材料成型及控制工程毕业论文

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1、 黄河科技学院毕业设计(论文) 第 46 页 单位代码 学　　号 080118010 分 类 号 密 级 毕业设计说明书 手机盖造型及其注射模具设计 院系名称 工学院 专业名称 材料成型及控制工程 学生姓名 胡丽娜 指导教师 刘万福 2012年 5 月 1 日 手机上壳塑料模具说明书 目 录 前言…………………………………………………………………… 3

2、 摘要…………………………………………………………………… 5 概论………………………………………………………….………... 7 第一章 塑件分析…………………………………………….. 8 第二章 塑件材料的成型特性与工艺参数………………….. 8 第一节 塑件材料的特性 ………….……………………... 9 第二节 成型特性…………………………………….……. 9 第三节 工艺参数…………………………………….……. 10 第四节 塑料制件

3、的结构工艺性…………………….……. 11 第五节 塑件在模具中的位置............................................. 12 第三章 设备的选择………………………………………….. 13 第一节 最大注射量………………………………….……. 13 第二节 注射量的校核……………………………….……. 13 第三节 塑件在分型面上的最大注射量与锁模力的校核.. 14 第四节 注射压力的校核………………………………….. 14 第五节 开模行程的校核……………………….…………. 15 第六节

4、 注射机的技术规格………………….……………. 16 第四章 分型面与浇注系统的设计 ………………….……... 17 第一节 分型面的设计…………………………………….. 17 第二节 主流道的设计………………….…………………. 17 第三节 分流道的设计……………….……………………. 19 第四节 浇口形式的选择……………………………. ….... 19 第五节 排溢系统的设计…….

5、……………………………. 19 第五章 成型零件工作部分尺寸的计算…………………….. 20 第一节 成型零件的设计………….……………………… 20 第二节 成型零件的工作尺寸….………………………… 20 第三节 成型零部件的强度与刚度计算…………………. 25 第六章 模架组合的选择…………………………………….. 27 第七章 合模导向机构的设计……………………………….. 28

6、 第八章 推出与复位机构的设计…………………………….. 30 第一节 推出机构的组成 ………………………………... 31 第二节 推出机构的设计原则 …………………………... 31 第三节 简单推出机构 …………….…………………….. 32 第九章 侧向分型与抽芯机构设计…………………………… 35 第十章 冷却系统的设计……………………………………… 42 总结…………………………………………………………………… 44 致谢…………………………………………………………………… 44 参考文献…

7、…………………………………………………………… 45 前 言 一、本次设计的任务 本次的设计是大学生涯的最后一次综合性的课程设计；是我们对大学四年所学专业理论知识和技能的一次综合性训练。模具设计是一项很复杂的工作，它要求我们在掌握理论知识的基础上要有更好的实践经验。设计一副好的模具，其中牵涉到许多的内容工艺，一套模具有多种工艺方案，在进行的比较中需要考虑的内容包括对塑件成型工艺的分析，如何确定分型面、型腔数目以及选择注射机型号。确定模具的总体结构、型腔、型芯的结构，同时还考虑了模具制造工艺的可行性以及模具制造的经济性；浇注系统的设计，确定浇口形式及位置大小；确定主流道

8、，分流道和冷料穴的形式及尺寸；脱模机构的设计，脱模力的计算；模架的确定；侧向分型及抽芯机构的设计，导向机构的设计，冷却系统的设计。 二、设计要求 1、在设计过程中要理论联系实际，扎实的掌握理论基础知识，以便灵活应用解决实际问题。 2、在设计过程中要不断地修改，拟定几种方案以便进行比较，在保证塑件使用要求和外观精度的基础上尽量采用简单的模具结构。 3、在设计过程中要不断地查取有关的设计资料，在努力采用以前的模具结构的基础上要进行大胆、稳重的修改，以便设计出有新颖的模具。、 4、设计中遇到的问题要多与指导老师交流，要合理、认真、独立地完成。 5、设计中应尽量采用标准件，这样就可以减少模

9、具的制造难度。 摘 要 本次毕计业设的题目是：手机上壳的塑件注射模。本次设计主要是通过对塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析。塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚，斜度和圆角以及是否有抽芯机构。通过以上的分析来确定模具分型面、型腔数目、浇口形式、位置大小；其中最重要的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用整体式还是镶拼式，以及它们的定位和固紧方式。此外还分析了模具受力，脱模机构的设计，合模导向机构的设计，冷却系统的设计等。最后绘制完整的模具装配总图和主要的模具零件土及编制成型零部件的制造加工工艺过程卡片。 关键词：分型面

10、、浇口、型腔，型芯，镶块，脱摸力,潜伏浇口。 Abstract:This graduate that design is:The movetelephone that shout the Battery door injects the mold.This design primarily passeses to piece viability assessment for request for of shape, size and its accuracy coming proceeding injecting type craft.the piece the wall for of

