材料成型与控制工程本科毕业论文

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1、. . . . 1. 绪 论 1.1 模具在加工工业中的地位 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 对模具的全面要：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形

2、状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以与脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以与制件的物理性能、机械性能、电性能、应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。 现代生产中，合理的加工工艺、高效

3、的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展 1.2 模具的发展趋势 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面： （1） 加深理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经

4、有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。 （2） 高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。 （3） 大型、超小型与高精度 由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。 （4） 革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进

5、的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。 （5） 标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。 1.3 设计在学习模具制造中的作用 通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点与设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。 塑件零件图 塑件三维图

6、 制件：沙发腿衬垫 制件说明： 用途：装在沙发腿底部，防止金属腿和地板的直接接触 要求：制品要保持光滑，有良好外观 材料：聚氯乙烯 （PVC） 收缩率: 计算收缩率0.8%～1.0% 2. 设计前的准备 2.1 塑件成型工艺性分析     PVC料因为价廉，与生俱来具备防炎性质，而且强硬坚固，抗化学能力佳，收缩率为0.2-0.6%，产品在电器、机械、建筑、日用品、玩具、包装上应用日益广泛，针对PVC料的特性，分析产品注塑工艺如下： 2.1.1 PVC料的特性 PV

7、C热安定性不良，成型温度与分解温度接近，流动性不佳，外观容易形成不良缺陷，PVC料耐热性不佳，最易烧焦、产生酸性气体进而腐蚀模具，加工时可加塑化剂增加其流动性，一般须加添加剂使用，其强度、电器绝缘性、耐药品性佳。 主要技术指标： 密度 g/cm3 :1.35～1.45 比容 cm3/g : 0.69～0.74 吸水率 (24h) % : 0.07～0.4 收缩点 % : 0.6～1.0 熔点 0C : 160～212 抗拉屈服强度 MPa : 35～50 拉伸弹性模量 MPa : 2.4～4.2 弯曲强度 MPa ：90 冲击强度 kJ/m2 ：58 硬度 HB ：16

8、.2 体积电阻率 ：6.71 击穿电压 Kv/mm ：26.5 2.1.2 PVC成型工艺 PVC是热敏性塑料，过热或剪切过度会引致分解，并迅速蔓延，因为其中一种分解物（例如酸或HCI）会产生催化作用，引致流程进一步分解，酸性物质更会侵蚀金属，使之变成凹陷，又会使金属的保护层剥落，引致生锈，对于人体更加有害。 常见的螺杆长径比为18～24：1，三段比为3：5：2，压缩比为1.8～2,进料段螺槽深度推荐如下: 螺杆直径(mm) 35 50 60 75 100 螺槽深度(mm) 2 3 4 5 6 螺杆的尖端应有25～30度的角，螺杆射出到位时，其尖端与射咀

9、之间的距离应有0.7～1.8mm，螺杆必须用不绣钢制造或进行镀铬理。 1）螺杆垫料：螺杆垫料在2～3mm之间，大型机会更大一些。 2）注射量：实际筒滞留时间就不能超过3分钟。 3）机筒温度设置： 所提供的温度只可作为参考，根据机器、原料的实际情况作适当的调整，也有可能超出所推荐的围。    位置 模具 前段 射咀 中间 进料段 温度（0C） 30-60 170-190 160-180 150-170 140-160 使用的注射量是该机理论注射量的20～85%，实际使用的注射量越小，物料的滞留时间越长，受热后降质的危险性也越大。 4）机筒滞留时间： 在200

