1、第 1 页 共 35 页第一章 绪论全套图纸，加 153893706模具是利用其特定的形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具，成型塑料制品的模具称为注塑模具，对模具的全面要求是：对模具的全面要求是能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质产品，从模具使用的角度，要求高效率、自动化，操作简单，从模具制造的角度，要求结构简单，制造容易，成本低廉。所谓注塑模具，就是塑料先加在注射机的加料筒内，塑料受热熔融，在注射机的螺杆或活塞的推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在型腔内硬化定型。这种成型所用的模具叫注射模具，注射模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但近年来也越来越
2、多的用于热固性塑料成型，注射成型在塑料制品成型中占有很大比重，世界塑料成型模具产量约半数以上是注射模具。如今我国模具的民族企业也正在快速的发展着，随着国民经济的高速发展与市场对模具的需求量不断增长。近几年来，模具工业一直高速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡” ；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开
3、发能力的重要性。而模具制造是整个第 2 页 共 35 页链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于模具的设计与分析中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进
4、步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。这正是我们新一代人需要奋斗解决的现状，要发展模具行业就必须把握其发展趋势
5、，主要表现在随着科技的发展与人们生活水平的提高，市场对于塑料制品的精度、制品的形状乃至艺术性的要求都越来越高。这正是我们的挑战也是加速模具行业发展的着力点。塑料制品的尺寸精度、外观效果、物理性能成为了衡量模具质量优劣的最重要的标准。同时高效率、自动化、便于操作也直接的影响着一个模具的质量。如何能使模具结构合理、制造容易、成本低廉是一个模具设计成败的关键。如此看来一个模具的设计成功与否要考虑太多的东西，需要我们不断的学习不断的摸索。并且要紧紧跟随塑料成型模具的发展趋势。塑料模具的主要发展趋势正向着加深理论研究、提高效率、自动化、大型超小型及高精度、革新制造工艺与标准化发展。我们一定要紧跟时代的前
6、进步伐才能为振兴模具行业贡献自己的力量。本论文便是以典型的塑料制品的注塑模具的设计为主题，按步骤介绍了第 3 页 共 35 页我在设计中地思路与计算。实际中的模具是一个无法批量生产并且需要反复修补的产品，生产中的经验占了相当大的成分。作为我第一次的设计我只能以勤补拙，多查找相关的资料，多请教指导老师，多下工厂观看实际中模具的工作情况。虽然现在整体模具的理论水平不高但是我同时坚信模具行业必将并且正在走向理论成熟的一天，所以我们绝不能放弃对理论数据的分析而一味的遵循经验数字。这是我大学的句号性工作，我希望句号是圆的但是我知道我的水平还很有限，我在该行业的路才刚刚开始，我会不断的学习，让我的水平不断
7、提高，为振兴我国的塑料加工行业而奋斗。本毕业设计课题的任务、要求、技术难点及要达到的预期效果如下：首先，要了解整个模具行业近十年来设计的发展概况以及应用水平，特别是注塑模具设计的先进技术和方法。其次，应熟练掌握 Pro/E 应用软件，还要了解目前应用较为广泛的其他应用软件。再次，必须对成型材料的成型特性有足够的了解，并应该学会应用 CAE 软件进行测试分析；最重要的是掌握注塑模具的设计特点和结构特点。我要解决的主要问题是设计出一套完整的验钞机配件的注塑模具（特别是结构设计） ，最后需要利用 Pro/E 软件绘出验钞机配件注塑模具的一个装配图，还有凸、凹模的零件。为了解决这些问题，我必须首先明确
8、注塑模具的设计流程，并作出详细的工作进度计划，在其间应了解各种软件的应用，特别要熟练掌握 Pro/E 软件；掌握注塑模具的设计程序、规范及结构特点；了解模具的标准件，以提高模具设计效率，减少设计周期。还应掌握零件尺寸和公差与零件的设计的几何要求关系，因为在设计模具时，必须根据制件的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级，得到零件的工作尺寸；模具的制作是在高温进行的，所以应了解模具的各种材料属性（要求其综合性能良好，冲击韧性，力学强度较好，尺寸稳定，耐化学性、电化学性能良好） ，特别是它的收缩率。所有这些资料必须通过图书馆查找期刊文献、会议文献以及专业书籍得到，所以还要熟练的资料的检
