1、河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书11 绪 论中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48“（约 122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等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作出了贡献。1.1 国内模具的现状和发
2、展趋势自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在 1990年仅 60 亿元人民币，1994 年增长到 130 亿元人民币，1999 年已达到 245 亿元人民币，2000 年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 1015的速度快速增长。1.1.1 国内模具的现状目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和
3、浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都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则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。1.1.2 国内模具的发展趋势尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业
4、相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书2模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CA
5、M/CAE 技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。1.2 国外模具的现状和发展趋势日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第 2 大塑料生产国。1999 年和 2000 年日本塑料产量分别回升到 1432 万吨和 1445 万吨，但仍远未恢复到 1997 年的水平。2001 年和 2002 年日本塑料产量再度下降至 1400 万吨以下的 1364 万吨和 1361 万吨。2
6、002 年日本塑料(原料)产量减为 1361 万吨。而中国则增为 1366 万吨，日本又退居第4 位。韩国塑料产量增长十分迅速，1986 年超过 200 万吨，1990 年增达 300 万吨，1992年突破 500 万吨，1994 年、1996 年和 1997 年分别上升到 600 多万吨、700 多万吨和800 多万吨，1998 年产量增至 850 万吨，1999 年突破 900 万吨，2001 年达 1200 万吨，跻身于世界 5 大塑料生产国之列。韩国国内塑料消费量 2001 年 420 万吨，只相当于产量的 1/3 略高。人均塑料消费量 2001 年为 106 公斤，韩国塑料制品加工业
7、的职工总数 2001 年为 3.1 万人，出货金额为 85 亿美元，人均 276 美元。塑料产量位居世界前 10 名的国家和地区还有法国 660 万吨、比利时 600 万吨、中国台湾 598 万吨、加拿大 432 万吨和意大利 385 万吨( 均为 2001 年产量)。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书31.3 注射模具设计与制造方面1.3.1 注射模具设计的设计思路注射模是塑料成型工艺方法之一，它是利用在注射压力机作用下，将松散的粒状或粉状成型物料从料斗送入高温的机筒内加热、熔融、塑化使之成为粘流熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒的喷嘴注
8、射进入温度较低的闭合模具中，一段保压冷却定型时间后，即可保持模具型腔所赋予的形状和尺寸。第一步：塑件浇口设计第二步：塑件分型面设计；第三步：在塑件基础上加减型腔、型芯设计；第四步：型腔、型芯基础上加减其它部件设计；第五步：整体修改模具装配图，定稿后确定各个零部件。1.3.2 注射侧抽模具设计的进度1.了解目前国内外塑料模具的发展现状，所用时间 20 天；2.确定加工方案，所用时间 5 天；3.模具的设计，所用时间 30 天；4模具的调试所用时间 5 天河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书42 直齿圆柱齿轮塑件工艺的分析2.1 圆柱齿轮原材料分析原始资料：如图所示
