(整理)臺階端蓋注塑模具設(shè)計說明書

1、臺階端蓋注塑模設(shè)計摘要臺階端蓋是應(yīng)用廣泛的一個塑料制品，需求量較大，因此此次設(shè)計主要是針對臺階 端蓋的模具設(shè)計。經(jīng)過對塑件的結(jié)構(gòu)性和工藝性分析的比較，最終確定采用注塑成型的方法。設(shè)計主 要內(nèi)容包括工藝性設(shè)計、模具設(shè)計和繪圖。工藝性設(shè)計包括分型面的選擇、型腔數(shù)目的 確定、注射機的初選等。通過對臺階端蓋的結(jié)構(gòu)分析，確定分型面選擇在下端最大截面 處；塑件要求大批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具要有較高的注塑效率， 澆注系統(tǒng)要能自動脫模, 采用側(cè)澆口自動脫模結(jié)構(gòu)，選擇一模四腔的澆注形式。根據(jù)塑件體積的計算和澆注系統(tǒng) 的估算進行初選注射機，及對注射機進行相關(guān)參數(shù)校核；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計是本次設(shè)計的主 要內(nèi)容，其內(nèi)容包含了

2、主流道及分流道的設(shè)計與布局、成型零件的設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè) 計、推出機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)定位機構(gòu)等一系列模具的重要零部件的設(shè)計。繪圖包括繪制總 裝圖和非標準零件圖，非標準零件圖包括凸凹模的尺寸公差及形位公差等。關(guān)鍵詞：模具設(shè)計；注塑模具；臺階端蓋The design of injection mould for a step end cover partsAbstractStep end cover is a plastic products widely used, its dema nd is bigger, so the desig n mainly directes towards the m

3、old desig n of steps cover.Through a comparative analysis of the structural and process of the plastic parts,the method of injectio n moldi ng is decided fin ally.This desig n main ly in cludes the process design, mold design and drawing. The design process include the selecti on of part ing surface

4、 and the determ in ati on of the nu mber of cavity and choos ing the injectio n mach ine. Through the an alysis of the bench end cover structure, the max cross sect ion is located at the lower end of the part ing surface; plastic parts is made for mass producti on, so the efficie ncy of the in jecti

5、 on mold should be higher. gat ing system automatically release, using automatic demould ing side gate structure, selecting the casting form of a mold four cavity.The selection of injection machine is based on the calculation and pouring system volume of plastic parts, and then to check the injectio

6、n machine.The design of die structure is the main content, its content contains the sprue and runner design and layout,forming part of the design,cooling system design, launch, the guide mechanism and positioning mechanism and a series of important parts of mold design.Drawing include drawing assemb

7、ly drawing and non-sta ndard parts,which in clude die size and geometrical tolera nces.Keyword: mould design; injection mold; step end cover1 前言11.1塑料模具發(fā)展史仁1.2模具發(fā)展趨勢2.1.3模具設(shè)計3.2臺階端蓋的結(jié)構(gòu)分析與工藝性設(shè)計 5.2.1臺階端蓋的結(jié)構(gòu)分析5.2.2 ABS工程塑料的性能分析6.2.3成型工藝的確定6.2.4臺階端蓋注塑成型過程及工藝參數(shù) 6.2.4.1注射成型工藝過程6.2.4.2注射工藝參數(shù)7.2.5擬定模具的結(jié)構(gòu)形式

8、和初選注射機 7.分型面位置的確定 7.型腔數(shù)量和排位方向的確定 8.2.6初選注射機8.2.7注射機的相關(guān)參數(shù)的校核 1.02.7.1注射壓力校核1.02.7.2鎖模力的校核1.03模具結(jié)構(gòu)設(shè)計123.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計 123.1.1主流道的設(shè)計 1.23.1.2分流道的設(shè)計 1.33.1.3校核主流道的剪切速率 143.1.4校核剪切速率1.53.1.5分流道的表面粗糙度和脫模斜度 1.53.1.6澆口的設(shè)計153.1.7冷料穴的設(shè)計及計算 1.63.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 1.63.2.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 163.2.2成型零件工作尺寸計算173.3模架的確定和標準件的選用及校核

9、213.3.1模架選擇213.3.2模架各尺寸的校核223.4排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計223.5脫模推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計223.6冷卻系統(tǒng)的設(shè)計243.6.1冷卻介質(zhì)243.6.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算243.7導(dǎo)向預(yù)定為機構(gòu)的設(shè)計 254繪制總裝圖和非標準零件圖 265典型零件加工工藝卡275.1凹模板的加工工藝過程275.2凸模加工工藝過程27設(shè)計體會和總結(jié)28致謝29.參考文獻.3.0.1 前言1.1塑料模具發(fā)展史塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一。自1909年實現(xiàn)以純粹化學(xué)合成方法生產(chǎn)塑料算起，塑料工業(yè)已有90余年的歷史。1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子 化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種性能的塑料，特別是聚