9、索。第 4 页 共 35 页第二章：制件设计2.1 制品材料性能本制品要求以 ABS 为材料，下面对其成型特性进行分析。1：ABS 由苯乙烯-丁二烯-丙烯腈三种物质共聚而成，因此，兼有三种物质各自的特性，其综合性能良好，冲击韧性，力学强度较好，尺寸稳定，耐化学性、电化学性能良好，易于成型和机械加工与 372 有机玻璃的熔接性良好，可做双色成型塑料，各表面可镀铬。2：收缩率 0.4%-0.7% 本制品取 0.5%密 度 1.031.07 （g/cm 3） 本制品取 1.05 （g/cm 3） 塑件体积 1.7 （cm 3） 总体积 4.1 （cm 3）3：脱模斜度 对于脆性材料，一般都应取脱模斜
10、度， ABS 属于脆性，因此其推荐脱模斜度为：型腔：40-120该模具选取 1，型芯：35-1本制品取 50，脱模斜度的取向根据塑件内外形尺寸而定，塑件内孔以型芯小端为准，尺寸符合图样要求，斜度由扩大方向取得，塑件外形以型腔（凹模）大端为准，尺寸符合图样要求，斜度由缩小方向取得，一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。第 5 页 共 35 页2.2 成型参数注 射 机 螺杆式预 热 温度：8085 （）时间： 23 （s）料筒温度 后段：150170 （）中段：165180 （）喷嘴温度 170180 （）模 温 7585 （）成型压力 100130 （MP）成型时间 注射：2090 （
11、s）保压：2025 （s）冷却：20120 （s）周期：50220 （s）螺杆转速 30 （r/min）2.3 成型特性1：不定型料，牌号多，本制件采用 GE 公司产品。2：吸湿性强，含水量小于 0.3%，须干燥。3：流动性中等，溢边料 0.04mm。4：宜采用高料温低模温，ABS 流动性能好，而且塑化温度较低，建议熔体模具入口温度 250左右，此外，由于制件厚度较大（8mm） ，要适当延长保压时间，使补料充分，使不产生缩坑等表面质量缺陷，并可减少体收缩率。该制品形状比较小，结构简单，宜采用两板式模架，模具结构为一模二腔。锁模力大小适中，熔体入口温度 180，模具温度 80，充模时间7s，保压
12、时间 6s，充填保压切换点 98%。2.4 制件外形设计制品外行如图 2-1 所示，设计中除应按制品外形尺寸、精度要求进行设计外，应考虑效率与后期模具设计及加工。根据该制品的结构特点，现将设计中应注意的要点总结如下：1：最大外观尺寸 53mmx24mmx12mm，其余尺寸通过测量实体获得，ABS 属于第 6 页 共 35 页中等流动性的材料，故塑件壁厚应稍大一些，否则，尚未充满时，前端已形成冷接痕，因此，本制品厚度取 8mm。2：Proe 是功能相当强大的三维设计 软件，本次设计从制件设计到模具设计、工程图生成，全都应用该软件，在应用的过程中遇到了很多的困难，同时，在解决困难的 图 2-1 制
13、件图过程中也总结了一些经验，设计的整个过程，以及一些体会将在文章的最后作详细阐述。 第三章：标准件的选择模具的标准化对于生产中提高效率、改善生产环节有着很重要的作用，近年来在模具行业，特别是塑料模具行业，标准件的大量运用使生产更趋于标准化、简单化，同时，对于生产安全和高效起到很重要的作用，还有利于模具的国际交流和组织模具出口，打入国际市场。在我国一般采用 1984 年 2 月 27 日由国家标准批准公布的标准，共 11 种通用零件，在这里，我们只介绍模架的选用，其他的零件在以后的章节中介绍。3.1 标准模架的选取模架是设计制造塑料注射模的基础部件，其他部件的设计与制造均依赖于它，选择模架要根据
14、制品的尺寸及大小，同时考虑注射机的参数，本次设计因参照生产实例，工厂中多采用香港龙记公司的模架，因此，本次设计也选用该公司产品，其模架标记为：SC 型，外观尺寸 185180150 如图 3-1 所示第 7 页 共 35 页图 3-1 模架第四章 注射机的选择根据制件质量 1.89 克，总的注塑质量为 4.38 克，ABS 的性能及第一部分分析，选用注射机为： SZ-25/20 注射机，其参数如表表注射机参数理论注射量 （ ）25螺杆直径 （） 25注射压力 （） 200注射速率 （/s） 35螺杆转速 （r/min）0 220第 8 页 共 35 页模板行程 （） 210锁模力 （） 200
15、拉杆内间距（HV） （） 242187模具最大，最小壁厚（） 220 110模具定位孔直径 （） 55喷嘴球半径 （） SR12下面对注射机各项参数进行校核：.：最大注射量校核对于螺杆式注射机，其最大注射能力通常通过以螺杆再料筒内最大推进容积表示，因此，最大注射量就是该体积的塑料熔体在料筒内的温度及压力下的重量。最大注射量用下式计算： （） （）式中：注射机规定注射容积 （ ）注射塑料在常温下的比重 （ ）料筒温度下塑料体积膨胀率的校正系数,对于非结晶塑料取.根据表及表数据，代入公式得 251.050.9324.4又制件重量为： 11.89， 2流道总质量为 1.6 所以， 2 1 2 =4.