10、0C的温控下（胶料）机筒滞留时间最多大能超过5分钟 5）注射速度： 注射速度要慢，否则过份剪切会使物料降解，利用UPVC生产极度光滑的厚壁制品时，应采用多级注射速度，如果有浅褐色条纹从浇口放射出来，即表示射料速度太快。 6）背压：常用的表面值是5bar，增加背压有利于混色和排气，但背压应越低越好。 7）停机：由于PVC的过热稳定性低，故停机部骤十分重要，要把机筒清洁干净，不留半点PVC，可用其它过热稳定性高而又不抗拒PVC的热塑性塑料，（例如PMMA、PP、LDPE，或GPPS），切忌于同一机筒混合POMT UPVC，否则会引致过强的化学反应，对机器造成严重的损坏。 8）混料比例：水

11、口料的最多混料比例为20%，否则会影响制品品质。 9）典型制品：UPVC的主要用途是制造排水管道，或者是电脑与电视机的外壳、滤水压槽、影印机外壳、电表与煤气外壳、印刷机的透明罩、通风格与各种 电子零件等。 10）.成型工艺其他参数（硬聚氯乙烯）： 注射机类型 喷嘴形式 保压时间/s 冷却时间/s 成型周期/s 螺杆式 直通式 15～40 15～40 40～90 注射时间/s 螺杆转速（r/min） 注射压力/MPa 保压压力/MPa 2～5 20～30 80～130 40～60 2.2 塑件设计的原则和要求： 塑料制件主要是根据使用要求进行设计，

12、由于塑件有特殊的机械性能，因此设计塑件时必须充分发挥其性能上的优点，补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑件的形状尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点，在设 计时必须考虑： （1）塑件的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性等； （2）塑料的成型工艺性，如流动性； （3）塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（塑性塑料）或快速受热固化（热固性塑料）； （4）塑件在成型后收缩情况与各向收缩率差异； （5）模具总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度； （6）模具零件的形状与制造工艺。 除此之外，还应考虑塑件设计原则： （1）在满足性能和使用条

13、件下，尽可能使结构简单、壁厚均匀、连接可靠、安装使用方便。 （2）结构合理，用简单的加工方法就能完成模具的制作。 （3）减小成型加工后的辅助加工。 3. 模具结构的设计 3.1分型面的选择： 因为零件很小，为了节省能源，采用一模六腔的结构。 分型面为定模与动模的分界面，合理的选择分型面是使塑件能完好成型的先决件。分型面的位置必须开设在制件断面轮廓最大的地方，才能使制件顺利地从型腔中脱出。选择分型面时，应从以下几个方面考虑： 1）塑件在开模后留在动模上。 2）分型面上的痕迹不影响塑件的外观。 3）浇注系统，特别是浇口能合理的安排。 4）使推杆痕迹

14、不留在塑件外观表面上。 5）使塑件易于脱模。 3.2 排气槽的设计： 当塑料熔体注入型腔时，如果型腔原有气体，使蒸汽不能顺利地排出，将在制品上形成气孔,接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时还会因气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生痕迹，而且型腔气体被压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注塑周期和产品质量（特别在高速注射时），因此设计型腔时必须考虑排气问题。此模具成型的制件较小，采用分型面排气与推杆的运动间隙来排气可满足要求。 3.3 浇注系统的设计： 对浇注系统的要求： 普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以才用一

15、模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则： （1） 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。 （2） 型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。 （3） 系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力与热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量与压力损失尽可能小。 （4） 对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间进入各个型腔的深处与角落，与分流道尽可能平衡布置。 （5） 满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。

16、 （6） 浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。 3.4 主流道设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件 与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点

17、浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为3，表面的粗糙度为Ra=0.8微米,孔径为0.5毫米。 （1）主流道呈圆锥形，一般在2°～4°的锥角，此设计取α=4°，主流道带锥度是为了使凝料从主流道中拔出。 （2）径向尺寸：主流道径向尺寸的小端直径应大于喷嘴口径0.5～1.0mm,所以主流道小端的径向尺寸取5.0mm，这样，当主流道与喷嘴同轴度有偏差时，可以防止主流道凝料不易从定模一侧拉出。 （3）凹模球面半径R应比喷嘴半径R大11～2mm，可保证在注射过程中，喷嘴与模具紧密接触，防止两球面间产生间隙使熔体充入间隙中而妨碍主流道凝料顺利从定模拉出，此设计取凹模球面半径15

