[参考]计算机辅助塑料注射模具的设计(定稿)

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1、 学号20110607050514 密级 公开 兰州城市学院本科毕业论文 计算机辅助塑料注射模具设计学 院 名 称：培黎工程技术学院专 业 名 称：机械设计制造及其自动化学 生 姓 名：李海童指 导 教 师：王 玲 二一三年五月目 录第1章 绪论1.1模具工业的发展现状11.2模具工业今后的主要发展方向11.4计算机辅助设计系统的发展状况和趋势31.5本课题研究的意义41.6论文的整体结构5第2章 注塑模具介绍2.1塑料概述62.1.1塑料的组成62.2塑料的特性62.3热塑性塑料成型的工艺特性62.4注塑成型过程简介62.5注塑模具分类72.6注塑模典型结构7第3章 CPU风扇支架加工工艺分

2、析3.1塑件概况93.2材料选择10第4章 注射模具设计方案4.1 注射机选择及注射机的校核114.1.1选择注射机114.1.2注塑机的校核114.2成型零部件设计134.2.1成型零部件分类及结构134.2.2 成型尺寸计算144.3 浇注系统设计164.3.1浇注系统的作用164.3.2对浇注系统设计的具体要求164.3.3浇注系统的设计164.4 侧向分型与抽心机构设计174.4.1 侧向分型与抽芯机构的分类184.4.2 侧向分型与抽芯机构的设计184.5 注塑模导向机构设计204.5.1 导向机构的功能及其分类204.5.2设计要点及设计方案204.6 顶出机构214.6.1顶出机

3、构的分类214.6.2顶杆脱模机构的设计要点224.6.3设计采用方案224.7复位装置234.8冷却系统介绍234.9模具总体结构分析244.10模具用钢254.10.1塑料模具用钢的必要条件264.10.2选择钢材的条件264.10.3注塑模具常用材料264.11模具的装配与调试264.11.1 装配基准的确定264.11.2 塑料模的装配顺序27结论28参考文献29致谢30第1章 绪论模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展模具工业，日益受到世界各国的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品

4、中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。作为基础工业,模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要作用,在国际上被称为“工业之母”,对国民经济的发展起着无可置疑的关键作用。1.1模具工业的发展现状模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个

5、工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求， 2005年，仅汽车行业将需要各种塑料制件36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。到2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30%，塑料管的普及率将达到50%，这些都会大大增大对模具的需求量。模具工业一直以每年13%左右的增长速度快速发展。模具行业在“十五”期间的增长速度将达到13%15%。每年进口模具约占

6、市场总量的20%左右，已超过10亿美元，其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50%以上；冲压模具占全部进口模具约40%。另外，我国模具制造企业约有200000家，并以每年10%15%的速度高速递增7。1.2模具工业今后的主要发展方向模具工业今后的主要发展方向包括：（1）在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。模具作为成型必须的工艺装备,其设计周期、生产效率和质量直接影响产品的进度、成本和效率。 过去模具设计工作主要依靠设计人员的经验,模具的加工制造又在很大程度上依赖于生产者的操作技能,因此存在模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短等缺陷。 随着计算机硬件和软件技术的

7、迅猛发展,CAD /CAM技术的发展和应用越来越普遍,出现了许多可用于注塑模设计和制造的软件。实现了产品从概念设计到制造全过程的设计制造一体化。它提供了采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统和模型间的相关联性设计以及共享数据库和强大的分析系统等技术,为产品的设计、分析和制造的一体化提供了平台, 使产品CAD /CAE /CAM各系统之间实现了数据的自动传递和转换集成。注塑模设计和制造的软件通过模具检测、自动分模、模拟开模和数控加工仿真的三维动态显示的设计制造与视频技术的结合,使过程设计生动地展现出来,极大地提高了产品的设计与生产效率,同时也保证了产品的生产进度和质量。目前,国内模具企业中已