16、38 该项指标符合要求.：注射压力较核ABS 为中等流动性材料，且制件较小，所以注射压力应取得稍小一些，经分析得到，注射压力应选取 80Mp，因为上述结果以充分考虑塑料从喷嘴到型腔过程中的压力降，由上表得知注射机的最大压力为 200Mpa，完全符合要求。.：锁模力校核在高压的塑料熔体充满型腔的时候，会产生一个很大的力，使模具沿分型面涨开，产生溢边跑料现象，因此，采用下式对锁模力进行校核：FPA （）其中： F 注射机额定锁模力 （）第 9 页 共 35 页A 塑件和浇注系统在分型面上的投影之和 （ ）P 熔融塑料在型腔内的压力 （）上式中，A 小于等于制件的外观尺寸乘以 2，取为 2.54e-
17、3P 用下式求得：PQk （）其中：Q 料筒内注射机施于塑料上的压力 （） 损耗系数，一般取 ，本制品取 1将 Q2e 8 1/3 代入式得：P6.67e 7然后将前面各数值代入式右端，得：6.67e72.54e-31.7e 5又：F2.5e 51.7e 5故该项指标同样符合要求。.模具与注射机安装部分相关尺寸较核注射机喷嘴头的球面半径同与其相接触的模具主流道始端的球面半径必须吻合，或前者大于后者，在本模具中，前者为 SR12，后者为 SR11，符合要求。同时，为了使模具主流道与注射机喷嘴的中心线相重合，注射机固定板上设有定位圈，定位孔与定位圈之间呈松动的动配合。各种注射机，可安装模具的最大厚
18、度和最小厚度要介于注射机最大模厚和最小模厚之间，前面已经提到模架外形 185180150，完全符合要求。动模与定模的模脚尺寸应与注射机移动模板和固定模板上的螺钉的大小和布置尺寸相适合，以便紧固在相应的模板上。.开模行程与顶出装置较核各种注射机的开模行程是有限制的，取出制件所需要的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，本次采用的注射机，其最大开模行程与模厚无关，因此，对于单分型面的注射模，采用下式进行校核： （） （）其中： 脱模距离（顶出距离） （）制件高度，包括浇注系统在内 （）注射机最大开模行程 （）第 10 页 共 35 页已知：15，60，160 所以：156010160，符合要求第五
19、章 浇注系统设计51 概述浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，浇注系统由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。浇注系统设计要点：3（1） 浇注系统力求距型腔距离近、一致，并且首先进入制品的厚避部位、不宜直冲型芯（尤其是细小型芯）镶嵌件；应避免产生熔接痕，利于排气。（2） 其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均匀、平稳地充第 11 页 共 35 页满型腔；主流道入口应在模具中心位置；（3） 有利于制品的外观，并易于清除。当产生矛盾无法处理时，可以协商修改制品结构。（4） 对大型制品和功能性制品，力求用模拟软件分析充填过程，以保证制品的内在质量和尺寸精度的要求。（5）
20、 大批量制品，浇注系统应自动脱落并自动与制品分离，以利实现自动化生产；（6） 还应考虑到制品的后续工序，利于后续工序的加工、装配、工序间运送和管理，必要时设计辅助流道，将制品联为一体。根据以上设计要点本制品设计采用普通浇注系统。5.2 主流道设计1：主流道是连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道，熔融塑料进入模具时首先经过它，它与注射机喷嘴在同一轴线上，物料在主流道中并不改变方向，主流道截面为圆形，为了使凝料从主流道中拔出，设计成圆锥型，主流道锥度一般为 24，粘度大的也可以为 36，大端直径 3mm,小端直径 2mm，大于喷嘴 1mm 符合要求，否则，主流道中凝料将无法顺利脱出，或因喷嘴与主流