9、材 料： POM(聚甲醛)厚 度： 3mm精 度: MT4 级密 度: 1.43kg/m 3生产类型: 大批量聚甲醛学名聚氧化聚甲醛（简称 POM） 又称赛钢、特灵。它是以甲醛等为原料聚合所得。POM-H（聚甲醛均聚物） ，POM-K（聚甲醛共聚物）是高密度、高结晶度的热塑性工程塑料。具有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能。 。 聚甲醛是一种没有没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能。 聚甲醛是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在-40- 100C 温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化
10、物性能。很不耐酸，不耐强碱和不耐月光紫外线的辐射。聚甲醛的拉伸强度达 70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。聚甲醛的性能:性 能 数 值 比重 1.43 熔点 175C 伸强度（屈服） 70MPa 伸长率（屈服） 15% 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书5（断裂） 15% 冲击强度（无缺口） 108KJ/m 22.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.2.1 塑件结构分析图 2 塑件结构改善对比图图 A 零件整体厚度较均匀了,
11、可这样齿轮强度降低 ,制造模具型芯也造成困难。图 B 零件壁厚虽然不是很均匀，但对于最厚 6mm 最薄 2.5mm 的塑件还是可以成型的，齿轮强度也大了。所以我们还是不修改齿轮结构，仍用原方案 B2.2.2 侧孔与侧凹该零件为圆柱形组合，两边有侧孔需要侧抽机构。2.2.3 脱模斜度由于塑件高度较低、紧 15mm，结合材料特点粘结性强度，脱模力大小考虑，我们不采用脱模斜度。2.2.4 塑件壁厚塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书6塑件壁厚受使用要求
12、、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在 1mm4mm 之间。太厚，会产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。由产品图可知：其形状较为规则，结构不太复杂：从产品的壁厚上来看壁厚较均匀，有利于零件的成型。2.2.5 圆角塑件的边缘和边角带有圆角，可以增强塑件某部位或者整个塑件的机械强度从而改善成型时塑料在模腔内流动条件，也有利于塑件的顶出和脱模。因此塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出现圆角外，应该尽量采用圆角
13、特征。塑件上采用还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使用时可能产生的应力集中问题。由塑件的产品图可知：产品所有边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=1.5H=3.75mm，最小圆角特征 r=0.5H=1.25mm。考虑尺寸大小，我们取最大圆角R=2.5mm，最小圆角特征 r=1.25mm2.2.6 塑件尺寸精度的分析该零件的重要尺寸，如，20mm、7mm、15mm、15mm、9mm 等尺寸精度为 4 级，其它尺寸均用 4 级精度。由以上的分析可见，该零件的尺寸精度属中等偏上，对应模具相关零件尺寸的加工可保证。2.2.7 表面质量分析该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其它特别的要
14、求，故比较容易实现。2.2.8 塑件的体积重量计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。计算单个塑件的体积：V（14 263.5 26）（10 27.5 2）93 22.52mm32366.775mm 3计算塑件的质量：公式为 WV河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书7根据设计手册查得 POM(聚甲醛)的密度为 1.43g/110 3mm3，故塑件的重量为：WV2366.7751.4310 -3 3.38g故两个塑件重量 6.76g根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为：SZ60/40 型注塑成型机，该注塑机的各参数如下表所示：表
