的问题。对冷却过程进行分析，可以计算出冷却时间及成型周期。模流分析的最终目的是获得最佳浇注系统的设计方案，以及最佳工艺参数设定，保证产品质量。在塑件均匀冷却前提下，优化冷却管道布局，缩短冷却时间及成型周期，提高生产效率8 9 。（3）Master CAM软件Master CAM是美国CNC系统公司开发的主要用于机械产品加工模拟的运行在PC平台上的3D图形集成系统11。能完成各种类型数控机床的自动编程，包括数控铣床(25轴)、车床(可带C轴)、线切割机(4轴)、激光切割机、加工中心等的编程加工。模具设计

21、中，采用Master CAM主要进行型芯型腔加工刀路分析，确定加工方案和工艺可行性。第二章 注塑工艺分析 塑料制品是利用塑料成型方法生产的零件，为了实现高品质、低成本和高效率的生产，需要塑件本身具有良好的成型工艺性能。2.1塑件图纸分析弯头是用以连接不同方向的两根管路，使管路中液流或气流传导方向发生改变，其直径可相同或不同。分析直角弯头塑件零件图可知，弯头整体为圆柱形，其重要尺寸为尺寸82mm，以及弯头与管路连接处75.4mm孔，该孔为配合孔，尺寸要求严格控制，在零件图纸上，其尺寸未予标注公差，根据（GB/T 14486-93）查得其精度等级为MT5级。中间有侧槽，弯头轴线为圆弧与直线组合，不

22、好采用旋转抽芯，可设计弯头内部采用组合侧向型芯进行成型。图2-1 直角弯头零件图从零件壁厚上看，塑件最小壁厚4mm，塑件壁厚较为均匀，壁厚大小适中，不会放大充模阻力，不易出现缺料现象，也避免了壁厚太厚所容易出现的气泡、凹陷等缺陷，有利于零件的成型。塑件冷却后会包紧在抽芯型芯上，为了使脱模顺利，75.4mm孔处应设置脱模斜度，查取ABS常用脱模斜度351。该弯头属于输水管路连接件，弯头除需具备良较高的冲击强度、良好的尺寸稳定性和耐腐蚀性外，无其他较为特殊的工艺要求。塑件选择的ABS材料综合力学性能好，满足塑件机械性能要求。综合分析，在注射成型工艺参数控制良好的条件下，零件的成型要求可以得到保证。

23、2.2 塑件原材料性能分析 塑件的选材应满足塑件的力学、物理、化学性能，以满足塑件使用要求。同时需考虑塑料的工艺性能、成型特性、塑料成本，以期获得最优效益。ABS，即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，是不透明、无毒、无味及微黄的热塑性树脂，ABS具有突出的力学性能以及良好的各方综合性。从形态上看，ABS是非结晶性材料，具有良好的抗冲击性，耐热耐寒耐腐蚀，其制品尺寸稳定，表面光泽好。ABS用途极广，是一种重要的工程塑料，其应用范围涉及机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域。其材料特性列于表2-1中。表2-1 ABS材料性能与成型条件比重(g/cm)1.031.07计算收缩率(%)0.30

24、.8热变形温度93118脱模斜度型腔40 120吸水率(%)0.20.45型芯351ABS可用注射、挤出、压延、吹塑、真空、电镀、焊接、表面涂饰等成型方法加工。其收缩率小，制件精度容易保证。ABS吸湿性强，流动性中等，成型时会在制件上产生云纹、气泡等缺陷，故在注射成型之前应进行干燥处理，使注塑时含水量小于0.3%。2.3 塑件体积与质量根据塑件二维工程图纸，利用三维造型设计软件Pro/Engineer绘制直角弯头塑件的三维图，由于Pro/e软件自带基本的分析功能，根据ABS材料密度为1.05，分析塑件体积和质量，如图2-2所示得如下结果：图2-2 塑件体积质量分析体积：162.62 cm3质量