21、道对中稍有偏离而妨碍塑料顺畅流动，主流道长度由模板决定，本次设计中，取为 43.2mm。2：由于主流道要与高温的塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以，模具的主流道部分设计成可拆卸的主流道衬套即浇口套，如图 5-1 所示，注意，浇口套与喷嘴接触处作成半球形的凹坑，二者应严密配合，以避免高压的塑料从缝隙处溢出。(a)浇口套在定模中的布置 (b) 浇口套三维图图 5-1 浇口套3：冷却道和顶料杆的设计：模具的冷却道设在上下型腔所在的动定模板上，直径稍大于主流道大端直径，以利于冷料流入，因为本塑件体积较小，第 12 页 共 35 页所以冷却道设计为直通式，分模时顶料杆将凝料从主流道里顶出， ，故制件顶出时，
22、冷料也一同被顶出，即可将制件连同浇注系统凝料一道取下。53 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的连接通道，一般开设在分型面上，温度与模具温度相同，具有分流和转向的作用。多型腔的模具一定设置分流道。1. 分流道的长度和断面尺寸：分流道长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。根据下述经验公式确定分流道的直径。D=0.2654 4LW式中 W 流经分流道的塑料量 （g）L 分流道长度 （mm）D分流道直径 （mm）对于粘度较大的塑料，按上式算出的 D 值乘以 1.201.25 的系数。本模具分流道的直径为 4mm 2. 分
23、流道的布置如图 5-2 所示：第 13 页 共 35 页图 5-2 分流道布置3. 分流道与浇口的连接：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。由于这种分流道易于机械加工，且热量损失和阻力损失均不太大，故为最常用形式。54 浇口设计浇口的形状和尺寸对制件质量影响很大，浇口在一般情况下是整个流道中截面最小的部分，同时，对于非牛顿行为明显的塑料熔体，浇口尺寸增大时，再一定剪切速率范围内，不能明显的提高充模速率，要改善充模流动必须大幅度的增大浇口尺寸，在特殊情况下，小而短的浇口由于摩擦生热引起物料粘度进一步降低，甚至比尺寸较大的浇口易充满薄壁型腔。侧浇口又称边缘浇
24、口，一般开设在分型面上，从塑件的外侧面进料，如图 5-2 所示，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整充模时的减切速率和浇口封闭时间，因此也称之为标准浇口。侧浇口的特点是浇口截面形状简单，加工方便；能对浇口尺寸进行精密加工；交口位置选择比较灵活，以第 14 页 共 35 页便改善充模状况；去除浇口方便，痕迹小。侧浇口特别适用于两板式多型腔模具，但是塑件容易形成熔接痕、缩孔、凹陷等缺陷，注射压力损失较大，对于壳体型塑件会排气不良。因此，根据本制品的特点，其潜侧浇口末端为矩形式浇口，侧浇口处矩形长、宽、高为 1.5mm、0.5 mm、0.1mm。 55 塑件上浇口开设部位的选择1：避免熔体破裂，
25、为避免这一缺陷，令浇口正对着型腔壁，使高速流改变流向，降低速率，均匀填充。2：从有利于流动、排气、补缩的角度考虑，当制件壁厚相差较大时，应该将浇口开设在截面最厚处，如果开在最薄处，则物料进入型腔后，不但流动阻力大，而且容易冷却，这都会影响物料的流动距离，同时浇口位置应有利于排气，因此，在远离浇口的本制品因有 13 根顶杆，可以用顶杆的间隙进行排气，同时，由于型腔通道阻力不一致，塑料熔体首先充满阻力最小的空间，因此，最后充满的不一定是在离浇口最远的地方，而往往是制件最薄处，因此，再这些地方应加强排气。第 15 页 共 35 页第六章 成型零部件设计型腔是模具上直接用以成型制品的部分，成型零件是指
26、构成模具型腔的零件，通常包括凹模、凸模、成型杆、成型环等，设计时首先根据塑料性能、制品的使用要求确定型腔的总体结构、进浇口、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的构成和其它细节尺寸，以及机加工工艺要求等，此外，由于塑料熔体有很高的压力，因此，还应该对关键成型零件进行强度和刚度校核。6.1 分型面的设计分型面的选择应注意以下几方面的因素：10 1：塑料在型腔中的方位，一般采用一个与注射机开模方向相垂直的分型面，特殊的采用较多的分型面，应设法避免侧向分型和抽芯机构，因此，在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模方向相垂直方向有侧凹或侧孔。2：分型面形状，一般分型面是与注