18、mm。 (4)流道壁有Ra=1.6以上的光洁度。 (5)主流道应专门设在主流道衬套中，其结构如图所示。 图1 ：浇口套 3.5 分流道设计： （1）塑料沿分流道流动时，要求通过它尽快的充满型腔，流动中温度降低尽可能小，阻力尽可能低，同时，应能将塑料熔体均衡的分配到各个型腔。 （2）分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从减少浇注系统的回料量、压力损失和热量的要求出发，应力求短，但不能过粗，过粗的分流道冷却缓慢，还会增长模塑周期。 （3）分流道的断面面积应尽可能保证型腔充满并补充因型腔塑料收缩所需的熔体后方可冷却凝固，因此，分流道断面直径或厚度应大于塑件壁厚。

19、 （4）断面形状，实际设计中所采用的分流道断面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，从使用观点来看，常用梯形分流道和U型分流道，此设计选用U形分流道。取U形最大直径d=14mm, 3.6 浇口的设计： 浇口是浇注系统的关键部分，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在多数情况下，系整个流道中断面尺寸最小的部分，浇口的断面积与分流道断面积之比约为0.03～0.09，选用侧浇口。 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。其主要作用是： （1） 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。 （2）易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口

20、截面积约为分流道截面积的0.03～0.09，浇口的长度约为0.5mm～2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。 当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。 浇口位置的选择： （1） 浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。 （2） 浇口设置应有利于排气

21、和补塑。 （3） 浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。 （4） 浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的

22、流程短，熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。 （5） 浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。 因点口在脱开时会伤塑件的表面在这里是可以的，考虑到侧浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离，所以选取用侧绕口。 3.7 冷料井的设计： 冷料井在主流道或分流道正对面的动模上，直径宜稍大于主流道大端直径，以利于冷料流入，冷料井底部常做成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料井兼有分模时将主流道凝料从流道中拉出附在动模边的作用。由于本产品不是很大，而且浇道不是很长，产品的要求不是很高，所以在模具中不设计冷料井。

23、 3.8脱模机构的设计： 对脱模机构的要求有：①塑件留于动模；②塑件不变形损坏；③良好的塑件外观；④结构可靠。 本模具采用推杆脱模结构，因为采用推杆脱模结构。所以应使塑件留于动模，这样可以利用模具的开模运动来实现脱模。且使塑件不变形损坏且有良好的外观。另外机构应机构可靠。 3.9 冷却装置的设计： 注射模不仅是塑料熔体的成型设备，而且是热交换器，为了获得良好的塑件质量，应使模具在工作时维持适当而均匀的温度，所以模具温度调节系统是至关重要的。 3.9.1冷却系统对模具温度调节系统的影响： 1.对塑件质量的影响：质量优良的塑料制件应满足以下六个方面的要求，即收缩率小、变形小、尺寸稳定、

24、冲压强度高、耐应力开裂性好和表面光洁。采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率。 模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减小塑件的变形，其中均匀一致的模温尤为重要，但是由于塑件形状复杂，壁厚不一致，充模先后顺序不同，常出现冷却不均匀的情况，为了改善这一状况可将冷却水先通入模温最高的地方，甚至在冷得快的地方通温水，冷得慢的地方通冷水，使得模温均匀，塑件各部位能同时凝固，这不仅提高了制品质量也缩短了成型周期。 2. 对生产效率的影响：冷却时间在整个注塑周期中占50%～80%的时间。在保证塑件质量的前提下，限制和缩短冷却时间是提高生产效率的关键。要求冷却水能带走70%～95%的热量. 对模具调