11、 type craft primarily including the piece is thick, slope and circle angle and whether to have core-pulling or not mechanism.Pass the above analysis to come the certain molding tool cent the type the surface, type the number, gate the form, place the size;The among them and most important is a cer

12、tain type core and the construction of the type , for example adopt the whole the type of type still , and their fixed position and tight way of .In addition and still analyzed the molding tool to suffer force, mold that design that the design of the pattern draw mechanism, match the design etc. t

13、o lead to the mechanism, cooling system.Finally draw the production that complete molding tool assemble the general drawing sum the soil and establishment of prinipal molding tool parts type zero the parts process the craft process the card. Key phrase: parting line,the gate, cavity,core,mold inser

14、t,ejection force,submarinegate. 概 论 模具是工业生产中的重要工艺装备模具工业是国民经各部门发展的重要基础之一。塑料模具是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。 在现代塑料制件的生产中，采用合理的加工工艺，高效设备，先进的模具。塑料成型技术的发展趋势是： 一、模具的标准化 1.为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化

15、工作十分重要。 二、模具加工技术的革新 1.为了提高加工精度，缩短模具制造周期，塑料模成型零件加工广泛应用仿行加工，电加工，数控加工及微机控制加工等先进技术，并使用坐标镗，坐标磨和三坐标测量仪等精密加工与测量设备。 三、各种新材料的研制和应用 模具材料影响模具加工成本使用寿命和塑件成型质量等。 四、CAD/CAM/CAE技术的应用 第一章 塑件分析 参看产品零件图如（图1）， 本零件为手机的外壳的上盖。主要形状为长方并带圆弧形。上面为曲面，有多个长方形并带有侧抽心；两个伸出尾脚；内表面的精度要求一般。表面精度要求较高，同时需要涂漆。由于是采用上下盖配合而成，

16、从而避免了侧向凹凸，尽量简化模具结构。从而避免在尖角处产生应力集中或在脱摸过程中由于成型内应力而开裂。综合以上各点分析，采用一模一件。 第二章 塑件材料的成型特性与工艺参数 本章着重介绍塑料成型的工艺特点以及塑件的工艺要求，塑件结构设计方面的知识。为后面几章的模具设计奠定了基础。 对零件的分析得塑件材料取ABS（丙烯腈-丁二-苯乙烯共聚物）。 第一节 塑件材料的特性 ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性使ABS具有良好的性能。 ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.02～1.05g/cm. ABS有极好的抗冲击强度，且再低温

17、下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电器性能。 ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪器盘、水箱外壳等。ABS还用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。 第二节 成型特性 ABS在升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计是应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60℃，

18、要求塑件光泽和耐热时，应控制在60～80℃。 第三节 工艺参数 塑料性能 ABS（苯乙烯共聚） 塑料性能 ABS（苯乙烯共聚） 屈服强度 /Mpa 50 玻璃化温度 /℃ 拉伸强度 /Mpa 38 熔点（粘流温度） /℃ 130～160 断裂伸长率 /% 35 热变形温度/℃ 45 N/cm 108 N/cm 90～108 拉伸弹性模量 /Gpa 1.8 83～103 弯曲强度 /Mpa 80 线膨胀系数/（105/℃） 7.0 弯曲弹性模量 /Gpa 1.4 比热容　/[J/(kgK)] 1470 简支

19、架冲击强度/（kJ/m） 无缺口 缺口 261 热导率　/[W/(mK)] 0.263 11 燃烧性　/(cm/min) 慢 布氏硬度　HBS 9.7 R121 体积电阻/Ωcm 6.910 密度　/（g/cm） 1.02～1.16 击穿电压/(Kv/mm) 比体积　/(cm/g) 1.02～1.16 成型收缩率/% 0.3～0.8 吸水性 /% （24h） 长时间 0.2～0.4 拉伸模量E/10 1.91～1.98 泊松比　 0.38 透明度或透光率 不透明 与钢的摩擦因子f 0.20～0.25

20、 ABS注射参数 注射类型：螺杆式 螺杆转速：30～60r/min 喷嘴类型：形式　直通式；温度　180～190℃ 料筒温度：前段200～210℃；中段210～230℃；后段180～200℃ 模具温度：50～70℃ 注射压力：70～90 MPa 保压力　：50～70 MPa 注射时间：3～5 S 保压时间：15～30 S 冷却时间：15～30 S 成型周期：40～70 S 第四节 塑料制件的结构工艺性 要想获得合格的塑料制件，除选择合理的塑件材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性。塑件的 结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件设计满足成型工艺要求， 才能设计出