8、有相当多的厂家引进了较高档的CAD/ CAE/ CAM 系统, U G、Pro/ Engineer 、I2DEAS、Euclid2IS 等著名软件在中国模具工业中。（2）快速制模技术的开发与应用。快速成形与制造(RPM: Rapid Prototyping &Manufacturing) 是融激光、材料科学、信息与控制技术等为一体的分层层积技术,堪称是20 世纪后半期制造技术最重大的进展之一。RPM技术诞生10 余年来已在汽车、家电、航空、医疗等行业中得到广泛应用。国外大型企业如通用、福特、法拉利、丰田、麦道、IBM、AT&T、Motorola 等以及我国的一些著名企业,都积极在产品设计过程中

9、采用这项技术,进行产品的有关设计检验、外观评审、装配实验、动态分析、光弹应力分析、风洞实验等,成功地实现了面向市场的产品造型设计敏捷化。而随之兴起的快速制模尤其是快速制造金属模具(RMT: Rapid Metal Tooling) 则是由新产品设计迅速形成高效、低成本、优质的批量生产并抢占市场的必由途径,是RPM技术进一步发展并取得更大经济效益所面临的关键课题,成为当前RPM技术研究的国际前沿。该技术被美国汽车工程杂志评为全球15 项重大技术之首,受到全球制造业的广泛关注。快速成型技术模具制造周期仅为常规模具切削制造的1/ 5 至1/ 3 而成本仅为后者的1/ 4 至1/ 2 。快速经济制造技

10、术,具有制造周期短、成本低等优点, 在精度和寿命方面又能满足生产上的使用要求,综合经济效益比较好,非常适用于新产品开发、样品试制、工艺验证或中、小批量生产的需要。快速经济制造技术近几年来在国内外均得到了迅速发展,特别是随着市场经济的发展,各品种小批量产品的增多,各种新产品更新换代的周期缩短,诸多高新技术应用范围不断扩大,类型不断的增多,创造的经济效益和社会效益越来越显著。如采用RPM 原型复制石膏模具复制铝(或锌) 合金注塑模具,可生产近250g 注塑件,产品精度可达015mm。用RPM 原型复制一种硫化硅橡胶模具,制模周期短,修模方便,成本低,可铸造高强度锌合金,铝锡合金,铝合金铸件及注塑工

11、程塑料制件等,制件成型尺寸精度高,轮廓清晰。（3）塑料模具的标准化和高档次模具使用。模具在满足用户要求，使模具精益求精的基础上，价格是影响其市场占有率的一个重要因素。企业在降低塑料模具成本方面，推广模具标准化无疑是一条必由之路。国外对模具标准化工作十分重视，这是因为采用模具标准化不仅能有效提高模具质量、降低成本，而且能大大缩短模具生产周期，提高生产效率。随着工业产品多品种、小批量、个性化、短周期的发展趋势日益明显，模具标准化的意义也显得更为重用。目前我国模具标准化使用比率有所增加，初步估计在40%50%之间，但与国际上70%80%的比率相比还有很大差距。日益增多高档次模具。大致可分3个层次，一

12、是用于汽车、飞机、精密机械的微米（um）级精密加工；二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米（0.1 um）级精密加工；三是用于超精密电子器件的毫微米（0.001 um）级精度加工。目前，超精密加工已进入纳米（0.1100 um）级精度阶段。这将使模具的技术含量不断提高，使中、高档模具比例将不断增大。未来，模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展。塑性成形技术与科学发展的总趋势是交叉综合化、数字智能化、清洁高效化和柔性集成化。在我国经济快速发展和新技术的应用与引导下，模具在国民经济中作用愈

13、来愈大，一定程度上将决定了我国机械制造业的市场竞争9。1.4计算机辅助设计系统的发展状况和趋势 计算机辅助设计系统依靠知识库,数据库,专门的系统程序来解决各种设计 问题。计算机辅助设计系统是人工智能领域内出现的很富有实用价值的计算机程序,它主要是处理专家们积累的实际经验和知识。与传统的计算机使用方法不同, 计算机辅助设计系统能模拟专家解决问题的过程。首先研究设计要求及各种有关事实和数据,然后应用专业知识进行反复综合与分析,最后得到用户满意的设计方案。 目前计算机辅助设计技术的发展逐渐趋向标准化、集成化、智能化、网络化。 计算机辅助设计标准体系是开发应用计算机辅助设计软件的基础,是指导标准化管理