27、射机开模方向相垂直的平面，但也有将分型面作成倾斜的平面或弯折面或曲面，这种平面虽加工困难，但型腔制造和制品脱模比较容易，有和模对中锥面的分型面也是曲面。3：分型面位置，除开设在制件端面轮廓最大的地方才能使制件顺利的从型腔中脱出外，还应考虑以下几点：（1）：因为分型面不可避免的要在制件上留下溢料痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面和带圆弧的转角处。 （2）：从制件的顶出考虑，分型面要尽可能的留在动模。 （3）：从保证制品各部分同心度出发，同心度高的塑件，取分模面时最好把要求同心的部分方在一侧。 （4）：有侧凹或侧孔的制件，当采用自动侧向分型抽型机构时，除了液压抽芯能够获得较大的侧向抽拔距
28、离外，一般分型抽芯机构侧向抽拔距离都较小。取分型面时，应首先考虑将侧芯和分型距离长的放在动、定模开模的方向，而将短的一边作为侧向分型抽芯。同样，投影面积大的分型面应作为主分型面，对于有顶出机构的模具，采用动模边侧向分型抽芯，模具结构简单，抽拔距较长，故选分型面时应优先考虑把制件的侧孔或侧凹放在动模边。第 16 页 共 35 页6.2 排气槽的设计当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽不能顺利的排出，将在制品上形成气孔、接逢、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高温灼伤制件，使之产生焦痕，而且型腔内气体被压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注射周期和产品质量,因此设
29、计时必须开排气槽。排气槽设在塑料流的末端，一般开设在分型面凹模一侧，槽深取 0.250.1mm，宽 1.56mm，以塑料不进入排气槽为度，此外，还可以利用顶出杆和顶出孔的配合间隙逸气，还可用活动型芯和型芯孔配合间隙排气，排气间隙取 0.30.05mm。本制件不须另开设排气槽，主要利用大量的顶杆配合间隙和分型面的间隙进行排气。6.3 成型零件结构设计构成型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凹模、凸模、型芯、镶块、各种成型环、各种成型杆。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此，要求它有足够的刚度、强度、硬度和耐磨性，以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力和足够的精度和表面光
30、洁度，光洁度要求8 以上，以保证塑料制件的表面光洁亮美观、容易脱模。一般来说，成型零件要进行热处理，使其具有 Hgc40 以上的硬度。本制品上、下型腔（如图 6-3） 、型芯（如图 6-4）加工较困难，因此型腔用整体镶拼式的结构。 图 6-3 型腔 图 6-4 型芯 。第 17 页 共 35 页6.4 成型零件尺寸的影响因素所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸，深度尺寸。任何塑料制品都有一定的尺寸要求，在使用和安装中有配合要求的塑料制品，其尺寸精度要求较高。在设计模具时，必须根据制件的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级，影响塑料制品
31、精度的因素较复杂，可以用下面的公式来说明：=z+c+s+j+a (6-1)式中： 塑料成型公差z-成型制造公差c-型腔在使用过程中的总摩擦s-塑料收缩率波动引起的塑料尺寸变化j-可动成型零件因配合间隙变化而引起的制件尺寸变化值a-固定成型零件因安装误差引起制件尺寸的变化值下面对主要的三个因素，z，c，s 进行介绍。1：成型零件制造公差的影响它直接影响制件尺寸，用 z 来表示，它与制件尺寸关系：z=c （6-2）3Lm式中： z成型零件制造公差值 （mm）Lm成型零件制造公差 （mm）c-常数，由加工精度等级确定实践表明模具制造公差占塑料总公差的三分之一左右，因此再确定成型零件尺寸时取塑件总公差