15、2-1 SZ60/40 型注塑成型机参数理论注射量/cm 3 60 移模行程/mm 180螺杆直径/mm 30 最大模具厚度/mm 280注射压力/Mpa 150 最小模具厚度/mm 160锁模力/KN 400 喷嘴球半径/mm 15拉杆内间距/mm 295185 喷嘴口孔径/mm 3.52.2.9 塑件的注射工艺参数的确定根据情况，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。干燥处理：如果材料储存在干燥环境中，通常不需要干燥处理。 熔化温度：均聚物材料为 190230；共聚物材料为 190210。 模具温度：80105 。为了减小成型后收缩率可选用高一些的
16、模具温度。 注射压力：7001200bar 注射速度：中等或偏高的注射速度。注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度 t1 选用 180中段温度 t2 选用 200 前段温度 t3 选用 220喷嘴温度：选用 220注射压力：选用 100MP注射时间：选用 20s河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书8保压时间：选用 2s保压： 80MP冷却时间：选用 28s总周期： 50s河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书93. 模具结构设计3.1 总体方案拟订对任何塑料件的模具设计都有一定的程序，首先要确定该塑件使用哪一种浇口形式，因
17、为目前浇口的形式很多，并且用不同的浇口形式可以得到不同的塑件效果，得到的塑件表面质量也不同等，因此确定浇口形式也是至关重要的。再就是要确定在塑件的什么地方进浇，对于这个问题我们都没有定论，只有借助 PTC 公司的 PRO/E 内的MOLD ADVISOR 模块来进行分析后再确定浇口位。接着要确定一模几腔，只有把这些前期工作都做好之后 才能够顺利的进行模具设计。3.1.1 型腔数目的确定根据注射量：n=（0.8G-m2）/m1式中 G-注射机的最大注射量（g）m1-单个塑件的重量（g）m2-浇注系统的重量（g）考虑塑件需要侧抽机构而且是两边抽，不能安排多个型腔。那样的话，型腔板长度就较长了。模具
18、就安装不上注射压力机上了。综合考虑，该塑件采用一模两腔。3.1.2 型腔的排列根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向，型腔数量为2 个。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书10图 3 型腔的排列3.1.3 分型面的设计图 4 分型面的选择分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计可以对塑件的质量、模具的整体结构、工艺操作的难易程度及模具的制造等都有很大的影响。图 1：型腔与型芯不在同一侧，型腔与型芯拼合处较多。型腔与型芯不能很好的对中与结合。好处就是单独内圆柱齿轮容易加工。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计
19、 说 明 书11图 2：型腔与型芯加工在同一侧，可提高径向跳动、端面摆动精度。分型面不会留下很大痕迹。这样保证加工需要与质量，型腔与型芯组合而成，更换、热处理方便。综上所分析：我们选用图 2 分型法。3.2 脱模机构的设计与计算对于端面平直的无孔塑件，或仅带有小孔的塑件，未保证塑件在模具打开时能留到动模一侧，一般都把型腔安排在动模一侧，如果塑件表明不希望留下推杆痕迹，必须采用推块机构推塑料，如下图(A)、 （B） 。对于齿轮类或一些带有凸缘的制品，如果采用推杆推出容易变形或者是采用推板推出容易使制品粘附模具时，也需采用推块作为推出零件。推动推块的推杆用螺纹连接在推块上，采用弹簧复位，既灵敏又迅