10、酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料發(fā)展迅速，其速度超過了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯與聚苯 乙烯等四種通用塑料，使塑件在工業(yè)產(chǎn)品與生活用品方面獲得廣泛的應(yīng)用，以塑料代替 金屬的實例，比比皆是。塑料有著一系列金屬所不及的優(yōu)點，諸如：重量輕、耐腐蝕、 電氣絕緣性好、易于造型、生產(chǎn)效率高與成本低廉等。但也存在許多自身的缺陷，諸如: 抗老化性、耐熱性、抗靜電性、耐燃性及比機械強度低于金屬。但隨著高分子合成技術(shù)、 材料改性技術(shù)及成型工藝的進步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的塑料高分子材料不斷涌 現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。塑料的種類增多，新的工程塑料品種的增加，塑料成型設(shè)備、成型工藝

11、技術(shù)和模具 技術(shù)水平的發(fā)展，為塑件的應(yīng)用開拓了廣闊的領(lǐng)域。目前，塑件已深入到國民經(jīng)濟的各 個部門中。特別是在辦公機器、照相機、汽車、儀器儀表、機械制造、航空、交通、通 信、輕工、建材業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的零件塑料化的趨勢不斷加強，并 且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品。據(jù)報道，美國塑料工業(yè)已變?yōu)槿赖谒膫€最大的工業(yè)，每年的塑 料消耗量已經(jīng)超過鋼材。在全世界按照體積和重量計算塑件的消耗量也超過了鋼材。我 國的塑料工業(yè)發(fā)展也很快，特別是近 20年，產(chǎn)量和品種都大大增加，許多新穎的工程 塑料也已投入批量生產(chǎn)。塑件1990年達到536.8萬噸，居世界第四位。如今，我國塑料 工業(yè)已形成了相當規(guī)模的完整體系，

12、它包括塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機械設(shè)備，模 具加工以及科研、人才培養(yǎng)等。塑料工業(yè)在國民經(jīng)濟的各個部門中發(fā)揮了愈來愈大的作 用。隨著科學(xué)技術(shù)的進步與國民經(jīng)濟發(fā)展對塑件的廣泛需求，塑料模塑成型技術(shù)正在向高精度、高效率與長壽命的方向邁進。由于它是一項綜合性技術(shù)，所以它的發(fā)展必然涉 及許多領(lǐng)域的共同配合。塑料成型理論的進展，塑料在充模過程中的各種流變行為的研究不斷深入；有關(guān) 擠出成型的流變理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)基本上建立，并且已在生產(chǎn)實際中得到應(yīng)用；有關(guān) 注射成型的流變理論尚在進行探討； 注射成型的塑料熔體在一維和二維簡單模腔中的充模流動理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)有所解決，今后的工作是如何將理論與生產(chǎn)實際相結(jié)合

13、，進 一步加強對塑料熔體在三維模腔中流動行為的研究。進一步加深塑料成型理論基礎(chǔ)和工藝原理的研究借以改進成型工藝方法、成型模具和成型設(shè)備。塑料成型方法的革新，對于一些新型塑料和一些具有特殊要求的塑件，舊的成型方 法已不再適用。因此，近年來出現(xiàn)了許多新型的塑料成型方法，如無流道凝料的注射成 型、熱固性塑料的注射成型、低發(fā)泡注射成型、排氣注射成型、流動注射成型、動力熔 融注射成型、氣體輔助注射成型以及多品種塑料的共注射成型、鑄塑成型、塑料粉末燒 結(jié)成型等。模具是塑件生產(chǎn)的重要工藝裝備之一。模具以其特定的形狀通過一定的方式使原料 成型。不同的塑料成型方法使用著不同的模塑工藝和原理及結(jié)構(gòu)特點及不相同的塑

14、料模 具。塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素占 80%。一副質(zhì)量好的注射模可以成 型上百萬次，壓縮模大約可以生產(chǎn) 25萬件，這些都同模具設(shè)計和制造有很大的關(guān)系。 在現(xiàn)代塑件生產(chǎn)中，合理的模塑工藝、高效的模塑設(shè)備、先進的塑料模具和制造技術(shù)是 必不可少的因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、塑件的使用要求和造型設(shè) 計起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才可能發(fā)揮其效 能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的設(shè)計制造和更新為前提。隨著國民經(jīng)濟領(lǐng)域的各個 部門對塑件的品種和產(chǎn)量需求愈來愈大、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來愈短、用戶對塑件質(zhì)量 的要求愈來愈高，因而對模具設(shè)計與制造的周期

15、和質(zhì)量提出了更高的要求，促使塑料模 具設(shè)計和制造技術(shù)不斷向前發(fā)展，從而也推動了塑料工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展，可以說，模具 設(shè)計與制造水平標志著一個國家工業(yè)化發(fā)展的程度。1.2模具發(fā)展趨勢近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、 長壽命、中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增 大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于 中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和 浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年