25、节系统的要求： （1）根据塑料的品种，确定温度调节系统是采用加热方式还是冷却方式； （2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量； （3）采用低的模温，快速、大流量通水冷却一般效果比较好； （4）温度调节系统要尽量做到结构简单、加工容易、成本低廉。 3.9.2.模具冷却系统设计原则： 为了提高生产率，得到变形小的制品，除了塑件形状与型腔设计外，冷却系的设计是很重要的。 （1）冷却水孔数量尽量多、尺寸尽量大； （2）冷却水孔至型腔表面距离相等；当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面各处最好有一样的距离；当壁厚不均匀时，厚壁处冷却水通道要靠进型腔，间距要小，一

26、般水孔边离型腔的距离于10毫米，常用12～15毫米。 （3）浇口处加强冷却； 普通熔融的塑料充填型腔的时候，浇口附近的温度最高，距浇口越远温度越低，因此浇口附近要加强冷却，通入冷水，而在温度低的外侧使经过热交换了的温水通过即可。 （4）降低入水与出水的温度差； 离很长的大型制品，料温愈流愈低。为取得整个制品大致一样的冷却速度，可以改变冷却水通道排列的形式。 （5）冷却水孔的排列形式； 冷却水通道的开设应该尽可能按照型腔的形式，对于不同形状的塑件，冷却水位置也不同。此外，冷却水的通道要尽量避开塑件的熔接痕部位，以免影响塑件的强度。冷却水通道要以与机械加工，便于清理，一般孔径设计为8～

27、12毫米。 考虑到制件的材料PVC的收缩率小，且制件的形状为一壳体件，据冷却系统设计原则，安排冷却水道 （1）水道孔径，此设计选水道孔径为10mm。 （2）水孔位置，水孔中心位置距离型腔表面不可太近，太近则使型腔壁厚温计取a=5mm。 （3）孔间距，水孔间距离不可太远，但也不宜太近，允许间隔为1.7d～3d(d为冷水孔径). （4）型腔的冷却水布置方式选用并联形式，分几道通水。型芯的冷却采用钻通孔并堵塞得到和塑件形状类似的回路。 3.10 导向机构的设计 导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定

28、模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。 导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。 定位作用：为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。 塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。 动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的芯，因而多采用20钢或者T8、T10钢

29、，硬度为50～55HRC.导柱固定部分的表面粗糙度，导向部分的表面粗糙度值为Ra=0.4～0.8m。导柱应合理的均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度。 导柱固定端与模板之间的一般采用H7/m6或者是H7/k6的过渡配合，导柱的导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。 导柱、导套零件如下： 图2 导柱 图 3 导套 3.11. 成型工艺设计 1）合模，加料，加热，塑化，挤压 2）注射，保压，冷却，固化，定型 3） 螺杆嵌塑，脱模顶出 图4

30、 标准模架示意图 4. 塑件设计计算 4.1 塑件的设计 1) 外观要求：表面要求光滑，不能有折皱。 2）体积计算： 运用Proe绘图软件计算零件的体积： V=1.2 X 104 mm3 =12cm3 3）脱模斜度：选脱模作斜度为： 4.2 塑件的计算 4.2.1 成型零件的工作尺寸计算 1）型腔的长、宽尺寸计算 塑件的平均收缩率η为：％＝0.8％,模具制造公差取的制品公差。 在动模板中 ＝[(1+0.8%)46-0.51]0+0.33 ＝45.8680+0.33 式中：——型腔的L方向公称尺寸 Ld——制品 L方向最大

31、尺寸 η——收缩率 Δ——制品的设计公差 ——模具制造公差。 在定模板中 ＝ ＝41.836 式中：——型腔的L方向公称尺寸 L3=[(1+0.8%)×34-0.5×1)+0.33 =33.772+0.33 L4=[(1+0.8%)×26-0.5×1]+0.33 =25.708+0.33 2）型腔的深度尺寸计算 在动模板中： H＝ =[(1+0.8%)×6 -0.5] 0+0.33 ＝5.5480+0.33 式中：H——型腔深度公称尺寸， ——制品高度最大尺寸， Δ——制品的设计公差 ——模具制造公差。