14、部门进行计算机辅助设计技术工作决策的科学依据,也是促进计算机辅 助设计技术普及应用的手段。CAD、CAM和CAPP 系统先前都是独立发展起来的,因而有许多对同一物体的表示方式和信息描述的方式不一致,实现 CAD、 CAPP和CAM 集成统一十分困难,因此标准化至关重要。 现有的计算机辅助设计技术在机械设计中只能处理数值型的工作,包括计算、分析与绘图。然而机械产品的设计是一种复杂的创造性劳动,包括方案构思与最佳方案选择、结构设计、评价、决策以及参数选择等。把计算机辅助设计技术与专家系统结合起来,形成智能化计算机辅助设计系统是计算机辅助设计技术发展的必然趋势。 目前计算机辅助设计技术已经应用于许多

15、行业,如机械、汽车、飞机、船舶、 电子、轻工、建筑、化工、纺织及服装等。而计算机辅助设计技术应用于机械类产品设计的比例最大,机械自动设计系统在整个工程计算机辅助设计中占有十分重要的地位。 综上所述,计算机辅助设计技术近年来取得了长足的进步,但就以机械自动 设计系统解决机械零件设计问题还没有完全解决,无论在理论体系研究方面,还是在处理图表数据方面,仍存在着一些未很好解决的难点,所以我们必须对机械自动设计系统进行坚持不懈的研究,使机械自动设计系统在机械工程设计的各个领域发挥越来越重要的作用。 1.5本课题研究的意义塑料行业从起步到现在有很大的发展，水平有了较大的提高，塑料作为高分子化学和材料科学发

16、展的重要成果，早已成为人类不可缺少的重要生产资料。塑料制品、制件在工业生产和日常生活中得到了愈来愈广泛的应用,并且模具使工业及日常生活中的用品得到了广泛的扩大，同时也取得了显著成效。因此大力推行模具业具有重大的意义，且掌握塑料注射模的设计是很有必要的。1.6论文的整体结构本论文先介绍模具工业的发展现状和今后的发展方向以及大概阐述塑料及其成型工艺性能。通过注射模具的介绍引出本论文具体设计的塑件（CPU风扇支架）。根据塑件确定注射模具的设计方案，包括浇注系统设计、抽芯机构设计、注塑模导向机构设计、顶出机构设计、冷却系统设计。最后模具总体结构分析及校核、装配与调试。第2章 注塑模具介绍2.1塑料概述

17、2.1.1塑料的组成塑料的主要成分是树脂。树脂可分为天然树脂和合成树脂，都属于高分子化合物。广义的塑料是指具有塑性的材料。狭义的塑料是指树脂为主要成分，以增强剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料5。2.2塑料的特性塑料有以下的特性：质轻，化学性稳定，不会腐蚀；耐冲击性好；具有较好的透明性和耐磨耗性；绝缘性好，导热性低；一般成形性、着色性好，加工成本低；大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；尺寸稳定性差，容易变形；多数塑料耐低温性差，低温下变脆，容易老化，某些塑料易溶于溶剂4。2.3热塑性塑料成型的工艺特性热塑性塑料成型的工艺特性是指其在成型加工过程中表现

18、出来的特有性质，模具设计者必须对成型工艺有充分的了解。具有以下性质：1、收缩性；2、流动性；3、相容性；4、热敏性；5、水敏性；6、应力开裂；7、吸湿性；8、降解；9、玻璃化温度；10、流长比和型腔压力4。2.4注塑成型过程简介注塑成型过程分为加料，塑化，计量，注塑充模，保压，冷却定型及脱模等几个主要步骤。其中，塑化，注塑充模及冷却定型是决定成型周期及成型品质量的三个重要过程，分述如下：（1）塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态，并具有良好可塑性的全过程。（2）注塑充模是指在螺杆或柱塞的挤压作用下，将已塑化均匀的塑料熔体经喷嘴，流道及浇口注入闭合模腔中的过程。（3）冷却定型过程是指从模腔完全