16、也有較大發(fā)展。模具成型具有優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低消耗，低成本的特點。因而，在國民經(jīng)濟各個部門得 到了極其廣泛的應(yīng)用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學(xué)穩(wěn)定 性好，電絕緣性強，力學(xué)性能高，自潤滑，耐磨及相對密度小等獨特的優(yōu)異性能，成為 工業(yè)部分必不可少的新型材料。根據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測，今年中國塑料模具市場總體規(guī)模將增加 13%左右，到2009年 塑料模具產(chǎn)值將達到460億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的 9000多萬美元增長 到2009年的2億美元左右，產(chǎn)值在增長，也就意味著市場在日漸擴大。相當多的發(fā)達國家塑料模具企業(yè)移師中國，是國內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國技術(shù)人才水平的

17、提高和平均勞動力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢，所以中國 塑模市場的前景一片輝煌，這是塑料模具市場迅速成長的重要因素所在。按照我國國家標準，模具共分為10大類46個小類，塑料模具是10大類中的I個大 類，共有7個小類：熱塑性塑料注塑模、熱固性塑料注塑模、熱固性塑料壓塑模、擠塑 模、吹塑模、真空吸塑模和其他類塑料模。塑料模的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展 的，在我國起步較晚，但發(fā)展卻很快，特別是最近幾年，無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力 上,都有很大發(fā)展。但就總體來看，與國民經(jīng)濟發(fā)展和世界先進水平相比， 差距仍較大， 一些大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命的塑料模具每年仍大量進口。據(jù)悉目前全世界年 產(chǎn)出模具約6

18、50億美元，其中塑料模具約為260億美元。我國1999年模具總產(chǎn)值245 億元其中塑料模具約為82億元，2000年近100億元。七類塑料模具中，注塑模具所 占比例很大，約占全部塑料模具的 80%左右。塑料模具的主要用戶是家用電器行業(yè)、汽車、摩托車行業(yè)、電子音像設(shè)備行業(yè)、辦 公設(shè)備行業(yè)、建筑材料行業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)及各種塑料制品行業(yè)等。目前國內(nèi)年需塑料模具 約130-140億元，真中有30多億元仍靠進口，進口量最多的塑料模具有汽車摩托車飾件 模具、大屏幕彩電殼模具、冰箱洗衣機模具、通訊及辦公設(shè)備塑殼模具、塑料異型材模 具等。大學(xué)三年的學(xué)習即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的 知識及

19、所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技 術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。1.3模具設(shè)計傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計，主要是依賴設(shè)計人員的經(jīng)驗，設(shè)計的速度、質(zhì)量及可靠性的 程度，因設(shè)計人員的經(jīng)驗而異。又因模具是單品或極少批量的產(chǎn)品，采用傳統(tǒng)設(shè)計方法， 每一張圖紙都需要手工繪制，設(shè)計人員的工作強度大，設(shè)計工作難以達到規(guī)范化、標準 化。目前世界上工業(yè)發(fā)達的國家和地區(qū)都已相繼采用計算機技術(shù)進行注塑模具設(shè)計，其 主要是采用計算機輔助設(shè)計即 CAD及計算機輔助工程CAE我國模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個多世紀，近幾年來，我國模具技術(shù)有 了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜

20、、高效和長壽命模具又上了新 臺階。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。模具cad/cam/cAE術(shù)相當廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具 CAD/CA軟件。塑料模是應(yīng)用最廣泛的 一類模具。近年來，我國塑料模有長足的進步。在制造技術(shù)方面，首先是采用CAD/CAM技術(shù)，用計算機造型、編程并由數(shù)控機床加工已是主要手段，CAE軟件也得到應(yīng)用。航ABS精頗躺MT3 產(chǎn)量要求；刪董生產(chǎn)圖1零件圖及要求圖2 零件實體2.1臺階端蓋的結(jié)構(gòu)分析(1) 外形尺寸：如圖1所示該塑件壁厚為2.5mm,塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程 不長，塑件材料為熱塑性塑料，流動性為中性，適合于注射成型。(2) 精

21、度等級：塑件的尺寸精度為一般精度 MT3。(3) 脫模斜度：ABS的成性收縮率不大，ABS的流動性為中性，為使注射充型流暢， ABS的脫模斜度選為1°o(4) 圓角：取圓角半徑R1.52.2 ABS工程塑料的性能分析ABS無毒，無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。密度為1.02-1.05g/cm3。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨 性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70度左右，熱變形溫度約為90度左右。耐氣候差，

22、在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。其成 型特點：ABS在升溫時黏度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度稍大，ABS易吸水，成型前加工要進行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減小澆注 系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚，溶料溫度及收縮率影響極小。表1 ABS的主要技術(shù)標準密度 /g.cm-3比體積/cm3.g-1吸水率收縮率熔點/C比熱容 /J.(kg.C )-11.02-1.08屈服強度50Mpa0.8-0.98拉伸彈性模量1.4 x 103Mpa0.2%-0.4%拉伸強度38Mpa0.4-0.7抗彎強度80Mpa130-160抗壓強度53Mpa83-103.彎曲彈性模量1.4