20、速。(A) (B)图 5 推块机构的设计图（A）与图（B）相比较，优点如下：（1）型芯与推块滑动配合部分减短了，磨损量减小，并且容易保证推块内表面粗糙度。 （2）图（B）推块壁厚只有 2mm，而采用图（A）的结构，推块壁厚可达到 3.5mm，可提高推块的刚度。缺点如下：图（A）型芯定位没图（B）好定位，并且垫块上还需精定位。整体考虑：我们选用图（A）的结构。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书123.3 成型零件的设计及计算3.3.1 标准模架的选取 由产品图可知产品的最大高度尺寸为 15mm，为适应模具加工，便于推件板设置安全起见，我们取 25mm，查阅注射机的
21、模具安装尺寸，考虑到模具的总高度，由于塑件较小，故而我们尽量选择小型模架。但是此模具尺寸较小，故好多地方需要个别独个加工如（型腔固定板、垫块） ，当然像标准件我们要直接就用。3.3.2 成型零部件尺寸分析成型零部件的设计计算主要指成型部分，与塑件接触部分的尺寸计算。而对于塑件尺寸精度的影响因素主要有以下方面：1）成型零部件的磨损 其主要是塑料熔体在在成型行腔中的流动以及脱模时塑件与型腔或型心的摩擦，而一后者为主。为简化设计计算，一般只考虑与塑件脱模方向平行的磨损量，对于垂直方向的不于考虑，而忽略不计。中小形塑件我们取c=1/6。2）成型零部件的制造误差 成型零部件的制造包括成型零部件的加工误差
22、和安装，配合误差两个方面，设计时一般将成型零部件的制造误差控制在塑件相应公差的 1/3左右 ，z=1/3 ,通常取 IT6IT9 级精度。3）塑件的收缩率 收缩率不仅是塑件的固有特性，而且与制品的结构，工艺条件等方面的因素有关。生产中由于设计选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及塑件成型工艺条件的波动，材料批号的变化而造成塑件收缩率的波动，由此导致塑件尺寸的变化值为：s=(Smax-Smin)*Ls3.3.3 成型零部件设计计算1）型腔采用整体嵌入式，这样有利于节省贵重金属材料并且有助于热处理。型芯也为整体式，对于头部长度只有 6mm 高的小型芯，由于长度较小，不好加工。我们采用整体式型芯。
23、型芯采用紧固螺钉固定的方法，型芯与垫块配合部分采用(H7/f6)的配合关河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书13系，足以定位。下图尺寸（ 、 、 、9 ）是成型齿轮内腔要达到的尺寸，我们考虑28.0152.071.塑料收缩率与制造公差等因素，必须对其尺寸进行收缩率的计算。从而得到制造型芯零件图的尺寸。 是齿轮侧孔最终尺寸，那么，侧孔所需要的型芯直径最终尺寸（考虑塑料收18.06缩率、磨损量因素）为 dm=(ds+ds.Scp%+1/2+1/2 z) 0-z = 06.13而尺寸 9 、 、是最后检验而得尺寸（封闭环尺寸） ，我们需要先计算.09.4组成尺寸链的尺寸
24、 A、B 的尺寸。 （注意：计算出来的尺寸是没考虑材料收缩率的，所以还需计算收缩率后，达到型芯零件图最终尺寸。过程如下：表 2-2 型芯主要尺寸计算一览表POM 的平均收缩率为 Scp=0.2%，模具制造公差取 所有尺寸均取 MT4 级31z精度类别 塑件尺寸 计算公式 模具尺寸 28.015 09.415型芯外形尺寸 2.07dm=(ds+ds.Scp%+1/2+1/2z) 0-z 07.29 1. 9.02 0.03型芯部分尺寸计算型芯高度尺寸 4 0.hm=(h+h.Scp%) Z4.01 03.28.015hm=(hs+hs.Scp%+1/2+1/2z)0-z09.415河 南 机 电
25、 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书14图 6 型芯的一个定形、定位尺寸链的计算经过仔细计算：将 15.49 分解成 15.49 得出 B=6.47 09.03.03.将 15.49 分解成 15.49 得出 A=11.480. 01. 2.0根据以上的计算数据，我们画出型芯的最终零件图：图 7 型芯的尺寸最终零件图 图 8 考虑溢料间隙计算尺寸链的型腔图2）成型尺寸型腔计算（初图见上图 8）河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书15POM 的收缩率大，但尺寸稳定性好表 2-3 型腔主要尺寸一览表POM 的平均收缩率为 Scp=0.2%，模具制造公差
26、取 所有尺寸均取31zMT4 级精度类别 塑件尺寸 计算公式 模具尺寸 036.28 31.06427 .0Dm=(Ds+Ds.Scp%1/21/2z) 0+z .089型腔计算型腔内型尺寸 28.015Hm=(Hs+Ls.Scp%1/21/2z) 0+z.1图 8 中尺寸 A 考虑还需考虑到溢料间隙的计算，POM 的溢料间隙为 0.03mm，所以此孔尺寸为 07.36图 8 中尺寸 B 考虑还需考虑到尺寸链的计算，我们在计算型芯时已计算完毕，直接得到尺寸为 02.341图 8 中尺寸 C 也直接借用型芯时的尺寸为 02.476那么我们可得到型腔的最终零件图河 南 机 电 高 等 专 科 学