32、的 1/3。2：型腔成型零件磨损塑料在型腔中的流动或塑件脱模时与型腔壁摩擦，都会产生零件磨损。在加工过程中成型零件不均匀磨损，使表面光洁度降低，其中，脱模上主要的，因此，凡是与脱模方向垂直的面不考虑磨损，与脱模方向平行的才考虑，磨损量根据模具寿命选取，对于，我所设计的大型制件最大磨损量应取总公差的 1/6 以下。3：成型收缩率影响包括设计选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及生产制品时由于第 18 页 共 35 页工艺条件波动，材料批号变化而引起的制件收缩植波动，收缩率波动引起尺寸变化值：s=（Smax-Smin）Ls （6-3）式中：Smax塑料的最大收缩率Smin塑料的最小收缩率Ls-塑
33、料制件的名义尺寸从上式我们知道，生产大塑料制品时，因收缩率波动对制件公差的影响较大，若单提高模具制造精是很困难的和不经济的，而应着重考虑工艺条件，选用收缩率小的制件。因此我们不难看出，对于本制件来说，成型收缩率对于公差影响不大，设计中制品材料选择 ABS 的平均收缩率选择为 0.5%，对于各尺寸都有相应的公式计算。计算量很大，在实际的设计中我选用了 PTC 公司出品的 PRO/E 软件，在软件上有专项的功能计算需要成型固定尺寸大小制品的型腔、型芯的尺寸，因此，在这里不单独计算工作尺寸和公差，而是借助 proe 的功能，利用收缩率算出制件收缩前的尺寸，作为型腔、型芯的工作尺寸，节省了大量的人力，
34、这里不再赘述。6.5 成型腔壁厚的校核成型腔应具有足够的壁厚以承受塑料熔体的高压。如壁厚不够可表现为刚度不足，即产生较大的弹性变形值，也可表现为强度不足，即型腔产生塑性变形甚至破裂。模具的型腔在注射时，当型腔全部充满的瞬间，内压力最大，然后，随着塑料的冷却和浇口的封闭，压力逐渐减小。型腔壁厚计算以最大压力为准，理论分析和实践证明，当许用变形量为0.05mm 时，强度计算与刚度计算的分界尺寸为 L=300mm，当 L300mm 时按刚度公式计算，L300mm 时按允许变形量 =L/6000mm 计算壁厚即可。 因为本制品是一般尺寸件，L300mm,所以只考虑强度计算。经计算校核确定，本制件壁厚
35、8 mm 完全符合要求。计算过程从略。 同时，在设计模具的时候，动模底板是主要的受力部件，应适当加厚。第 19 页 共 35 页第七章 合模导向机构导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，因为模具在闭和时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，如图 7-1 导柱和 7-2 导套，导柱安装在动模一边或者定模一边，本设计安在动模，且分布在主型芯图 7-1 导柱 图 7-2 导套周围，导套安装再定模，导向机构主要有定位、导向、承受侧压力三个作用，现分述如下： 1：定位作用，为避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至因为位置关系引起壁厚不均。2：导向作用，动定模合
36、闭时，首先导向机构接触，引导动定模合闭，避免凸模或型芯先进入型腔，保证不损坏成型零件。3：承受一定侧压力，塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机精度的限制，使导柱在工作中承受一定的侧压力，当侧压力很大时，不能单靠导柱承担，需要增加锥面定位。本模具特点之一是内部结构复杂而总体的结构较简单，故在导向机构上采用普通的导柱，导套配合。71 导柱的设计和安装1：长度，导柱的长度必须比凸模高出 68mm，以免导柱未导正方向，而凸模先进入型腔，与其相碰而损坏，本导柱取 75mm。2：形状，导柱端部作成锥型先导部分，使导柱能顺利进入导向空。第 20 页 共 35 页3：材料，导柱采用具有高硬度耐磨的