23、x 103Mpa2.3成型工藝的確定通過以上分析可知，該零件尺寸較小，精度要求一般，材質(zhì)為 ABS，且為大批量生 產(chǎn)，適合注塑成型。2.4臺階端蓋注塑成型過程及工藝參數(shù)2.4.1注射成型工藝過程注射成型工藝過程包括注射前準備、注射過程和制品的后處理三個主要階段。(1) 注射前準備包括對原料的處理、清洗料筒，預(yù)熱嵌件和選擇脫模劑等。原料的預(yù)處理選取顆粒大小適當，均勻度較高的ABS顆粒作為原材料；然后根據(jù)要求對顆粒進行著色處理；最后對所選的ABS顆粒進行干燥處理。ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性不大，在加工前應(yīng)進行充分的干燥和預(yù)熱，不但能消除 水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料

24、的塑化，減少制件表面 色斑和云紋。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。注射前的干燥條件是：干冬季節(jié) 在75C -80C以下，干燥2h-3h，夏季雨水天在80C -90C，干燥4h-5h，干燥達8h 可避免因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑。在此，由于端蓋屬于批量生產(chǎn)，要求 自動化程度高實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)選用烘干料斗并裝備熱風料斗干燥器，以免干燥好的 ABS再料斗中再度吸潮。清洗料筒本次注射采用螺桿式料筒，因此采用對空注射法清洗。 嵌件的預(yù)熱 本次注塑成型的凸凹模均是整體式，因此不需預(yù)熱。脫模劑選擇 為了方便脫模，綜合各方面因素，本次設(shè)計所選脫模劑為硬脂酸 鋅。(2) 注射過程包括加料、塑化、注射、

25、保壓、冷卻和脫模等幾個步驟。加料、塑化即把注射前準備的原料加入注射機料筒，經(jīng)料筒加熱熔融達到粘流狀態(tài)。 注射充型 熔融態(tài)的ABS在壓力作用下經(jīng)注射機噴嘴注入到模具中，經(jīng)過充型、保壓、 冷卻等階段，塑件基本成型，在脫模板作用下塑件從模具分離下來。(3) 塑件的后處理，將取出的塑件放入礦物油中一段時間，然后進行冷卻。2.4.2注射工藝參數(shù)注射機：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)速為 30r/min料筒溫度t/C：前段200-220中段 180-200后段 160-180模具溫度C： 50-60注射壓力Mpa: 70-100 噴嘴溫度C： 170-1802.5擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機2.5.1分型面位置的確定如

26、何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的 成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此最終把分型面選在臺階端蓋 的地平面，如圖3所示圖3分型面的選擇2.5.2型腔數(shù)量和排位方向的確定（1）型腔數(shù)量的確定：由于本次設(shè)計的臺階端蓋的精度要求一般，尺寸較小，又 是大批量生產(chǎn)，所以模具采用一模四腔的結(jié)構(gòu)。（2） 型腔排列形式的確定：由于該模具選擇的是一模四腔，故流道采用H形對稱 排列，使型腔進料平衡，且易于加工。（3）模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定：由以上的分析可知，本模具設(shè)計為一模四腔，采 用雙排列式，。

27、流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開設(shè)在分型面上。2.6初選注射機圖4質(zhì)量分析（1）注射量的計算通過對Pro/E建模的分析得塑件的質(zhì)量屬性如圖1.4所示由圖得：塑件體積：V塑=18.253cm3塑件質(zhì)量：m塑=19.165g（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算V總（1 k） nV塑式（1）式中V總是系統(tǒng)總凝料；n 是型腔個數(shù)；V塑一一是單個塑件的體積；k 是常數(shù)取值范圍為（0.21）。由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.21倍來估算。本次設(shè)計采用的流道簡單并且不是很長，因此k取0.2本次設(shè)計為一模四腔，因此n取4; V塑 = 18.253cm3代入

28、式（1）可得：V 總=87.614cm3總、（3）選擇注射機根據(jù)經(jīng)驗公式：V公=呂總式（2）0.8式中V公一一表示公稱注射量；V總一一表示一次注射成型過程中注入模具型腔的塑料體積。根據(jù)以上計算得出在一次注射成型過程中注入模具型腔的塑料體積為V總=87.614cm3，代入式（2）中得：V公 = 1 0 95 1 7）m3根據(jù)公稱注射量V公=109.517cm3，查【2】表1-3初選注射機型號為XS-ZY-125。該注射機的主要參數(shù)如表2所示。表2 XS-ZY-125注射機主要參數(shù)額定注射量125 cm3螺桿直徑42mm注射壓力120Mpa注射行程115mm注射時間1.6s螺桿轉(zhuǎn)速29、 43、