27、校 毕 业 设 计 说 明 书16图 9 型腔最终零件图3.3.4 成型腔壁厚的计算 根据圆形镶拼式型腔的侧壁厚度计算公式：h= =7.6mm10mm342许EHephlP：型腔内熔体的平均压力 (40Mpa)h：型腔深度 ( 34mm )l：型腔长度 ( 28mm )E: 模具钢弹性模量 (2.110 5MPa)H：初定 ( 20 )e 许 ：模具钢 ( 0.035mm )3.3.5 型腔的底壁厚度的计算型腔底壁厚度 th 经验数据0.13bTh0.17b其中 b 为型腔最大宽度 b=40,那么 th=6.8mm7mm3.4 浇注系统设计浇注系统的设计包括主流道、浇口和分流道的设计3.4.1
28、 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注射要机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套。根据注射机喷嘴的尺寸，选择浇口套如下图：为了使塑料熔体按顺序的向前流动，开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有 26的锥角，内壁有 Ra0.8m 以下的表面粗糙度，抛光时应沿轴向进行。若沿圆周进行抛光，产生侧相凹凸面，使主流道凝料难以拔出。本套模具主流道设计要点是：河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书17为便于凝料从主流道中拉出，主流道
29、设计成圆锥形，其锥角 =3 ，内壁粗糙度为Ra=0.63um，整个主流道都在衬套中，并未采取分段组合形式。主流道大端处呈圆角，其半径 R=1mm，以减小料流在转向时过渡的阻力。为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道和注射机的喷嘴紧密接触，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径 R2 = R1 +( 12 )mm，取主流道球面半径 R2 =13mm。其小端直径 d1 =d2 +( 0.51 ) mm,取 d1=5mm。凹坑深取 h=3 mm。3.4.2 浇口的设计根据塑件质量与精度要求等因素，我们选用点浇口。点浇口需在定模部分增加一个分型面，用于取出浇注系统的凝料，使模具结构复杂。点
30、浇口前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表观粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填。点浇口的直径也可以用下面的经验公式计算：d=(0.140.2) =0.2 =2.8mm42Ab472.1096d点浇口直径，mmb塑件在浇口处的壁厚，mmA型腔表面积，mm 2查表得浇口长度 L 取 1mm、直径取 2.8mm。3.4.3 分流道的设计分流道开设在动、定模分型面的两侧或任意一侧，其截面有以下几种其中： 圆形截面分流道的比表面积（流道表壁面积与容积的比值）最小，塑料熔体的热量不易散发，所受流动阻力也小，但需要开设在分型面两侧，而且上、下两部
31、分必须相互吻合，加工难度较大； 梯形截面分流道容易加工,且熔体的热量散发和流动阻力都不大，因此最为常用； U 形截面分流道的优缺点和梯形的基本相同，常用于小型制品； 半圆形截面和矩形截面分流道因为比表面积较大，一般不常用；综上所述：选用梯形截面较为合理科学。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书18该塑件的体积较小，形状简单壁厚均匀，且塑件表面质量要求不高,查表选取梯形截面的的尺寸得 a1=4mm，h=3mm。流道长度需结合其它模板和型腔的位置来确定，经我们计算分析：分流道长度为l=28.5mm。图 10 梯形流道图3.5 冷却、排气系统的设计与计算3.5.1 冷却
32、系统的设计与计算本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计计算。由于制品为空心，按平板类计算其冷却时间 )(ln2wsmTt冷却所需的时间 st塑件厚度 mmTm塑料熔体注塑温度 查表取 170-180Tw模具温度 查表取 50-80 Ts塑料热变形温度 查表取 83-103 塑料的热扩散率 mm2/s 9.610-4m 2/h 0.267mm 2/s s61.05174.3ln1.267.02冷却介质体积流量计算河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书19)(6021tCGQqpivqv冷却介质的体积流量 m3/h