25、：170.75g2.4 初选注射机型号和规格注射机为塑料注射成型时所用主要设备，可分为立式、卧式、直角式。注射成型时，模具定模板与注射机定模板相连，动模板则对应安装在注射机动模板上，由锁模装置合模锁紧，注入熔融塑料。为提高直角弯头加工效率，结合该零件本身结构特性，采用多型腔模具，定型腔数为4。 根据制品的体积及质量来确定所需注射机的注射量。塑件总体积=型腔数X每腔塑件体积Vs=4v 公式(2-1)Vs=4v =4162.62cm3=650.48cm3以浇注系统凝料为塑件体积的20%估算，V=0.2V 公式(2-2)V=0.2650.48cm3=130cm3V=Vs+V=780.48cm3设计模

26、具时，必须控制一个注射成型周期内所注射的塑料熔体容量在注射机额定注射量的80%以内，考虑浇注系统中也存在一部分塑料熔体，按其为塑件体积的20%估算，注射机的注射量780.48cm3/0.8=975.6cm3为使制件推出后能自动落下，同时便于操作加料，选用卧式注射机。根据注射量，初选XS-ZY-1000型注射机，其主要技术参数如下表：表2-2 XS-ZY-1000注射机主要技术参数螺杆（柱塞）直径/mm85注射容量/cm31000注射压力/105Pa1210锁模力/10kN450最大注射面积/cm21800喷嘴球半径/mm18模板行程/mm700孔直径/mm7.5模具厚度/mm300700推出孔

27、径/mm20定位孔直径/mm150 0+0.06孔距/mm8502.5 确定注射工艺参数 注射成型时影响因素很多，工艺条件的选择和控制可直接影响塑件的精度和质量，工艺参数选择主要是温度、压力和时间的选择。注射工艺参数依材料而定，查取手册，并做如下选择，列于表2-3。表2-3 ABS注射工艺参数选择喷嘴温度/210模具温度/50机筒温度/前段215注射压力/MPa80中段220保压力/MPa60后段190注射时间/s4保压时间/s30冷却时间/s30螺杆转速/(r/min)50成型周期/s60第三章 注塑模具结构设计 注塑模具由动模和定模两大部分组成，分析直角弯头成型零件的特点，知道本次设计的模

28、具应包括成型零件、浇注系统、导向机构、推出机构、侧抽芯机构、模温调节系统。3.1 选定分型面 分型面对塑件外观质量、尺寸、形位精度、脱模性能、锁模力、型芯型腔结构、排气、浇口和模具制造工艺性等都有直接影响。分型面的合理选择，对提高成型塑件质量、简化模具结构复杂程度等均有很大利好。注塑分型面的选择，要根据塑件的几何形状、塑件质量要求，结合浇注系统，脱模机构选择等综合考虑。直角弯头零件结构具有特殊性，分析比较如下分型面方案： 图 3-1 分型面选择比较该零件为直角弯头，由于有垂直孔的存在，必须有抽芯机构。方案一的分型面选择，可使抽芯和分型同时进行，节省分型时间，但是型芯型腔结构复杂，加工成本较大。

29、方案二分型面选择在塑件最大截面处，加工容易，符合分型面选取一般原则，且型芯型腔加工较为容易。综合分析，选择方案二的设计。3.2 确定型腔配置 型腔配置应有利于提高塑件成型效率，缩短成型周期。综合考虑流道和分型面性能，确定零件在模具中排列如图3-2：图 3-2 型腔排布 图 3-3 主流道衬套 3.3 确定浇注系统注塑模具的浇注系统指注射机喷嘴到成型型腔之间的料流通道，包括主流道、分流道、浇口、冷料穴四大部分。流道表面粗糙度Ra1.60.8m。3.3.1 主流道设计主流道轴线一般与注射机的喷嘴轴线重合，并位于模具中心线上，型腔也以轴线为中心对称布置。为便于凝料从浇道中脱出，主流道设计成圆锥型，因

30、ABS材料流动性中等，取主流道锥角=3，内壁表面粗糙度Ra=0.63m。喷嘴与主流道对接处需紧密对接，可防止主流道与喷嘴处溢料，因此主流道对接处制成凹坑，凹坑半径根据注射机喷嘴半径决定，并在其基础上加12，取19mm。小端直径d2=d1+1=8.5mm，凹坑深度h=4mm。主流道大端呈圆弧过渡，其圆角半径r=1mm，以减小料流从主流道进入分流道时的转向过渡阻力。主浇道的长度应视模板厚度、水道等具体情况而定。考虑主流道与塑料熔体喷嘴反复碰撞，容易损坏，一般不将主浇道直接开设在模板上，而是将主流道制成可拆卸的主流道衬套，如图3-3所示。这样可以使容易损坏的主浇道部分单独选用优质钢材，便于更换和节约