29、56、 69、83、101(r/mi n)2合模力最大開（合）模行程最小模具厚度拉桿空間定位圈尺寸頂出形式機器外形尺寸900kN300cm200cm260mM 290mm 100mm兩側(cè)頂出最大成型面積最大模具厚度動、定模固定板尺寸合模方式噴嘴球頭半徑頂桿中心距320 cm300cm428mM 458mm液壓-機械SR12230mm3310mM 750mM 1550mm2.7注射機的相關(guān)參數(shù)的校核2.7.1注射壓力校核校核依據(jù)：Pmax：P公式（3）式中：Pm a 表示注射過程中所需的最大注射壓力；P公表示所選注射機的公稱注射壓力。查【1】表4-1得：ABS所需的注射壓力為80-110Mpa,

30、取Pmax = 110Mpa，由表2可知公 稱注射量P公 =120Mpa，代入式（3）符合Pmax ： P公，因此注射壓力合格；2.7.2鎖模力的校核校核依據(jù)：F鎖 F脹二p腔 A分式（4）式中F鎖一一是注射機的額定鎖模力（N）;F脹一一是型腔的脹型力（N）;P腔一一是模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（Mpa）;A分是塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積總和。（1）A分的計算人分=n（A塑A澆）式（5）式中A分 是塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積總和；n是型腔的個數(shù)；A塑 是塑件在分型面上的投影面積；A澆一一是澆口在分型面上的投影面積。A塑-4652 -（4 52 102）2454mm2 ；澆注系統(tǒng)

31、在分型面上的投影面積 A澆澆道凝 料（包括澆口）在分型面上的投影面積 A澆的數(shù)值可以按照多型腔模具的統(tǒng)計分析來確 定。是每個塑件在分型面上的投影面積 A塑的0.2-0.5倍。由于本設(shè)計的流道系統(tǒng)較簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當取小些。這里取A澆二0.2A塑，即A澆=0.2A塑 = 490.8mm2 ;本次設(shè)計采用一模四腔，因此n取4；以上數(shù)據(jù)代入式（1-5）得：A分 =11 7 8mm2（2）p腔的取值查 111 表 4-2 取 p腔二 35Mpa ；（3）F脹的計算將（1）（ 2）中所計算的結(jié)果代入式（4）得F脹=412.3KN .由表2可知F鎖二900KN ;綜上可知F

32、鎖 F脹；因此鎖模力校核合格。3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計2）主流道小端直徑3）主流道大端直徑4）主流道球面半徑5）球面的配合高度6)+ R主主=1573.3mm3式（6）3.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計3.1.1主流道的設(shè)計主流道常常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機的噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入 分離到或者型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時候主流道凝料的 順利取出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和填充時間。另外，由于主流道與 高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計中常常設(shè)計成獨立的主流道襯套。材料 選用45鋼，并經(jīng)局部熱處理球面硬度38-45HRC,設(shè)計獨立的定位環(huán)用來安裝模具是其 定位作

33、用，主流道襯套的進口直徑略大于噴嘴直徑，0.5-1mm,以免溢料并且防止銜接不準二發(fā)生堵截現(xiàn)象。其關(guān)系如下圖所示（1）主流道尺寸設(shè)計1）主流道的長度一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對于小型模具一般應(yīng)盡量小于60m m，初選 50mmd = (d0 1)mm 二 5mmD = d 2Ltan(： ) =8mm 式中 a 取 2SR 二 SR0 2 = 14mmh 取 4mm式中V主一一表示主流道的凝料體積;L主一一表示主流道長度;R主 表示主流道大段半徑;r主一一表示主流道小端半徑r + r、7） 主流道當量半徑Rn = -= 6.5mm28）主流道澆口套的形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。

34、對材料的要求較嚴格。本設(shè)計 中澆口套采用碳素工具鋼 T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC-55HRC。對于小型模具，主流道襯套采用整體式設(shè)計，不另設(shè)定位圈。本次設(shè)計模具為小 型模架，因此采用整體式構(gòu)造。3.1.2分流道的設(shè)計（1）分流道的布置形式為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道，有因為本次設(shè)計為一模四腔，因此 分流道布局采用H型布局，如圖5所示圖5分流道布局（2）分流道的截面形狀分流道的截面形狀：通常分流道的截面形狀有圓形、 矩形、梯形、U型和正方形等。 為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，希望流道的橫截面

35、積大、表面積小，因此本次 設(shè)計分流道采用梯形截面，其加工工藝性較好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力均不 大。（3）分流道當量直徑1）一級分流道當量直徑該塑件的厚度為2.5mm,取單向分流道長度為60mm,查塑料成型工藝及模具設(shè)計 表4-7取分流道當量直徑為Di=5mm2）二級分流道當量直徑二級分流道直徑取一級分流道直徑的 80%90% 111此處取90%，即二級分流道的當量直徑取D2=4.5mm。(4) 分流道截面尺寸1) 一級分流道截面尺寸設(shè)梯形的上底寬度為Bi=1.14Di=5.7,底面圓角的半徑R=1mm,梯形高度取 Hi=0.76Di=3.8mm,設(shè)下底寬度為b,梯形面積應(yīng)滿足如下關(guān)系