37、表面，坚韧不易折断的内芯，因此，本模具采用硬度 HRC50 的 T8 淬火钢。4：配合精度，导柱装入模板用二级精度过度配合，将其尾部设梯形台阶装于动模底部，用支架卡住。导柱前端与导套进行动配合。5：光洁度，本模具要求导柱起到导向定位作用，所以，要求光洁度为：8。72 导向孔的设计导向孔可以直接开设在模板上，这种形式的孔加工简单，适合于生产批量小，精度要求不高的模具。为了检修方便保证导向机构的精度，导向孔也可以采用镶入导套的形式。7本模具因为比较小，但导向机构磨损很严重，因此，要求设导套，对导套的要求是：1：形状，为使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒一圆角。2：材料，用 T8 淬火钢加工，硬
38、度略低于导柱，这样可以 改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。3：导套的精度与配合，在定模采用二级精度配合，和导柱采取动配合。4：光洁度，导套与的导柱相同采用8。73 导柱的布置由于模具的结构不同，选用的导柱和导套的结构不同，根据模具的空闲空间位置开设导柱孔和导套孔，本设计采用四根导柱，布置原则保证动定模只按一个方向合模，不要在装配时或合模时因为方位容易搞错使模具损坏，故本模具采用四根导柱平衡，布局如图 7-3 所示：第 21 页 共 35 页图 7-3 导柱布置 图 8-1 顶杆出机构外观图第八章 塑料脱模机构在注射的每个环节中，塑件必须由模腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构，或顶出机构，脱模机
39、构如图 8-1 所示，其各部分名称见装配图。81 对脱模机构的要求1：塑料必须留在动模，模具的结构应保证塑件在开模过程中留在具有脱模装置的动模上，若因塑件几何形状的要求，不便留在动模时，要考虑对塑件的外形进行修改或模具结构上采取强制留模措施。实在不易处理时，才考虑留在定模上。2：塑件不变形损坏要保证塑件在脱模过程中不变形，这是脱模机构要达到的基本要求，要做到这一点，首先必须正确分析塑件对型腔的附着力的大小和所在的方位，以便选择合适的脱模方式和脱模位置，使脱模力得到均匀合理的分布。由于塑件收缩时包紧型芯，因此，顶出力作用点应尽可能靠近型芯。同时,顶出力应施与刚强度最大的部位,如筋、凸缘、壳体侧壁
40、等处,作用面积也应尽可能的大一些,本制件的顶杆均分布在壳体内侧壁。塑件与型腔的附着力多由塑件收缩引起,它与塑料的性能,塑件的几何形状,模具温度、冷却时间、脱模斜度以及型腔的表面光洁度有关,由于影响因素较多,精确计算异形制品的脱模力比较困难,常用类似制品比较的方法,即收缩率大、壁愈厚、型芯形状较复杂、脱模斜度小以及型腔光洁度低时脱模阻力就大,反之,则小.应综合上面因素来确定脱模零件的结构尺寸.3:良好的塑件外观顶出机构的位置应尽量设置在塑件的内部,以免损伤塑件的外观.4:结构可靠脱模机构要求工作可靠、运动灵活、制造方便、配换容易.8.2 脱模力的影响因素塑件在冷却定型时由于体积收缩,其尺寸逐渐缩
41、小,而将型芯或凸模包紧,第 22 页 共 35 页在塑件脱模时必须克服这一包紧力.对不带通孔的壳体类塑件,脱模时需要克服大气压力.此外尚需克服机构自身运动的摩擦力及塑料和钢材之间的粘附力。开始脱模时的瞬间所要克服的阻力较大,称为初始脱模力,以后脱模所需的力称相继脱模力,后者要小于前者,因此,我们只要知道初始脱模力的影响因素就可以了. 91:脱模力与壁厚、型芯长度有关,与垂直于脱模方向的塑件的投影面积有关,以上各值越大则脱模力越大。2:塑料收缩率愈大,脱模力也就愈大,因脱模温度愈高,收缩小,脱模力就可减少,塑料弹性模量越大脱模阻力也越大。3:塑料对于型芯的摩擦系数愈大,所需脱模力也愈大,这与塑料
42、的性能和型芯表面加工光洁度均有关。4:从理论上讲,如没有大气压力和塑件对型芯的的粘附等其他因素的影响,则型芯斜角的正切大于摩擦力时可以自动脱落。本制品属于小制品，综合各种因素,本制件应相对取的脱模力小一些。8.3 顶杆设计顶杆是顶出机构中最常用的一种形式,由于顶杆加工简单,更换方便,脱模效果好,因此在生产中广泛的应用,但是因为顶出面积较小,易引起应力集中而顶穿塑件或使塑件变形.下面就顶杆设计的一些注意事项,形状,尺寸,顶杆与固定板的连接形式来详细介绍本制品的顶杆的设计.本制件顶杆如图 8-2 所示图 8-2 顶杆布置 图 8-3 顶杆与顶板配合1:顶出位置,顶杆的顶出位置应设在脱模阻力大的地方