31、成本并提高模具寿命。主流道衬套结构如图3-3所示。通常，主浇道衬套需淬火处理。3.3.2 冷料穴设计两次注射间隔间和塑料熔体注射前沿部分，由于塑料熔体的冷凝，会产生冷料，冷料穴可储存这部分冷料，避免冷料进入模具型腔影响塑件质量。冷料穴必不可少，本模具中采用较为常用的带Z形头拉料杆的冷料穴。冷料穴长度取10mm3.3.3 分流道设计本模具采用一模四腔结构，需有分流道存在。由于塑料冷却会在流道管壁形成凝固层，为使熔体能在流道中部畅通，分流道要求塑料熔体能在相同的温度和压力条件下，从各个浇口尽可能同时地进入并充满模具型腔。设计使分流道中心与浇口中心位于同一直线上，故采用圆形截面，其优点有：比表面积最

32、小，料流阻力小，压力损失小，流道中心冷凝慢，有利于保压。但是加工难度稍大。其分流道直径取D=6.5mm。分流道布置如图所示。 图3-4 分流道布局3.3.4 浇口设计浇口连接分流道和模具型腔，具有两方面的作用：首先，控制塑料熔体流入型腔；其次，保压过程结束后，注射压力撤销，浇口首先固化，以封锁型腔，避免腔中未冷却的塑料倒流。根据型腔排布，和塑件成型工艺，采用侧浇口较为合理。开设浇口在分型面上，选择矩形侧浇口，使加工容易，且便于试模时再进行修正。矩形侧浇口的大小由其厚度、宽度和长度决定。侧浇口厚度：h=nt 公式(3-1) h=nt=0.64=2.4mm侧浇口宽度：b=nA30 公式(3-2)

33、b=nA30=0.67.54104/230=3.8mm，取4mm式中：t-塑件壁厚，mm n-系数，ABS取为0.6 A-塑件外表面面积，mm2 由于该浇口属于一般侧浇口，根据经验数据，浇口长度为2.5mm。3.4 成型零部件的结构设计ABS塑件的平均收缩率为：Scp=0.5，采用劈块，凸模结构如下所示，图3-5 型腔三维图根据塑件尺寸85查表取塑件尺寸精度等级MT5，模具制造公差等级IT11。（1）塑件型芯径向尺寸：lm=ls+lsScp+x-z0 公式(3-3)ls-塑件内形尺寸；-塑件公差值；lm-型芯基本尺寸；z-型芯制造公差，取1/4x-系数，中小型塑件取3/4弯头连接口型芯直径：塑

34、件内形基本尺寸75.4mm，公差0.46mmlm1=ls1+ls1Scp+x1-z10=75.4+75.40.005+340.46-0.120=76.12-0.120弯头内径处型芯直径：塑件内形基本尺寸64mm，公差0.4mmlm2=ls2+ls2Scp+x2-z20=64+640.005+340.4-0.10=64.62-0.100（2）塑件型芯高度尺寸：hm=hs+hsScp+x-z0 公式(3-4)hs-塑件内形尺寸；-塑件公差值；hm-型芯基本尺寸；z-型芯制造公差，取1/3x-系数，中小型塑件取2/3弯头连接口型芯高度：塑件内形基本尺寸36mm，公差0.32mmhm1=hs1+hs1

35、Scp+x-z10=36+360.005+230.32-0.110=36.39-0.110弯头内径处型芯高度：塑件内形基本尺寸14mm，公差0.22mmhm2=hs2+hs2Scp+x-z20=14+140.005+230.22-0.070=14.22-0.070 图3-6 型腔成型部分尺寸 图3-7 定模板三维图（3）塑件型腔径向尺寸：Lm=Ls+LsScp-x0+z 公式(3-5)Ls-塑件外形尺寸；-塑件公差值；Lm-型腔基本尺寸；z-型腔制造公差，取1/4x-系数，中小型塑件取3/4弯头连接口型腔直径：塑件外形基本尺寸85mm，公差1.3mmLm1=Ls1+Ls1Scp-x0+z1=8