32、 在定模板中： H1=[(1+0.8%)×4-0.5] 0+0.33 =3.516 0+0.33 H2=[(1+0.8%)×3-0.5] 0+0.33 =2.512 0+0.33 H3=[(1+0.8%)×1-0.5] 0+0.33 =0.5040+0.33 3）型芯的长、宽尺寸计算 在动模板中： =[(1+0.8%)×34+0.5]0-0.33 =34.6360-0.33 式中：——方向最小尺寸 Δ——制品的设计公差 ——模具

33、制造公差。 l2=[(1+0.8%)×26+0.5]0-0.33 ＝26.6040-0.33 在定模板中： l=[(1+0.8%)×8+0.5]0-0.33 =8.5320-0.33 5）型芯的高度 在动模板中： h＝ ＝[(1+0.8%)×6+0.5] ＝6.254 式中：h－型心高度公称尺寸 －制品深度最小尺寸 在定模板中： h2 = [(1+0.8%)×8 +0.5] = 8.532 4.2.2 脱模阻力计算 根据式 式中： Q---- 脱模力(N) t---- 塑

34、件平均壁厚（cm） E---- 塑料弹性模量 S---- 塑料平均成形收缩率 L---- 包容凸模的长度 F---- 塑料与钢的摩擦系数 m---- 塑料的帕松比 E＝200000 ；S＝0.08 ； L＝0.6cm ；f=0.3 ；m=0.3；t=0.6 代入上式得： =7833 N 4.2.3 模具冷却水道设计计算 根据式 W＝ 其中W根据《注射模典型结构100例》P201附表3中查得 85g／s，W＝＝595.4g，W＝， V＝＝＝595.4cm³，取直径d＝10mm， L＝＝＝1.8m， 式中：W－通过模具的冷却水重量，－单

35、位时间进入模具的塑料重量，a－每可塑料的热容量，K－热传导系数，－出水温度，－如水温度，－冷却液容重，V－冷却水道体积，L－冷却水道长度，d－冷却水道直径。 五、注射机的选择 设计模具时，应详细地了解注射机的技术规，才能设计出合乎要求的模具，应了解的技术规有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以与机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。 1）最大注射量校核 根据《塑料·橡胶成型模具设计手册》144页，式（5-2-1） 式中： ----- 注塑机最大注量（ cm³） G

36、----- 注塑机额定注量（ cm³） ----- 待加工塑料密度 代入数据得： 根据式（5-2-3） 式中：n 模具的型腔数 , 塑件的质量 g ，浇注系统分流道凝料的质量g ，主流道凝料质量g，塑件飞边质量g 代入数据得： g 根据校核式（5-2-2） 故：合格 2）注射压力校核 根据《塑料·橡胶成型模具设计手册》P145，P＝150Mpa，Pch＝100Mpa，（0.75～0.9）P＝112.5～135Mpa>Pch，故也是合格的。式中：P－注塑机额定最大注射压力，Pch－模具成型时需要的注射压力。 3）锁模力的校核 根据《塑

37、料·橡胶成型模具设计手册》P145，P取30Mpa，k取，＝pK＝30×＝20Mpa由表5-2-1，取F＝17.6Mpa，有>F，故合格。式中：－型腔塑料压力，P－料筒注塑机柱塞或螺杆施加于塑料的压力，K－损耗系数，F－注射机的额定锁模力。 4）开模行程与其顶出行程校核 根据《塑料·橡胶成型模具设计手册》P149，H1＝25mm，H＝65mm，S＝300mm，H1+ H2+（5～10）＝95～100mm