43、, 在里面设顶杆时，以靠近侧壁的地方为好，如果只在中心部分顶出，可能会出现裂纹或顶透塑件的现象。当塑间各处脱模阻力相同时，顶杆应均等设置，使塑件脱模时受第 23 页 共 35 页力均匀，以免变型。本制品单个件有五个顶杆，五个顶杆均为圆顶杆。顶杆分布如图 8-2 所示。 2:直径,顶杆直径不宜过细，应有足够的刚度承受顶出力，当结构限制顶出面积较小时，可设计成台阶形顶杆。本设计普通顶杆取直径 2mm，流道顶出杆因为流道凝料较多，所以可取 3mm。3：装配位置，顶杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.051mm ,否则会影响制件的使用。4：数量, 在保证塑件质量，能够顺利脱模的情况下，顶杆的
44、数量不宜过多，本模具顶出机构需要顶杆不多，连同脱浇道顶杆，共需要 13 根。5：顶杆形状和尺寸，顶杆采用 P20 淬火钢，光洁度要求7 以上，从图8-3 我们可以看到其与顶出板和顶出底板的配合。8.4 回程机构本模具采用弹簧回程，如图 8-1 所示，弹簧安装在顶出板导柱上，而顶出板导柱被固定在动模板上，用螺钉紧固，当制品被推出油缸作用力消失后，弹簧就会自动使顶出装置复位。 第 24 页 共 35 页第九章 模具温度调节系统9.1 温度调节的重要性在注射成型过程中,模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率,由于各种塑料的性能和成型工艺不同,模具的温度也要求不同,一般注射到模具内的塑料温度为
45、200左右，而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在60以下,温度降低是由于模具通入冷却水,将热量带走.因为 ABS 属于中等流动性的塑料,因此,在温度调节时采用冷水调节的方式,这样使塑料和模具的温差增大,可以缩短流动时间,同时降低模具温度,还可以减小塑料制件的成型收缩率及减小塑件的变形,同时,尽量希望模具的温度均一,塑件各部分同时冷却,还应采用快速,大量通冷却水的办法,并应考虑温度调节系统结构简单,加工容易,成本低廉.9.2 模具冷却系统的设计原则为提高生产效率,得到变形小的制件,除了塑料形状与型腔设计外，冷却系统的设计是很重要的. 91:冷却水道数量尽量多,尺寸尽量大.型腔表面的温度与冷却水
46、孔的大小和冷却水的温度有关,在可能的情况下,冷却水的开设应该尽量多,尺寸尽量大,但是由于模具上各种孔的限制,只能在满足结构设计的情况下开设冷却水道,在设计复杂模具时,冷却水道的布置应跟其他孔(顶杆孔,型芯孔,锒块接缝)综合考虑,争取达到最佳的结构,工艺.2:冷却水至型腔表面距离相等.在塑件壁厚均匀时,冷却水孔和型腔的表面各处最好有相同距离,当塑件壁厚不均匀时,厚壁处冷却水道要靠近型腔,间距要小.一般水孔离型腔的距离大于 10mm,常用 1215mm.3：浇口处加强冷却。普通熔融的塑料填充型腔的时候，浇口附近温度很高，距浇口越远温度越底，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
47、热交换了的温度通过即可。4：降低出水和入水的温度差。如果入水温度和出水温度的差别太大时，使模具的温度分布不均，特别是对流动距离很长的大型制件，料温愈流愈底，为取得整个制件大致相同的冷却速度，可以改变冷却水道排列的形式，对大第 25 页 共 35 页型制件，型腔比较长5：冷却水道的排列形式，本制件分别在动模和定模上开设水道，采用上下两层水道的形式，其布置如图 9-1 所示。6：便于加工和清理，冷却水道要易于加工，便于清理，一般孔径设计为812mm.图 9-1 定模板水道布局 图 9-1 动模板水道布局9.3 冷却系统计算1：冷却时间计算。注塑过程中，塑料熔体冷却时间通常指塑料熔体从充满型腔起，到可以开模取出制件为止的时间，常以塑料已充分凝固具有一定强度和钢度为准，用塑件厚度计算冷却时间，计算公式为：=H 2/（ 2K）*ln4(t c-tm)/ 2(ty-tm) (s) （10-1）式中：K塑料热扩张系数 (mm 2/