36、5+850.005-341.30+0.3=84.50+0.3弯头90拐弯处塑件外形基本尺寸72mm，公差1.06mmLm2=Ls2+Ls2Scp-x0+z1=72+720.005-341.060+0.3=71.60+0.3（4）塑件型腔深度尺寸：Hm=Hs+HsScp-x0+z 公式(3-6)Hs-塑件外形尺寸；-塑件公差值；Hm-型腔基本尺寸；z-型腔制造公差，取1/3x-系数，中小型塑件取2/3弯头连接口型腔深度：塑件外形基本尺寸36mm，公差0.76mmHm=Hs+HsScp-x0+z=36+360.005-230.760+0.253.5 成型型腔壁厚计算（1）矩形型腔侧壁厚度计算：该模

37、具采用整体式矩形型腔，其长边侧壁厚度按下式计算：S=3Cph4E 公式(3-7)C-常数，与l/h有关，l/h=249/42.5=5.86，C=35.86425.864+961.44h-型腔深度，h=42.5mm；p-型腔压力，根据p=Kp0，取压力损耗系数K为0.4，则型腔压力p=Kp0=0.4121Mpa=48.4MPa；E-模具钢材的弹性模量E=2.1105MPa；-塑料制件所用材料的允许变形量，对ABS，=0.04mm；S=3Cph4E=31.4448.442.542.11050.04=30.2mm，取35mm（2）矩形型腔底板厚度计算：按刚度条件计算，其公式如下：t=3Cpb4E 公

38、式(3-8)C-常数，C=5.86432(5.864+1)=0.03；t=30.0348.424942.11050.04=88.4mm，取90mm。3.6 脱模方式和推出机构设计为使推出机构简单，可靠，设计使开模时模具留在动模，由于塑件在动模板和定模板上为外圆环形，不会因塑件的收缩而包紧在模板上。为简化模具结构设计，采用常用的推杆脱模机构，该机构主要由推杆固定板、推板、推杆、复位杆等组成，其尺寸选择根据GB/T 4169.1.-2006 GB/T 4169.18.-2006选取。3.7 侧向分型抽芯机构设计 模具结构常采用碳素工具钢，斜导柱要求耐磨，采用T8钢制造。（1）抽芯距S 直角弯头抽芯

39、采用斜导柱完成侧向分型抽芯，抽芯距等于侧孔深度加23mm余量。S=S0+23 公式(3-9) S=S0+23=95+3=98mmS0-侧孔或侧凹深度，mm（2）脱模力F根据塑件壁厚4.8mm与平均直径80mm的比值t/d=0.060.05，确定该塑件为厚壁制件，且其截面为圆环型截面，采用如下公式计算脱模力F=2rESL(f-tan)(1+K1)K2+0.1A 公式(3-10)F-脱模力；K1-无量纲系数，随和而定，=r/,r为型芯平均半径，为塑件平均壁厚，K1值可查相关表；K2-无量纲系数，随f和而定，可查表选取；S-塑料平均成型收缩率，取0.005E-塑料的弹性模量；查表得ABS为1800M

40、Pa；L-塑件对型芯的包容长度，mm；f-塑件与型芯之间的摩擦因素，查表得ABS与钢的摩擦因素为0.21；-模具型芯脱模斜度，查表取1；-塑料的泊松比，ABS为0.39；A-盲孔塑件型芯在垂直于脱模方向上的投影面积，mm；本零件的型芯为阶梯型芯对拼，每个型芯均有两部分被塑件包紧，其参数列于下表：表3-1 型芯成型部分尺寸76.12型芯64.62型芯r38.06mm32.31mmK17.4327.63K21.00351.0035L36mm14mmA4550.8mm3279.6mm代入数据得，F1=238.0618000.00536(0.21-tan1)1+0.39+7.4321.0035+0.1

41、4550.8=2140.2NF2=232.3118000.00514(0.21-tan1)1+0.39+7.631.0035+0.13279.6=872.1NF=F1+F2=2140.2+872.1=3012.3N（3）斜销倾斜角度 若斜销倾角过大，斜销受力状况差，倾角过小，又不利于开模，按实际生产经验，选取斜销倾角22，则最小开模行程：H=Scot 公式(3-11) H=Scot=98cot22=242.5mm斜销工作长度L： 根据几何关系，斜销工作长度应大于L=Ssin 公式(3-12) L=Ssin=98sin22=262mm（4）斜销直径抽芯时，斜销受有弯矩作用，其最大值为：M=FL