19、充满开始到取出制品前的这一阶段，按照模腔压力的变化特点，冷却定型过程又可分为保压补料，倒流和浇口冻结后的冷却三个阶段。2.5注塑模具分类目前，模具可分为:（1）单分型面注射模。模具上只有一个将动，定模分开的主分型面，成型零件分设在动定模两部分上，闭合后构成封闭的型腔。单分型面模具又称二板模，约占全部注塑模的70%以上。单分型面模具结构简单，操作方便，但有其局限性-除采用直接浇口外，型腔的浇口位置只能选在制品的侧面。（2）双分型面注射模。双分型面注射模 除主分型面外，还增加了一个与主分型面平行的分型面，故又称三板模。这种模具在采用点浇口成型或当需要在定模部分抽芯时才采用。双分型面模具可在塑料制品

20、的中心设点浇口，可以提高成型质量，但制造成本较高，结构复杂，开模行程也较大。（3）侧向分型或抽芯的注塑模。对于带有侧孔或侧凹的塑件，不能直接从模具内顶出，必须先将成型侧孔或侧凹的模具零件从塑件上的侧向分开，为此模具必须增加抽芯机构或侧向分型机构。（4）带活动镶块的注塑模。有些塑料件，为简化模具设计和成形方便，常常在模具中设置活动镶块，这些活动镶块成形塑件的某一部分。（5）模具内机动脱模纹注塑模。对于生产批量大的螺纹塑件，采用活动螺纹成型镶块在机外卸下的方法效率低，应使用模具内带传动机构的模具，使螺纹型芯或型环自动从塑件上旋下。（6）无流道凝料的注射模。无流道凝料模具在模具正常工作中，模具通过加

21、热或绝热的办法，保持从塑机喷嘴到浇口之间塑料熔体保持熔融状态，这样每次注射成形后流道内均没有凝料，只需脱出制品即可 6。2.6注塑模典型结构注塑模的典型结构包括：（1）成型零部件。是直接成型塑料件的零件，有型腔和型芯，分别成型塑料件的外形和内形，型腔和型芯可能设置在定模，也可能设置在动模，或定，动模各有一部分。动，定模闭合后组成封闭的腔体用于成型塑料件。由于塑料件特殊形状的需要，型腔和型芯上可能镶有各种镶块，小型芯等。（2）浇注系统。是注塑机喷嘴通向模具型腔的通道，一般情况下包括主流道，分流道，浇口和冷料穴四个部分，视模具的具体结构，可能没有分流道。除主流道单独开设在一个专用零件上（主流道衬套

22、）外，分流道，浇口，冷料穴都开设在含有型腔的相应模具零件上。（3）导向系统。动、定模闭合时，由导柱起导向对准作用。导柱可安装在动模，也可安装在定模。安装在模具另一侧的导套的作用是与导柱配合承受磨损作用，磨损后若影响到导向精度，容易更换。导向精度要求高的模具可采用锥面导向。此外，要求比较高的模具顶出机构上也带有导柱，保证顶出元件顶出运动的准确性。（4）推出脱模机构。塑件在型腔中冷却凝固后，会收缩包紧在型芯上，或黏附在型腔内,必须借助模具内的顶出机构推动其脱出模外。脱模机构一般都设置在动模一侧，是在模具打开时动模后退至一定距离后，由注塑机顶出元件推动模具的顶出机构脱出塑件。（5）侧向分型和抽芯机构

23、。对于带有侧孔侧凹塑料件的成型，模具内设有抽出侧型芯或侧向分型的机构。侧向分型和抽芯机构也是依靠模具打开时的开模运动进行工作的，称之为机动抽芯。应用最广泛的有斜导柱，斜滑块等机构。此外，对于大距离抽芯，亦可采用液压抽芯，但注塑机上必须带有抽芯液压油缸。（6）加热和冷却系统。不同塑料成型时对模具温度要求相差甚大，大批量成型的通用塑料件和对模具温度要求不高的工程塑料塑件，一般都采用模具冷却系统来缩短成型周期，提高生产率。冷却系统是开设在模具相应零件上的冷却流动槽道，可按塑件形状和温度分布合理布置。（7）排气系统。在塑料熔体注射充模的过程中，必须使型腔内原有的空气迅速地排出腔外，否则不能使型腔完全充