33、G单位时间内注入模具的塑料质量 kg/hQi塑料成型凝固时释放的热量 J/kg 40104J/kgCp冷却介质的比热容 J/kg介质的密度 kg/m3t1冷却介质的出口温度 30t2冷却介质的进口温度 20设定模具平均工作温度为 40C，用常温 20C 的水作为模具冷却介质，其出口温度为 30C，产量为（初算 0.5 套/min）0.657kg/h.塑件在硬化时每小时释放的热量 Q3，查表 3-24 得 ABS 的单位热流量为 33x104J/kg,即Q3 = WQ2 = 0.657x33x104=21.68X104(J/kg)冷却水的体积流量 V 由式(3-65)得V = nmh/60cp(
34、t1-t2)=WQ1/PC1(T1-T2)=0.86x10 -4(m3/min)由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量较小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。3.5.2 排气系统的设计与计算该塑件结构简单，表面质量要求不高，尺寸不大。故可靠分型面和推管与型芯与型腔间隙独自排气。3.6 抽芯机构的设计与计算3.6.1 抽拔力的计算此模具采用推块脱模，因该制件的，属薄壁制品，薄壁制品脱模力受到材料向壁薄中性层冷却收缩的影响，可用弹性力学的有关薄壁圆筒的理论进行分析计算，公式如下：F=Ap(Cos-Sin)= 612.3310（0.2Cos0 -Sin0）=1224.66 N
35、塑件对刚的摩擦系数， 0.10.3 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书20 p塑件对型芯单位面积上的抱紧力；一般情况下，模外冷却的塑件，P 取2.41073.9107Pa；模内冷却的塑件 P 取 0.81071.2107Pa； 模内冷却 110 7Pa(10MPa) A制品包紧在型芯上的有效面积（mm 2） 约 612.33 mm2A=159+7662+62.52=612.33mm 2将以上各数据代入公式得：Qc= 1224.32 N 3.6.2 抽芯距的计算抽芯距是将侧型芯或侧哈夫块从成型位置抽到不妨碍塑件顶出时侧型芯或哈夫块所移动的距离。S=sc+(23)m
36、m式中 s设计抽芯距Sc临界抽芯距S=sc+(23)mm=2.5+3=5.5mm（图 11）抽芯距图3.6.3 斜导柱直径的计算斜导柱驱动滑块抽芯时,滑块作用在斜导柱上的法向压力Fp,是一个会使斜导柱产生弯曲的载荷。按照斜导柱受到的最大弯曲应力小于或等于其许应弯曲应力的条件，即：d(10k fFQSCOS)/( 弯 sin) 1/3d10 1.08871224.325.5cos0(242sin17)1/3河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书219.6mmKf随数值变化查表而得 1.0087FQ 抽拔阻力 1224.32NS抽芯距 5.5mm滑块滑移方向与水平面夹角
37、 0 0斜导柱轴线与垂直轴线夹角 17 0我们取d为10mm3.6.4 斜导柱有效长度计算 斜导柱有效长度即为斜导柱的工作段,即在抽芯时起作用的长度,又称有效长度,常用 le 表示。Le=s/sin=5.5/sin17=18.8119mm3.6.5 完成抽芯所需开模行程 H=scot=5.5cot17=17.98mm这个数值也表明滑块所在的那块板的高度至少也需 18mm3.6.6 斜导柱总长度计算 图 12 斜导柱长度河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书22L=L1+L2+L3+L4+L5+L6=D/2tan+h/cos+d/2tan+H/COS+S/sin+4=
38、15/2tan17+20/cos17+10/2tan17+10/COS17+5.5/sin17+4=2.29+20.91+1.53+10.45+18.81+4=57.99mm58mm3.6.7 顶杆直径的计算顶杆推顶推管时应有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定、一端铰支的压杆稳定性模型，根据压杆稳定公式推导顶杆直径计算式为：d=K(l2Qe/nE)1/4 顶杆直径确定后，还应用下式进行强度校核： c=4Qe/nd 2 s 式中：d推杆直径(mm)K安全系数，通常取 K=1.52 2l推杆的长度(mm) 56Q e脱模力(N) 1224.32E顶杆材料的弹性模量(MP a) 2.1105n