36、式。代值計算得b1=4.629mm,考慮到梯形底部圓弧對面積的減小及脫模斜度等因素, 取 b1=4.6mm。2)二級分流道界面尺寸計算得 B2=1.14D2=5.13取 B2=5.2mm同理：H2=0.76D2=3.42 取 H2=3.4mmb2=4.166取 b2=4.2mm(5) 凝料體積根據(jù)分流道的布局和塑件尺寸的關(guān)系，初步去一級分流道長度L1=120mm，二級分流道長度L2=60mm1) 一級分流道截面面積2A1 分=(5.7+4.6) /2X 3.8=19.57mm2) 一級分流道凝料體積33V1 分吒1 A1 分=2X 60X 19.57=2348.4mm =2.348cm3) 二

37、級分流道截面面積2A2分=(5.2+4.2) /2 X 3.4=15.98mm4) 二級分流道凝料體積33V2 分=L2A2分=2X 30X 15.98=958.8mm3=0.9588cm3v 分=V1 分 + v2 分=3.307cm33.1.3校核主流道的剪切速率(1)計算主流道的體積流量V主亠V分亠nV塑q主=式(7)t式中 q主一一表示主流道體積流量；V主一一表示主流道的凝料體積;V分一一表示分流道的凝料體積；n 表示型腔個數(shù)；V塑表示單個塑件的凝料體積由表2可知t =1.8s,通過前面的計算可知 V主=1.573cm3，V分二3.707cm3，n取4,V塑=18.253cm3，將以上

38、數(shù)值代入公式(2-2)，計算得q主二43.273cm3/s(2) 計算主流道的剪切速率主二=1.49 103s-13.1.4校核剪切速率(1)確定注射時間，由表二可知t = 1.8s(2)計算單邊分流道體積流量:q分二 5 /2 卻塑"70cm3(3)剪切速率丫分=3 = 2.785F03s4該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率在5X 1025X 103s'之間。所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。3.1.5分流道的表面粗糙度和脫模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.252.5卩m即可，此處Ra1.6卩m另外其脫模斜度一般在5°10&#

39、176;之間，通過上述計算脫模斜度為8°,脫模斜度足夠。3.1.6澆口的設(shè)計該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模四腔，為了便 于調(diào)整充模時的剪切速率和封閉時間，因此采用側(cè)澆口。其界面形狀簡單，易于加工， 便于試模后修正，且開設(shè)在分型面上，從型腔的邊緣進料。（1）澆口尺寸設(shè)計查3表3-19取澆口長度L =1mm寬度 b = 2mm 高度 h = 1mm（2）澆口剪切速率校核確定注射時間：查表4-8,可取t =1.8s計算澆口的體積流量：4澆=牛二11.408cm3 /s計算澆口的剪切速率：對于矩形澆口可得:Rn為矩形澆口的當量半徑。y 3.3q 澆-n Rn34

40、 A<4 10 s ，則剪切速率合格3.1.7冷料穴的設(shè)計及計算冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是儲存熔體前鋒的冷料，防止 冷料進入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計只有主流道冷料穴。由于該塑件采用 脫模板推出塑件，故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開模時，利用凝料對球頭的包 緊力使凝料從主流道襯套中脫出。3.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算3.2.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體 嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對塑件結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計中采用整體式凹模。（2）凸模機構(gòu)設(shè)計（型芯）凸模是成型塑件內(nèi)表面的

41、成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類型。通過 對塑件結(jié)構(gòu)的分析可知，本次設(shè)計型芯只有 4個。采用鑲嵌式固定在凸模定板上。采取 過盈配合。（3）成型零件鋼材的選用根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及 良好的抗疲勞性能，同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生 產(chǎn)，所以凹模鋼材選用P20（ P20鋼是我國引進的美國塑料模具常用鋼，綜合力學(xué)性能好， 淬透性高，可以是截面尺寸較大的鋼材獲得較均勻的硬化。美國P20鋼具有良好的拋光性能，制成模具的表面粗糙度值低，用該鋼制造模具使，一般先進性調(diào)質(zhì)處理，硬度為 28-33HRC（即預(yù)硬化），在經(jīng)冷加

42、工制成模具后可以直接使用，這樣既保證了模具的使用性能，又避免了熱處理引起的變形.）對于凸模鋼材選用高合金工具鋼 Cr12MoV。322成型零件工作尺寸計算采用【1】表4-15中的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖 中給定的公差計算。（1）凹模尺寸計算1）型腔長度計算Lm 二1 % Ls -x.行z式（8）式中Sep是塑件的平均收縮率；Ls 是塑件的外形長邊尺寸；是修正系數(shù)；厶一一是公差值'z是制造公差，。塑件收縮率 Sep = 0.004 0.007 =0.0055 ； Ls1，Ls2 分別取 65mm 和 25mm；由參 2考文獻表4-15查得 一般在0.5-0.