21、合理的模具结构。 一、 尺寸及精度 塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。在注射成型华中，薄壁塑件的尺寸不能设计的过大。 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，及所获得塑件尺寸的准确度。 根据本次设计的要求，结合表3-9（参一）初步选定该零件的三个表面的精度分别为4、5、6级。 二、 表面粗糙度 塑件的外观要求越高，表面粗糙度应越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件的要求低1～2级。塑件的表面粗糙度一般为Ra 0.8～0.2μm。 三、 形状 塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。 四、 斜度 为了便于从塑件中抽出型心或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件

22、，在设计时必须使塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度，由于本次设计所选材料为ABS，内外面均取拔模斜度为8。 五、 壁厚 塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响，塑件壁厚尽可能均匀。本次设计的壁厚非均匀，尽量保证两侧均匀，且满足塑件的最小壁厚。 六、 圆角 塑件除了使用上要求采用尖角外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过渡。 第五节 塑件在模具中的位置 一、型腔数量及排列方式 塑件的设计已完成，根据塑件品种，形状及尺寸分析，塑件的材料、形状尺寸于浇口的位置和形状有关，同时也对分型面和脱模位置有影响，此外质量控制要求，塑件的成本，注射机技术规范对型腔均有影响，本次设计初步选定型腔数目

23、为1个。 二、分型面的设计 1、分型面设在零件开口最大轮廓处 2、分型面设在零件 开口处以使塑件开模以后留在动模。便于顺利脱模 3、在分型面上设有1左右的拔模斜度，可以保证塑件外观质量和塑件精度要求 第三章 设备的选择 第一节 最大注射量 塑件成型所需注射量应小于或等于所选的注射机的注射量。 （一）本次设计确定了型腔数目为n=1，然后根据生产条件，如注射机的有关技术规范进行校核选取。据5.1 n≤KMp－M1/M 公式中 K—注射机最大注射量的利用系数，一般K=0.8 ； Mp—注射机最大注射量㎝3或g ； M1—浇注系统所需塑料的㎝3或g ； M—单个

24、塑件的体积或质量，㎝3或g 。 n — 型腔数目为n=1 本次设计采用PRO/E进行三维造型，利用实体测量和计算得M≈3.734cm3 所以 1≤（0.8Mp-23.734）/3.734 Mp≥37.34cm3 由〈塑料成型工艺与模具设计〉表4.2 初步选定注射机为XS—Z—30。 第二节 注射量的校核 1） 按注射机的额定塑化量进行校核 nm≤KMt/3600-m1 (参1，4-4) 式中 K—注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8 M—注射机的额定塑化量，g/h或cm3/h； T—成型周期，s； M1—浇注系统所需塑料质量

25、或体积，g或cm3； M—单个塑件的质量或体积，g或cm3； N—型腔的数量。 1≤(KMt/3600－m1)/m≈5.4 经校核,注射机的选取符合型腔数要求。 第三节 塑件在分型面上的最大注射量与锁模力的校核 1) 最大注射量的校核 nm+m1≤Kmp 式中mp —注射机允许的最大注射量 ，g或cm3 . (13.734+7.46)/0.8=9.35≤30 经校核,注射机的注射量满足塑件成型要求。 2） 锁模力的校核 Fz=p（nA+A1）

26、射机额定锁模力 P——塑料熔体对型腔成型压力，其大小一般为注射压力的80% 经校核，注射机额定锁模力已足够，不会发生涨模溢料的现象。 第四节 注射压力的校核 塑件材料为ABS，注射压力一般为70～90KN，取85KN，而注射机额定压力为119 KN，注射机最大注射压力能满足塑件成型的要求。 第五节 开模行程的校核 S≥H1+H2+(5～10) H1——推出距离（mm） H2——包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm） S≥5+40+10=55（mm） 而XZ—S—30的最大开模距离为160mm 故开模距离满足要求

27、 第六节 注射机的技术规格 （见表） 额定注射量 30㎝3 螺杆直径 20㎜ 注射压力 119MPa 注射行程 130㎜ 注射时间 3ｓ 螺杆转速 30～60r/min 注射方式 注塞式 锁模力 250kN 最大成型面积 90㎝2 最大开（合）模行程 160㎜ 模具最大厚度 180㎜ 模具最小厚度 60㎜ 动、定模固定板尺寸 250280㎜ 拉杆空间 540440㎜ 模板行程 160㎜ 喷嘴 圆弧半径 12㎜ 孔直径 2㎜ 顶出形式 四侧设有顶杆，机械顶出 拉杆空间 2350㎜ 顶出

28、两侧孔距 850㎜ 合模方式 液压、机械 液压泵流量 50L/min 液压泵压力 6.5 MPa 电动机功率 5.5 kW 螺杆驱动功率 1.7 kW 加热功率 2.7kW 机器外形尺寸 2340㎜850㎜1460㎜ 第四章 分型面与浇注系统的设计 第一节 分型面的设计 模根据塑件的形状和尺寸，本模具采用曲面分型面有一下优点和符合设计基本原则： 1. 分型面在塑件外形最大轮廓处； 2. 便于塑件顺利脱模； 3. 保证塑件的精度要求； 4. 满足塑件的外观要求； 5. 便于模具加工制造； 6. 减少塑件在合模分型面上的投影面积，可靠锁模避免