38、号为：XS-ZY-125，其转速为20-30 转／秒，喷嘴形式为直通式。 注射机的其他参数如下： 1. 喷嘴尺寸：喷嘴孔直径d=4mm，喷嘴的球半径为R=12mm 2. 最大与最小模厚：最大模厚为300mm，最小模厚为200mm。 3. 拉杆间距为260×290mm。 4. 动定模固定板尺寸：428mm×458mm 5. 螺杆直径： 42mm 6. 注射压力：120MPa 7. 注射行程：115mm 8. 锁模力： 900kN 9. 最大成形面积：320cm2 10. 最大开合模行程：300mm 六、 编制模具零件机械加工与装配工艺方案 根据

39、《实用塑料注射模设计与制造》P92表5-11，选取成型零件的材料为45#钢，淬火低温回火≥55HRC，用于塑件形状简单，尺寸不大的模具。 6.1 模具的加工 加工模具是在模具设计好了之后进行的，模具是加工精度会影响到产品的精度，因为是标准模架，所以只需在标准模架到达之后加工动模板和定模板，动、定模板的加工工艺如下： 1. 画图：运用CAD作出动定模板上模芯的位置分布图， 2. 编程：运用软件编写数铣程序，留精铣余量， 3. 热处理:对动、定模板进行热处理到所需的硬度， 4. 磨床：因热处理变形，把模板表面磨平， 5. 精铣：编写精铣程序并精铣， 6.2 模具的装配 装配模具

40、是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。 在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的围，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度与接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。 塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合

41、模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。 浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为0.05——0.15毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。 6.2.1 模具的装配顺序 （1）确定装配基准； （2）装配前要对 零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净； （3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各

42、模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。 （4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查； （5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象； （6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中； （7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记与组装基面。 ① 模具预热 模具预热的方法，采用外部加热法，将铸铝加热板安装在模具外部，从外部向进行加热，这种方法加热快，但损

43、耗量大。 ② 筒和喷嘴的加热 根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热，与模具同时进行。 ③ 工艺参数的选择和调整 根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度，压力，时间参数，调整工艺参数时按压力，时间，温度这样的先后顺序变动。 ④ 注塑 在料筒中的塑料和模具达到预热温度时，就可以进行试注塑，观察注塑塑件的质量缺陷，分析导致缺陷的原因，调整工艺参数和其他技术参数，直至达到最佳状态。 （8）模具的维护 模具在使。那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻

44、底报废。 最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度不得超过1000C。 6.2.2 开模过程分析 注塑机推动推杆垫板兼顶管垫板使动定模分开，在导柱导向的情况下，动定模顺利分型，同时拉料杆拉断浇口，使塑件在推板和顶管的作用下顺利脱出。闭合时，同样在导柱和导套的导向作用下通过顶柱使顶杆先于型腔复位。以免顶杆碰到型腔，损坏模具。 7. 设计总结 通过对本塑料成型模具的设计，对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的

45、理解，掌握了塑料成型模具的结构特点与设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。 在模具制造的加工工艺，来编写加工工艺卡片。 在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解，在设计的后一阶段充分利用CAD软就是一例，新的工具的利用，大在提高了工作效率。 以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。软件可直接调用数据库中模架尺寸，金属材料数据库与加工参数，通过几何造型与图形变换可得到模板与模腔与型芯形状尺寸迅速完成模具设计。 模具CAD技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似注射模具设计效率更为提高。 总之

46、，通过毕业设计的又一次锻炼完全清楚：充分利用CAD技术进行设计，在模具符合使要求的前提下尽量降低成本。同时在实际中不断的积累经验，以设计出价廉物美的模具。 8. 经济分析报告 随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备—模具的要求越来越苛刻。 一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高

47、速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。 从模具设计角度看，结构新颖，节能创新。 从制造技术方面看，本次根据零件工艺设计复合模具，使用快速经济制模技术，快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术。由于成品件尺寸较大，所以设计出的模具尺寸也较大，这副模具是