42、公式(3-13)式中 F-斜销受力L-斜销有效工作长度。 F=23012.3cos22=6497.7N由材料力学可知圆形斜销弯曲应力为w=MWw 公式(3-14)式中 w-斜销抗弯截面系数，对于斜销，其截面系数，W=132d3=0.1d3；w-斜销材料弯曲许用应力。对T8钢，取200MPa由此，可得斜导柱直径 d=3FL0.1w=33248.9450.1200=24.45mm取d=25mm。3.8 冷却系统设计 为控制模具温度稳定，冷却系统必不可少，通过控制水道出口和入口的温度，以及水路流速，可以控制单位时间内带走的热量，以达到稳定模温的目的。根据单个塑件的质量170.75g，成型周期60s，

43、可以算得，该注射模产量为170.7541.2360060=50kg/h求塑件固化时每小时释放的热量Q查得ABS塑料的单位热流量Q1=3.1104.010kJ/kg取3.6x10kJ/kg计算，Q=WQ1=503.610=1.8104kJ/h求冷却水的体积流量忽略空气对流、热辐射以及注射机传导的热量，模具冷却时所需冷却水体积流量按式(3-15)计算：qv=WQ1c1(1-2) 公式(3-15)式中qv-冷却介质的体积流量，m/min；W-单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量，kg/min；Q1-单位重量的塑件在凝固时所放出的热量，kJ/kg；-冷却介质的密度，kg/m；c1-冷却介质的比热容

44、，KJ/（kg）；1-冷却介质出口温度，；2-冷却介质入口温度，；参考同类模具，选取25的水作为冷却介质，其出口温度为28，水呈湍流状态，根据表2-2，模具平均温度50，则，qv=1.8104/601034.187(28-25)=2.3810-2m/min查表3-2，为使得冷却水处于湍流状态，取d=10mm。表3-2 冷却水的稳定湍流速度与流量冷却水管直径d/(mm)最低流速Vmin/(m/s)流量qv/(m/min)冷却水管直径d/(mm)最低流速Vmin/(m/s)流量qv/(m/min)81.665.010-3200.6612.410-3101.326.210-3250.5315.510

45、-3121.107.410-3300.4418.710-3150.879.210-3求冷却水在管道内的流速v其计算公式如下，v=4qvd2 公式(3-16)式中v-冷却介质的流速，m/s；qv-冷却介质的体积流量，m/s；d-冷却管道的直径，m。v=42.3810-2(10/1000)260=5.05m/s求冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数h冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数h计算公式如下：h=4.187f(v)0.8d0.2 公式(3-17)式中f-与冷却介质温度有关的物理系数；-冷却介质在一定温度下的密度，kg/m；v-冷却介质在圆管中的流速，m/s；d-冷却管道的直径，m。以平

46、均水温25选择f值6.48h=4.1876.48(0.9961035.05)0.8(10/1000)0.2=6.23104kJ/(m2h)求冷却管道总传热面积A冷却管道总传热面积可按下式计算A=60WQ1h 公式(3-18)式中h-冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数，kJ/(mh)；-模温与冷却介质温度之间的平均温差，。 A=601.8104/606.2310450-(25+28)/2=0.02m2求模具上应开设的冷却管道的孔数开设孔数可按下式计算n=AdL 公式(3-19)式中L-冷却管道开设方向上模具长度或宽度；n=0.021010005161000=2第四章 注射模具与注塑机的关系注

47、射模具是安装在注塑机上使用的，因此，模具的设计必须使其工作参数满足注射机的要求。现就所设计的模具进行如下校核。4.1 注射量的校核模具设计时，一个成型周期中，塑料熔体容量需控制在注塑机额定注射量的80%以内。 在一个注射成型周期内，应为制件和浇注系统两部分熔体容量之和计为需注射入模具内的塑料熔体容量，。由于注射机选用时，以注射量进行选取，故此项达标。4.2注射压力的校核模具设计进行注射压力校核主要是校验注射机的最大注射压力是否能满足塑件成型要求。需使得注射压力在注塑机额定注射压力内才能正常注塑，即注射机最大注射压力要大于塑件要求的注射压力。ABS材料要求注射压力80MPa，XS-ZY-1000