29、涨模溢料现象； 7. 有利于排气，保证抽芯机构顺利抽芯。 第二节 主流道的设计 主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。 在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为2～6，表面粗糙度为Ra<0.8μm 主流道的尺寸为： d=注射机喷嘴直径+1=2+1=3mm SR=喷嘴球面直径+2=12+1=14mm h=3～5mm, L=60mm ,D=10mm ,a=3 如图： 主流道的浇口套与定位圈设计成整体式；并且浇口套与模板的配合采用H7/m6的

30、过渡配合，浇口套与定位圈采用H9/f9的配合。图表： 第三节 分流道的设计 由于所设置的模具为一模1件，应设置对称的分流道，分流道是指主流道末断与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，所选分流道为圆形分流道，宽为2mm 。 第四节 浇口形式的选择 浇口是连接分流道与型腔的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分，浇口形状、数量、尺寸和位置对塑件 的质量影响很大。浇口主要有两个作用：一是塑料熔体流径的通道；二是浇口的适时凝固可控制保压时间。由于塑件的外观质量要求较高，所以浇口本身设在模具内的隐蔽处的点浇口。塑料熔体通过型腔侧面斜向注入型腔，因而塑件外表不受损伤，不致因浇口痕

31、迹而影响塑件的表面质量及美观效果。 第五节 排溢系统的设计 当塑料熔体填充型腔时，如果型腔内的气体因各种原因不被排除干净的话，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部表面炭化，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。 此塑件可以利用拉料杆，推件杆等利用间隙排气。 第五章 成型零件工作部分尺寸的计算 第一节 成型零件的结构设计 凹模是成型塑件外表面的主要零件，本次设计采用组合式型腔，并采用整体嵌入式凹模。小型塑件用多型腔模具成型时，各单个凹模采用机械洗、镗、磨加工、冷挤压、电

32、加工等方法加工制成，然后压入模板中，这种结构加工效率高，装拆方便，可以保证各个型腔形状、尺寸一致。 凸模和型心均是成型塑件内表面的零件，凸模又称主型芯。在一般模具中采用将型芯单独加工，在镶入模板中，为了便于加工，形状复杂的型芯往往采用镶拼式结构。 小型芯成型塑件上的小孔或槽，小型芯单独制造，在嵌入模板中。 第二节 成型工作零件的工作尺寸 计算成型零部件工作尺寸要考虑的要素 （1） 塑件的收缩率波动 δs=（Smax－Smin）Ls =（0.8－0.3）﹪60=30﹪ 式中 δs—塑料收缩率波动误差； Smax —塑料的最大收缩率； Smin—塑

33、料的最小收缩率； L S—塑件的基本尺寸 （2） 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。模具零件的制造精度愈低，塑件尺寸精度也愈低。一般成型零件工件尺寸制造值取公差值1/3～1/4或IT7～IT8级作为制造公差值。 （3） 模具成型零件的磨损 （4） 模具的安装配合误差 δ=δz+δc+δs+δj+δa 式中δ—塑件的成型误差； δz— 模具成型零件的制造误差, 为δs/3； δc—模具成型零件的磨损引起的误差, 为δs/6； δs—塑料收缩率波动引起的误差； δj—模具成型零件配合间隙变化误差； δa—模具装

34、配误差。 计算模具成型零件的最基本的公式为： LM =（1+S）LS 式中 LM —模具成型零件在常温下的实际尺寸； LS —塑件在常温下的实际尺寸； S—塑件的计算收缩率。 计算塑料的平均收缩率为： S=（Smax+Smin）100%/2=（0.8+0.3）100%/2=0.55% 型腔和型心径向尺寸的计算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型腔的位置尺寸等。 1、型腔和型芯的径向尺寸 由于δz与δc的关系随塑件的精度等级和

35、尺寸大小的不同而变化，因此式中Δ前的系数x在塑料件尺寸较大精度级别较底时，δz和δc可忽略不计，则x=0.5；当塑件制件尺寸较小，精度级别较时，δc可取Δ/6、δz可取Δ/3，x=0.75。 则式为： LM+δz =[（1+Scp）LS-（0.5～0.75）Δ]+δz LM———— 凹模径向尺寸（mm） LS———— 塑件径向公称尺寸（mm） Scp———— 塑料的平均收缩率（％） Δ———— 塑件公差值（mm） Δz——— 凹模制造公差（mm） 查表得：ABS的收缩率为（0.3～0.8）％ 则塑料的平均收缩率Scp =0.55%