43、8之間，此處取x1=x2=0.6； 由參考文獻表2-4查得取0.4和0.28; ：z取厶/3。代入式（8）計算得：0.1330.093Lm1 =65.118°. Lm2 =24.969°凹模型腔寬度計算因為是圓形，所以跟型腔的長度一樣。2）型腔深度計算Hm 珂（1 Sep）Hs - 新式（10）式中H s1開口到分型面的最大尺寸；Hs2底部到凸緣的尺寸；修正系數(shù)； 厶是公差值由參考文獻表2-4查得取0.28,0.24;Hsi，Hs2分別取30和20 ；由參考文獻表4-15查得取0.6； ：分別由參考文獻2表2-4查得取0.28,0.24;取厶/3。代入式（9）計算得:Hmi

44、 =29.997。0.093 ； Hm2 =19.96600.080圖6和圖7分別為本次設(shè)計的凹模的尺寸圖和實體圖。圖6凹模尺寸圖7凹模實體（2）凸模尺寸計算1）型芯徑向尺寸及© 5、© 10型芯徑向尺寸的計算Im 二'-1Scp ls x F式（11）式中Im 凸模徑向尺寸;Is塑件徑向基本尺寸;其他字母含義同上Scp取值同上;ls1、丨s2、ls3、ls4分別取 60mm、20mm、10mm、5mm；修正系數(shù) x ,分別取X1 = X2二X3=X4 =0.6 ； 是公差值，查 表 2-4 分別取 0.6、0.44、0.36、0.34;z是制造公差，取心/3;分別

45、代入式（11）,計算得:人1 =6°.69°_q.2o0 0 0;l M 2 - 20.374 _0.147 ; l M 3 = 10.271 _0.120 ; l M - 5.231 _0.1134）凸模高度及成型孔的高度計算4X © 5、© 10的成型芯是與凹模碰穿，所以高度應(yīng)取正公差，以利于修模。hM =(1 Scp)Hs：z式（12）式中hM 型芯高度尺寸;Hs 塑件孔深度尺寸;x隨塑件精度尺寸變化的常數(shù)；式中 Hs 分別取 27.5mm、17.5mm、2.5mm; x 分別取為=x2 = x3 = 0.6 ;:取 0.48、0.40、hM3 =

46、 2.706。0.107 ；0.32;二z取丄/3;代入式（12）計算可得: hM1 =27.939.16° ； hM2 =17.836.133 ； 因為臺階端蓋的壁厚均勻，因此孔的高度相等。5）成型孔間距的計算式（13）Lm =1 Scp Ls L；、z =（1.0055 45） 一 0.008 = 45.248 一 0.008 =452°.°46式中Lm中心距尺寸;Ls 塑件中心距尺寸;-z模具中心距尺寸制造公差（mm）。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)圖，Ls取45; Scp同上；代入式（13）計算得：Lm = 45.2 °.°：°。酩an

47、4;咖貳妙27巳皿5/”朽71圖8凸模尺寸圖9凸模實體圖8和圖9分別為本次設(shè)計的凸模型芯尺寸圖和三維圖。3.3模架的確定和標準件的選用及校核3.3.1模架選擇根據(jù)型腔布局查111選取(GB/T 12556 1990)A4型模架，250mm 315mm。模具 上面的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)該光 潔，加防銹油。動定本模具選擇的是側(cè)澆口模架，根據(jù)型腔布局選取A4型模架規(guī)格為模分型面之間應(yīng)該有分模間隙(單邊為0.5mm),以便模仁能夠完全貼合。動模板的四個角上設(shè)有開模間隙(C40漢5),即在裝配，調(diào)試，維修過程中，可以方便的分開兩 塊模板。各板的尺寸如下：(1

48、) 定模座板 315mm 315mm，厚 25mm。定模扳通常就是模具與注射機連接處的板。材料為45鋼。定位圈通過四個 M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模板與澆口套為H7/k6配合；與導(dǎo)柱采用H7/k6配合。(2) 凹模板 250mm 315mm，厚 40mm。(3) 脫模板 250 315mm，厚 25mm。(4) 動模板 250mm 315mm，厚 32mm。既有固定動模仁，導(dǎo)套，滑塊的作用，又承受型腔，推桿，型芯等的壓力。因此它 要具有較高的平行度和硬度。所以此處用 45鋼較好，調(diào)質(zhì)230270HB。其上的導(dǎo)套孔 與導(dǎo)套采用H7/k7將配合；推桿孔與推桿單邊間隙為0.5mm;其動模仁上的