48、型注射机能达到的最大注射压力为121MPa，满足要求。4.3 锁模力的校核高压熔体充填型腔时，会产生沿着注射机轴向的很大推力T推，该推力需小于注射机额定锁模力T合 ，否则在注射机成型时会因锁模不紧而发生溢边、跑料等现象。型腔内塑料熔体的推力T推其大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力，T推=AP平均AP=AkP0 公式(4-1)式中A-塑料与浇注系统在分型面上的投影面积，mm； P平均-型腔内塑料熔体平均压力，MPa；P-型腔内塑料熔体的压力，MPa；P0-注射压力，MPa；k-压力损耗系数，随塑料品种，注射机形式，喷嘴阻力、流道阻力等因素变化，可在0.20.4

49、的范围内选取。查表选取型腔压力30MPa，表4-1 常用塑料推荐选用的型腔压力塑料型腔平均压力/MPa塑料型腔平均压力/MPa高压聚乙烯1015AS30低压聚乙烯20ABS30中压聚乙烯35有机玻璃30聚丙烯15醋酸纤维树脂30聚苯乙烯1520塑料与浇注系统在分型面上的投影面积由Pro/e分析得到,其结果如图所示，则T推=49163.430=1.47106NAP=AkP0=49163.40.3121=1.78106N图4-1 塑件与浇注系统在分型面上的投影面积4.4 安装部分尺寸校核为了使注射模能顺利安装在注射机上并生产出合格的塑件，设计模具时必须校验注射机上与模具安装的有关尺寸，一般应校核模

50、具最大和最小厚度、模具长度和宽度、喷嘴尺寸、定位圈尺寸等。（1）模具厚度 模具的最大与最小厚度是指在模具闭合后达到规定锁模力时的动模板和定模板的最大与最小距离。因此，所设计模具的厚度应落在注射机规定的模具最大和最小厚度范围内，方可获得所需要的锁模力。所设计的模具厚度为486mm，注射机所规定的装模厚度为300700mm，模具厚度落在区间内，满足要求。（2）模具长度和宽度 模具与注塑机装配时，需使得模具安装能穿过拉杆空间而在注塑机动模固定板和定模固定板上固定。所选用的XS-ZY-1000注射机拉杆间距为790mm、690mm、拉杆直径140mm，模具模板尺寸586586，得模具空间如下图图4-2

51、 注塑机安装空间从图中可直观看出，模具长度宽度符合要求。（3）定位环尺寸 模具定位环中心应于注射机固定模板上的定位孔呈现较为松动的间隙配合H7/h7，以使得模具主流道中心线与注射机喷嘴中心线重合。本模具为大型模具，取定位环高度15mm。（4）主流道入口尺寸 模具主流道开始端球面半径R2应与注射机喷嘴头部的球面半径R1相吻合，一般R2应比R1大12mm，所选取的凹坑半径19mm合格。4.5 开模行程的校核模具开模后需有足够开模距离，此距离需在注射机开模行程范围内，XS-ZY-1000型注射机开模行程与模具厚度有关，其最大开模行程为注射机移动模板与固定模板之间的最大开距Sk减掉模具闭合厚度Hm。S

52、k-HmS 公式(4-2)式中Sk-注射机移动模板与固定模板之间最大距离，mm；Hm-模具闭合厚度，mm。所设计模具为单分型面注射模具，模具所需开模具行程为S=H1+H2+（510）mm式中H1-塑件脱模需要的顶出距离，mm；H2-塑件厚度（包括浇注系统凝料），mm。考虑塑件整体与斜滑块的存在，塑件脱模所需距离为塑件一半高度加上斜滑块超出分型面部分距离，在Pro/e软件里面，运用仿真测量，取顶出距离96mm，塑件厚度175mm，则所需开模距离为S=96+175+10mm=281mm 取整为280mm。由于斜导柱的存在，开模距离需放大，需再加上斜导柱到定模板距离212mm，则开模距离490mm。4.6 顶出装置的校核设计模具