36、型腔的径向尺寸：实践证明：成型零件的制造公差约占塑件总公差的1/3～1/4，因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的1/3～1/4。为了保持较高精度选1/3。 由于外表面精度较高，Δ1=0.27 mm Δ2=0.24 mm Δ3=0.12 mm Δ4=0.10 mm Δ5=0.08mm Δ6=0.05mm δz1=0.250.27=0.07 mm δz2=0.250.24 =0.06 mm δz3=0.250.12=0.03 mm δz4=0.250.10=0.025 mm δz5=0.250.08=0.02 mm δz6=0.250.05 =0.013 m

37、m 则： LM1+δz=[（1+Scp）L1-3/4Δ]+δz =[（1+0.55%）58.47-3/40.27] +0.07 =58.59+0.07mm LM2+δz =[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz =[（1+0.55%）41.8-3/40.24] +0.06 =41.89+0.06mm 同理： LM3+δz=6.03+0.03mm ； LM4+δz=3.72+0.025mm ； LM5+δz=2.88+0.020mm ； LM6+δz=0.6+0.010mm RM7+δz=1.51

38、+0.013mm ； LM8+δz=4.23+0.23mm ； LM9+δz=3.92+0.23mm ；LM10+δz=3.41+0.23mm ； LM11+δz=4.23+0.23mm ；LM12+δz=0.8+0.10mm ； 二、型芯的径向尺寸 同样运用平均收缩率法： LM–δz =[（1+Scp）LS+0.5～0.75Δ] –δz LM———— 型芯径向尺寸（mm） Δz———— 型芯径向制造公差（mm） 其余符号同上 由于内表面精度一般，Δ1=0.46 mm Δ2=0.39 mm Δ3=0.33 mm Δ4=0.27 mm Δ5=0.22mm Δ

39、6=0.18mm Δ6=0.14mm 由δz=1/3Δ得： δz1=1/30.46=0.15 mm δz2=1/30.39 =0.13 mm δz3=1/30.33=0.11 mm δz4=1/30.27=0.09 mm δz5=1/30.22=0.07 mm δz6=1/30.18 =0.06 mm δz7=1/30.14=0.047 则：LM1–δz =[（1+Scp）LS+1/2Δ]–δz =[（1+0.55%）59.97+1/20.46]–0.15 =60.53 –0.15mm LM2–δz =[（1+Scp）LS+1/2Δ]–δz

40、 =[（1+0.55%）41.8+1/20.39]–0.13 =43.98–0.0.13mm LM3–δz =[（1+Scp）LS+1/2Δ]–δz =[（1+0.55%）39.2+1/20.39]–0.13 =41.37 –0.13 mm 三、中心距尺寸： 塑件上凸台之间，凹槽之间或凸台到凹槽的中心线之间的距离称为中心距，该类尺寸属于定位尺寸。由于模具上中心距尺寸和塑件中心距公差都是双向等植公差，同时磨损的结果不会使中心距尺寸发生变化，在计算中心距尺寸时不必考虑磨损量。 Ｃm=(1+s)Cs=（1+0.55%）2.5=2.51mm

41、 标注上制造公差后得：(Cm) δz =(1+s)Csδz/2 四、型腔深度和型芯高度尺寸的计算 同样运用平均收缩率法： 型心高度公式：hM+δz =[（1+Scp）hS+xΔ]–δz 由：h=3.6mm 取IT3精度时 Δ=0.06 mm 由δz=0.5Δ得：δz=0.03 mm hM1+δz =[（1+Scp）hS+xΔ]–δz =[（1+0.55%）3.6+0.50.06]–0.03 =3.6

42、5–0.03 hM1+δz =[（1+Scp）hS+xΔ]–δz =[（1+0.55%）2.1+0.50.06]–0.03 =2.14–0.03 型腔深度公式：HM+δz =[（1+Scp）HS-xΔ] +δz 由：H=5mm 取IT3精度时 Δ=0.06 mm 由δz=0.5Δ得：δz=0.03 mm 则：HM1–δz =[（1+Scp）hs-0.5Δ] +δ

43、z =[（1+0.55%）5-0.50.06] +0.03 =4.995 +0.03 mm HM2–δz =[（1+Scp）hs-0.5Δ] +δz =[（1+0.55%）1.8-0.50.06] +0.03 =1.779 +0.03 mm 第三节 成型零部件的强度与刚度计算 一、进行成型零部件强度、刚度计算时考虑的要素 塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因强度不足而产生塑料变性甚至破坏，也可能因为刚度不足而产生挠曲变形，导致 溢料和出现飞