49、塑件推桿孔與塑件推桿采用H7/e7配合。(5) 墊塊 48mm 315mm，高度 80mm。墊塊的主要作用是在動模座板與支承板之間形成推出機構(gòu)的動作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機的模具安裝要求。其材料選用 Q235A，也可以采用HT200， 球墨鑄鐵等。該模具墊塊采用Q235A制造。墊塊的高度h校核如下 h=m +h2 +s=16+20 +35=71 £75，符合要求。hl為推板的厚度，為20mm;h2為推桿固定板的厚度為16mm;s為推出行程為35mm；推板和推桿固定板之間用螺釘固定，螺釘?shù)囊?guī)格為M8。（6）動模墊板250X 315,厚度為40。（7）動模座板315mm

50、315mm,厚度為25mm。材料為45鋼，其上的推板導(dǎo)套孔與推 板導(dǎo)套采用H8/f9配合；復(fù)位桿孔與復(fù)位桿，推桿孔與推桿均采用單邊間隙 0.5mm配合圖10模架選擇332模架各尺寸的校核根據(jù)所選注射機來校核模具設(shè)計的尺寸。1）模具平面尺寸250X 315V260X 360 （拉桿間距），校核合格。2）模具高度尺寸 H=25+25+40+25+32+40+75=262mm,200<262<300模 具的最大厚度和 最小厚度），校核合格。3）模具的開模行程 S=35+40+（510）mm=8085mm<325mm,校核合格。3.4排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計本次設(shè)計開設(shè)排氣槽進行排氣，其主要結(jié)

51、構(gòu)尺寸及布局如圖113.5脫模推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計（1）推出結(jié)構(gòu)的確定本次設(shè)計脫模機構(gòu)采用脫模板脫模，設(shè)計中脫模板與型芯之間留0.2mm間隙，并圖11排氣系統(tǒng)采用錐面配合，可以防止脫模板因偏心而產(chǎn)生溢料，同時避免了脫模板與型芯產(chǎn)生摩擦。(2) 脫模力的計算r-24 10 因為 t所以塑件為薄壁塑件。塑件界面為圓形，根據(jù)公式2冗 tESLcos (f -tan )門F =0.1A(1 - 卩)K2式中F為脫模力；E為塑料的彈性模量(Mpa), S為塑料成型的平均收縮率(%), t是 塑件壁厚；L是被包型芯長度(mm);卩是塑料的泊松比；書是拔模斜度；f是塑料與 鋼材之間的摩擦因數(shù)；K2=1+fsin書

52、cos書。查表4-24 ,代入數(shù)值得脫模力l 2 3.14 2.5 1.8 103 0.0055 30 cos1 (0.45-tan1 ) K1 ,FN = 2856.94N(1-0.3)(1+0.45si n1 cos1 )(3) 校核推出機構(gòu)作用在塑件上的單位壓應(yīng)力A =( D2 d2) =n(652 - 602) = 490.625mm2442F J.2_28563 =6.988Mpa ：53Mpa推出應(yīng)力 A 490.625合格3.6冷卻系統(tǒng)的設(shè)計本次設(shè)計時忽略模具因空氣對流、輻射以及注射機接觸所散發(fā)的熱量，按單位時間 內(nèi)塑料熔體凝固時所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量。3.6.1冷

53、卻介質(zhì)ABS屬中等黏度材料，其成型溫度及模具溫度分別為200r和5080r。所以，模 具溫度初步選定為50r，用常溫水對模具進行冷卻。362冷卻系統(tǒng)的簡單計算(1) 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W1)塑料制品的體積V 主 V 分nV 塑=1.573 3.307 4 18.253 =77.892cm31)塑料制品的質(zhì)量m = 2 =77.892 1.0581.7870. 082 kg3) 塑件壁厚為2.5mm,可查【卩表4-34得t冷=13.7s。取注射時間t注=1.8s，脫模時間 t脫=9.5s，則注射周期：t二t注 t冷t脫二25s。由此得每小時注射次數(shù)：N =(3600/25)次

54、=144次4) 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量：W=Nm=144 0.082kg / h =11.81kg/h(2) 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量Qs查111表4-35可知ABS的單位熱量Qs的取值范圍在(310400) kJ/kg之間，故可取 Qs=370kJ/kg。(3) 計算冷卻水的體積流量 qv設(shè)冷卻水道入水口的水溫為 飛=22C，出水口的水溫 為片=25C，取水的密度卜-1000kg/m3，水的比熱容c = 4.187kJ(kg *r)。則根據(jù)公式可得：WQs60 g I）11.81 漢 37060 1000 4.187（25 -22）33m / min = 0.006 m /min(4)確定冷卻水路的直徑d當qv = 0.006m3/min時，查【"表4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑 d =7mm(5)冷卻水在管內(nèi)的流速v4qv60 二 d24 0.00660 3.14 0.007m/s 二 1.274m/s(6)求冷卻水管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h因為平均水溫為235C，查表4-31可得f =0.67，則有:h = 4.187f3)0.84.187 6.7(100O 12