39、推杆根数 2 c推杆所受的压应力(MP a) s推杆材料的屈服点(MP a) 360将以上各数据代入式得：D= 3.4mm 圆整取 5 mm将以上各数据代入式进行校核： c=4Qe/nd 2=31.19 MPa s=360 MPa所以此顶杆符合要求。图 13 顶杆直径河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书234. 成型设备选择4.1 工艺参数的校核 4.1.1 注射量的校核（按体积）V max=V 式中：V max模具型腔流道的最大容积(cm 3)V指定型号与规格注射机的注射量容积(cm 3)塑料的固态密度(g/cm 3)注射系数取 0.750.85，无定形料可取
40、0.85，结晶形可取0.75。将以上各数代入式得：V max=V 0.856051cm 3倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留的时间会过长。所以最小注射量容积 Vmin0.25V。V min0.25V=0.2560=15cm 3实际注射量 V= （14 26 3.526）（10 27.5 2）93 22.52mm32366.775mm 32.366 cm 3即 Vmin VV max所以符合要求。4.1.2 锁模力的校核公式：FKAPm式中 F注射机的额定锁模力(kN) 400A制品和流道在分型面上的投影面积和(mm2)Pm型腔的平均计算压力(MPa) 由表 9.9
41、-4 取 30K安全系数，通常取 K1.11.2 1.2则：KAPm1.22(28/2) 2(7/2) 2+28.5630=53.854kN400kN=F所以符合要求。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书244.1.3 最大注射压力和的校核P maxKP 0式中：P max注射机的额定注射压力(MPa) 150P 0成型时所需的注射压力(MPa) 100K 安全系数，常取 K=1.251.4 取 1.3则 KP0=1.3100=130 MPaP max150 MPa所以符合要求。4.2 安装参数的校核模具各模板的厚度分别为：H1定模座 20mm H2中间板 10m
42、mH3动模板 34mm H4支撑板 7mm H5垫块 44mmH6动模座 57mm模具的闭合高度 H=H1+H2+H3+H4+H5+H6 =172mmSZ60/40 型注塑成型参数：所允许的最小模具厚度 Hmin=160mm所允许的最大模具厚度 Hmax=280mm即模具能满足 Hmin172mmHmax 的安装条件那么经查资料,得出经查资料 SZ-60/40 型注射机的最大开模行程 S=180mm。我们设计的模具所需开模行程为S=H3+H1+45=30+20+5=55那么此注射模满足所需要求。最大模具高度 H/mm 280最小模具高度 H/mm 160喷嘴圆弧半径 R/mm 14喷嘴孔径 d
43、/mm 4最大理论注射量/cm 2 200, 400注射压力/Ncm -2 10100所模力/kN 400最大注射面积/cm2 645河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书25最大开模行程 S 180mm此型号注射机能满足使用要求，故可采用。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书265. 结束语首先感谢指导老师杜伟耐心的指导，其次感谢我身边的朋友们有力的帮助，在这我感谢你们。经过数十天的辛苦的劳做，一份我较满意的毕业设计终于能呈现在各位老师面前接受评审。我很有信心！几天的劳做让我深深的感到所学的知识是浅薄的，真真的运用起来还是有坎坷的。（
44、特别是标注尺寸你需要考虑加工与设计等方面）当你每做一件事总是有收获的，自己的知识是不断的成长、变厉害的。此次设计每个尺寸你不能瞎填，该查的就翻书查阅资料（如导套、导柱、模板、推杆等标准件的尺寸必须老实的查资料） 。做事从认真开始，培养成功的习惯。当然我也得改正，因为以前我有这样的坏习性。此次设计是考验人的能力和耐力的，能做完做好你就是棒的有自豪感、成就感！我不夸奖自己，我做到我所能做到了，我自豪！时间就像海绵挤水，再忙你也会抽出时间学习和设计的。在做设计之前，我曾想要不拿别人的交了算了，可我扪心自问，不行，对不起父母吗？我老老实实自己做吧，只有自己可靠。本次毕业设计，自己有学会的也有囫囵吞枣的，自己还需努力加劲学，为自己、为父母！