44、边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。 （1） 塑件成型过程中不产生溢料 粘度特性 塑料品种 允许变形值 [δ] 中粘度塑料 ABS ≤0.05 （2） 保证塑件的尺寸精度 塑件尺寸 经验公式[δ] <10 Δi/3 >10～50 Δi/[3(1+Δi)] >50～200 Δi/[5(1+Δi)] （3） 保证塑件顺利脱模 [δ]〈tS=1.40.8%=0.0112 式中 [δ]—保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量； t —塑件壁厚，mm; S—塑件的收缩率。 二、型腔的侧壁和底板厚度的计算 （1） 组合式矩形型腔侧壁

45、厚度的计算 对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料的许多应力，因此，强度不够是主要矛盾，设计型腔侧壁厚应以强度为准。 δmax= pHl4/32Ehs3 （6.19） s=12.7mm 设允许最大变形量为δmax≤[δ]，其壁厚按刚度条件的计算式为： s= （6.20） s=12.7mm （2）组合式矩形型腔底板厚度的计算 按强度条件，型腔底板厚度计算式为： h= 如（图15） 式中：h————矩形底板的厚度 （mm） B————底板总宽度 （mm） L————双支脚

46、间距 （mm） P————型腔内塑料熔体压力 （MPa） [σ]————模具材料的许用应力 （MPa） 图 15 h≥25 mm 第六章 模架组合的选择 根据注射机固定模板尺寸和各项工艺参数，以及塑件尺寸形状凸凹模尺寸的计算，注射模架由定模和动模均 由两快模板组成，推杆推出塑件。选取基本型要点： （1） 模架厚度H和注射机的闭合距离L 它们的关系为： Lmin≤H≤Lmax (2) 开模定行程与、动模分开的间距与顶出塑件所需行程之间的尺寸关系。 （3） 选用的模架在注射机上安装

47、。 （4） 选用模架应符合塑件及其成型工艺的技术要求。 （5） 经计算考虑选模架：250L的A1型。 第七章 合模导向机构的设计 导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。通常采用导柱导向定位。 导向机构在模具闭合过程中保证动定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确 ；同时起了定位作用，便于装配和调整。合模时，首先是导向零件接触，引导动定模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。此外，导向机构还承受一定的侧向压力，保证了模具的正常工作。 导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。 （一）导柱 1、导柱的结构形

48、式 2、导柱的结构和技术要求 导柱的导向部分的长度应比凸模端面高出8～12mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。 导柱前端应作成锥台或半球形，以使导柱顺利地进入导向孔。 导柱应合理均匀在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应足够的距离，以保证模具强度。 导柱既可以设在动模一侧，也可以设置在定模一侧，在不防碍脱模取件的条件下，导柱通常设在型芯高出分型面较多的一侧。 （二）导套 1、导套的结构形式 导套的结构和技术要求。 为使导柱顺利的进入导套，在导套的前端应倒圆角。导柱孔最好作成通孔，以利于排除孔内空气及废料残渣。 第八章 推出与

49、复位机构的设计 塑件在从模具上取下以前，还有一个从模具的成型零件上脱出的过程，使塑件从成型零件上脱出来的机构称为推出机构。推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆或液压缸来完成的。 第一节 推出机构的组成 推出机构主要由推出零件]推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位零件等组成。推出机构中，凡直接与塑件相接触、并将塑件推出型腔或型芯的零件称为推出零件。本次设计采用推杆推出机构。 第二节 推出机构的设计原则 1、推出机构应尽量设置在动模一侧，由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。 2、保证塑件

50、不因推出而变形损坏，为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时要仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置，从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。 3、机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活、制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。 4、合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。 二、脱模力的计算 注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。一般而论

51、，塑料制件刚开始脱模时，所需克服的阻力最大，即所需的脱模力最大。 Fm=(Fb-Ftsin a) (8.1) 式中 Fm——脱模时型心受到的摩擦阻力； Fb——塑件对型心的包紧力； Ft——脱模力； a——脱模斜度； ——塑料对钢的摩擦系数，约为0.1～0.3 根据力平衡的原理，列出平衡方程式： ∑Fx=0 故 Fmcos a –Ft-Fb sin a = 0 (8.2) 由式（8.1）和（8.2），经整理后得： Ft=Fb(μcos a –sin a)/1+μcos a si

52、n a 因实际上摩擦系数μ较小，sin a更小， cos a 也小于1，故忽略μcos a sin a 式（8.3）简化为： Ft= Fb(μcos a –sin a) (8.4) =Ap(μcos a –sin a) A——塑件包容型芯的面积； P——塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件，P取 （2.4～3.9）10⒎Pa，模内冷却的塑件，P取（0.8～1.2）10⒎Pa Ft=[6041.810-41.0107(0.2cos 1-sin 1)] 2 =1.0106 Pa 第三节 简单推出机构