48、模具行业中较小的小型设备。该产品使用快速经济制模技术，结构新颖，可以压制大尺寸的防尘顶罩制件，有很大的市场潜力，对我国模具行业产品结构调整、优化升级、增加品种、出口创汇有重要意义，有比较好的社会经济效益。 可见，不管从生产成本还是生产效率方面，此次设计的这套模都蕴涵着巨大的经济可行性，值得投资此项目实施投产运行，并且一定能收到很好的经济效益。 致 四年的艰苦跋涉，两个月的精心准备，毕业论文终于到了划句号的时候，心头照例该如释重负，但写作过程中常常出现的辗转反侧和力不从心之感却挥之不去。论文写作的过程并不轻松：各种压力的时时袭扰，知识积累的尚欠火

49、候，致使我一次次埋头于图书馆中，一次次在深夜奋力敲打键盘。第一次花费如此长的时间和如此多的精力， 完成一篇具有一定学术价值的论文，其中的艰辛与困难难以诉说，但曲终幕落后留下的滋味，是值得我一生慢慢品尝的。 　　 敲完最后一个字，重新从头细细阅读早已不陌生的文字符，我感触颇多。虽然其中没有什么值得特别炫耀的成果，但对我而言，是宝贵的。它是无数教诲、关爱和帮助的结果。 　　本毕业设计论文是在创瑞精密模具工程部的设计师们指导下完成的。从课题的选择到最终完成，他们都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在本次设计过程中，遇到过许多疑难问题，如：怎样安排冲压工艺，选择合理的方案、零件的排样采用何种形式、

50、模具结构形式的设计等等，都是和他们一起讨论、修改而成的，还有外文文献查找和翻译，他们也给了我很大帮助。虽然他们很忙，但是却抽空仔细耐心的指导我，在此谨向致以诚挚的意和崇高的敬意。 同时，我还要感公司的制造部经理，他带着我们参观了公司的机加工车间和模具组装车间，让我们对模具结构和生产工艺流程有了深刻的了解。还安排我们进行了时长2个多月的实习，把我们安排到各个部门车间进行学习，让我们的实习胜过很丰富，在这期间我们对模具结构有了了解，如何进行分析、设计，在设计过程中遇到的问题该如何解决。车间的师傅们也耐心的给我们讲解，让我们学到了很多丰富的东西。我想我们这次的实习的确意义还是很大的。 当然还要感

51、让我们有这次实习机会的江毅老师，是他在我们还在学校时到处奔波给我们找实习的地方，让我们来这里实习，而我们也珍惜这次机会。老师给了我们这次机会在此对老师表示深刻的意。还有和我一起度过风风雨雨的这些大学四年的同学们，一路走来给我数都数不清的帮助和莫大的支持，对于本次毕业设计，他们给予我很多意见和帮助，非常感他们。 最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感！ 参考书目与文献 1. 《塑料模具设计与制造》 齐卫东 高等教育 第一版 2. 《机械设计手册》 成大先 化学工业 第三版 3. 《实用塑料注射模设计与制造》

52、万林 机械工业 第一版 4. 《塑料模设计手册》 《塑料模设计手册》编写组 机械工业 第二版 5. 《注射模典型结构100例》 继宏 中国轻工业 第一版 6. 《塑料制品与模具设计提案》 际泽 中国轻工业 第一版 7. 《塑料模具设计》 昌祺 机械工业 第一版 8. 《塑料·橡胶成型模具设计手册》 奚永生 中国轻工业 第一版 9. 《实用模具设计与制造手册》 许发樾 机械工业 第一版 10.《注射模具CAD/CAE/CAM技术》 王国中 理工大学 第一版 11.《模具设计与制造简明手册》 炳尧 泰荣等 科学技术 第二版 12.《塑料模设计手册》 《塑料模设计手册》编写组 机械工业 第三版 附录 A. 定模图 B. 凹模图 - 30 - / 30