53、简单推出机构包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块及凹模推出机构，多元推出机构等等。 （一）推杆推出机构 由于推杆位置的自由度很大，因而推杆推出机构是最常用的推出机构，常用来推出各种塑件。推杆的截面形状根据塑件的推出情况而定，可设计成圆形，矩形。本次设计采用圆形截面推杆。 1、推杆位置的设置 （1）推杆应均匀布置 当塑件脱模力相同时，应均匀布置推杆，保证塑件被推杆推出时受力均匀，推出平稳、不变形。 （2）推杆应设置在脱模力大的地方 型芯周围塑件对型芯包紧力很大所以可在型芯外侧塑件的端面上设置推杆，也可在型芯靠近侧壁处设推杆。 （3）推杆应设在塑件强度较

54、大处 推杆不宜设在塑件薄壁处，尽可能设在塑件壁厚、凸缘、加强肋处。 2、推杆的直径 推杆在推出塑件时，应具有足够的刚性，以承受推出力，为此，推杆的直径不宜太小。 3、推杆的形状 四、推出机构的导向和复位 为了保证推出机构在工作中灵活、平稳，每次合模后，推出元件能回到原来的位置，通常还需要设计推出机构的导向与复位装置。 （一） 导向零件 推出机构的导向零件，通常由推板导柱和推板导套所组成，导向，零件使各推出零件得以保持一定的配合间隙，从而保证推出和复位动作顺利进行。 （二） 复位零件 1、复位杆复位 为了使推出元件合模后能回到原来的位置，推杆固定板上同时装有复位杆，

55、 常用的复位杆采用圆形截面，一般每副模具设置四根复位杆，其位置尽量设置在推杆固定板的四周以便推出机构合模时复位平稳，复位杆端面与所在动模分型面平齐。 2、复位杆的形状。 第九章 侧向分型与抽芯机构设计 当注射成型的塑件与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽，出然后再把塑件从模内推出，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向分型抽芯和复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压（液动）或气动以及手动等三大类。 由于塑件包紧在侧向型芯或粘附在

56、侧向型腔上，因此在各种类型的侧向分型与抽芯机构中，侧向分型与抽芯时必然会遇到抽拔的阻力，侧向分型与抽芯的力或称抽拔力一定要大于抽拔阻力 。侧向抽拔力可按式（8.4）计算，即 Ft=Ap(cos a -sin a). 在设计侧向分型与抽芯机构时，除了计算侧向抽拔力以外，还必须考虑侧向抽芯距（亦称抽拔距）的问题。侧向抽芯距离一般比塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度大2～3　mm，用公式表示即为： S=S′+（2～3）mm　　　　　　　　　（9.1） 式中 S′————塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度； S————抽芯距。 S1=3.4+3=6.4 mm

57、 ； S2=0.9+3=3.9 mm ； S3=1.14+3=4.14 mm。 1、斜导柱设计 图(8 )斜导柱的形状 斜导柱的形状如图(8)所示,其工作端的端部可以设计成锥台形或半球形。由于半球形车制时比较困难，所以我们设计成锥台形。为了避免端部锥台也参与侧抽芯，导致滑块停留位置不符合原设计计算要求。所以斜角大于斜导柱倾斜角，我们取。斜导柱的材料选用T10碳素钢，热处理硬度HRC=60，表面粗糙度。斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合。由于斜导柱在工作过程中主要用来驱动侧滑块作往复运动，侧滑块运动的平稳性右导滑槽与滑块之间的配合

58、精度保证。而合模是的最终准确位置由楔紧块决定。因此，为了保证运动的灵活性，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合。 2. 斜导柱倾斜角的确定 斜导柱轴向与开模方向之间的夹角称为斜导柱的倾斜角，它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响；一般斜导柱的倾斜角a取2233ˊ比较理想，一般在设计时取a≤25,最长用的是12≤a≤22。在这种情况下，楔紧块的楔紧角aˊ=a+2～3 由公式： 式中 ——斜导柱的工作长度； s——抽芯距；

59、——斜导柱的倾斜角=22o； H——与抽芯距是对应的开模距。 由以上公式可算得 L=18.8mm ； H=18mm 。 以下图（8）是斜导柱抽芯时的受力图： 图（8）斜导柱工作长度与抽芯距关系及受力图 从图中可知： 式中 ——侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力； ——侧抽芯时的脱模力，其大小等于抽芯力； ——侧抽芯时所需的开模力。 由以上公式可知，a增大，L和H减少，有利于减小模具尺寸，但Fw和Fk增大，影响斜导柱和模具的强度和刚度；反之，a减小，斜导柱和模具受力减小，但要在获得相同抽芯距的情况下，斜导柱的长度

60、要增大，开模距要变大，因此模具尺寸会增大。综合两方面考虑，在经过以上的计算推导，a取22o比较理想。 Fw=1.06106 Pa 3. 斜导柱的直径计算 斜导柱的直径主要受弯曲立的影响，由于其计算比较复杂,所以采用查表的方法来确定斜导柱的直径,由上面的计算知道，Fw=12.8KN,a=22o,所以根据《塑料成型工艺与模具设计》表9-1查得Fw和Hw以及a在表9-2中查得斜导柱的直径d=12mm. 4. 斜导柱的长度计算 由《塑料成型工艺与模具设计》书中公式(9.4)得，斜导柱的总长为: 式中 ——斜导柱总长度； ——斜导柱固定部分大端直径； h——斜导柱固定板

61、厚度; d——斜导柱工作部分直径； s——抽芯距。 斜导柱安装固定部分的长度为： 式中 ——斜导柱安装固定部分的长度； d1——斜导柱固定部分的直径。 由以上公式可得Lz=60mm。 斜导柱安装固定部分的尺寸为： Lg=L2－l－（0.5～1）mm =h/cos a －d1 tg a/2 －(0.5～1) mm (9.5) 式中 Lg——斜导柱安装固定部分的尺寸； d1——斜导柱固定部分直径。 Lg=23mm 5. 斜滑块的设计 斜滑块是斜导柱侧面分型抽芯机构中的一个重要零件部件，它上面安

62、装有侧向型芯或侧向成型块，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都需要它的运动精度保证。 滑块的结构可分整体式和组合式。在滑块上直径制出侧向型腔的结构称整体式，分开加工称组合式。 在本次设计中采用整体式结构。一般情况下，成型滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽内完成的。根据型芯大小、形状和要求不同，有的采取T形槽或燕尾槽，但本设计侧抽芯的滑块和小型芯设计在镶在型腔上的方块型芯中滑动，上下不能移动，只有前后滑动，因此无需要另加工槽，不过滑块与型芯槽配合要求较高，为防止配合部分漏料，适当提高精度，采用H7/f7，其它部分采用H8/f8间隙配

63、合，配合 表面粗糙度Ra≤0.8μm滑块材料采用T10，HRC54～58。 6. 导滑槽的设计 成型滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽中完成的。根据模具上侧型芯的大小、形状和要求的不同，以及各工厂的具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不一样，一般采用T形槽或燕尾槽导滑。组成导滑槽的零件对硬度和耐磨性有一定的要求，一般情况下，整体式导滑槽常在动模板或定模板上直接加工出来，常用的材料为45钢。 根据本塑件的特征，采用T形槽导滑的形式，采取在定模板上直接加工出，选用材料为45钢，为了便于加工和防止热处理变形，所以调质至30HRC后在铣削成

64、形。盖板材料用T10纲，硬度要求HRC≥50.导滑槽与滑块部分采用H8/f8间隙配合。配合部分的表面要求比较高，表面粗糙度应Ra≤0.8。 导滑槽与滑块还要保持一定的配合长度，因为滑块完成抽拨动作后，其滑动部分仍应全部或有部分的长度留在导滑槽内，滑块的滑动配合长度要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的 长度不应小于导滑配合长度的2/3。否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。 7. 楔紧块设计 在注射成型过程中，侧向成型零件受到熔融塑料很大的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱，而一般的斜导柱为一细长杆件，受力后容易变形，导致滑块后移，因此本设计中须设置楔紧块，以便在合模后

65、锁住滑块，承受熔融塑料给予侧向成型零件的推力。为了保证斜面在合模时压紧滑块，而在开模时又能迅速脱离滑块，以避免楔紧块影响斜导柱对滑块的驱动，因此常取楔紧角α′=α+2～3 取α′=23 由于滑块所承受的侧向压力比较大，所以楔紧块用H7/m6配合整体镶入模板中。 8．滑块定位装置设计 滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚脱离斜导柱的位置，不再发生任何移动，以避免合模时斜导柱不能准确地插进滑块的斜导孔内，造成模具损坏。在此我采用了内六角螺钉和弹簧定位。因为这样更利以维修。 第十章 冷却系统的设计 一、在设计冷却系统时，应注意以下原则： 1、冷却水道应尽量多，截面尺寸应

66、尽量大。 2、冷却水道至型腔表面距离应尽量相等，此塑件壁厚相等，所以冷却水道到型腔表面距离相等，且距离应在12～15 mm，这里取15 mm。 3、浇口处加强冷却。塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，所以要加强冷却浇口。 4、冷却水道出入口温差应最小，尽量缩短冷却水道长度，降低出入口冷却水的温差，提高冷却效果。 5、冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置，此外，在设计冷却水道时还要避免塑料的熔融部位，以免产生熔接痕，并且还要易于清理，冷却水道孔径取10 mm。 总 结 经过一个月的时间，我完成了毕业设计。在这短短的一个月内，我学到了很多东西，可说是受益非浅。虽说是短短的一个月，但我认为通过实践所得比从书本上学到的东西要有价值的多。通过毕业设计使我真正做到了理论联系实际。在老师耐心、认真的教导下，使我独立地完成了这次毕业设计。在此设计中我