24、满或会因空气的快速压缩升温而使塑件边角处烧黑，故在熔体最后充满处都开设有排气槽，排气槽的准确位置可在试模后确定。但在许多情况下，分型面，退出元件（推杆，推管）的配合间隙足以起到排气作用，无须再专门开排气槽。（8）其他结构零件。注塑模除上述七个部分外，其余零件还有：模具安装固定用的动，定模固定板，使模具由分散的零件连接成为一整体的螺钉，销钉（定位用），形成动模固定板与动模成型部分之间顶出空间的支承块，固定型芯用的固定板等7。第3章 CPU风扇支架加工工艺分析3.1塑件概况此塑件为CPU风扇支架，零件如图3.1所示：图3.1风扇支架零件图风扇骨架形状较为复杂，带有很多曲面造型。产品形状中空薄壁形零

25、件。粗糙度和精度要求较高，不允许有明显的熔接痕、飞边等工艺痕迹。需要一定的配合精度要求。通过和其它材料性能对比，并考虑制造零件的使用环境，最终确定模具加工该零件。3.2材料选择材料：根据塑件功能塑件材料选为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物）。（1）基本特性 ABS无毒、无味、呈微黄色，成形的塑件有较好的光泽。密度为1.02 g/cm1.05g/cm。ABS有较好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。优良好的机械强度、硬度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性及电器性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成形加工。经过调色可配成任何颜色。

26、其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93左右。耐气候性差，在紫外线的作用下易变硬发脆。（2）主要用途 ABS在机械工业上用来制造齿轮、轴承、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘等。汽车工业用ABS制造汽车挡泥板、扶手、加热器等。ABS还可以制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收音机壳体、食品包装器材及家具等。（3）成型特点 ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑件上的脱模斜度以稍大，ABS易吸水，成型加工前应尽干燥处理；易产生融接痕，涉及模具时应尽量减少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

27、温度可控制在50 oC 60 oC,要求塑件光泽和耐热时，应控制在60 oC80oC。第4章 注射模具设计方案4.1 注射机选择及注射机的校核4.1.1选择注射机注射机在注射成型过程中，起到对塑料塑化、对熔融物料施加注射压力的作用，并为模具的开闭、推出塑件提供动力。模具设计时，要根据塑件的质量、几何尺寸及模具结构选定注塑机。塑件的质量为36.1克，从注塑模和锁模力的角度考虑，90克注塑机就能满足要求，但从模具厚度和开模行程等方面考虑，90克的注塑机满足不了要求，故选用G-54-S200型注射机。其参数如表4.1。表4.1注射机参数名称单位技术参数和规范公称注射量cm3200螺杆（柱塞）直径mm

28、55注射压力kg/cm21000注射行程mm160注射时间s螺杆转数r/min16,28,48注射方式螺杆式合模力t254最大成型面积cm2645模板最大行程mm260模具最大厚度mm406模具最小厚度mm1654.1.2注塑机的校核 选用注射机时主要对其工艺参数（如注射量、注射压力、锁模力等）和安装参数（如开模行程、喷嘴尺寸等）进行校核。a.注射量校核 注射量是指 螺杆（柱塞）一次注射塑料熔体的最大质量（g）或注射的最大容积（cm3）。注射量是表征注射机生产能力的一个技术参数。注射量不足时，必然导致型腔难以充满、塑件残缺；注射量过大，又易造成溢料飞边。选用注射机时，一般塑件的注射量不超过注塑

29、机最大注射量的80，即 （4.1）式中 M 一次注射所需塑料的总质量；N 模腔个数Mi 单个塑件质量Mj 浇注系统质量Mmax注射机的最大注射量本设计中 M=231.6+20200b.锁模力校核 高压塑料熔体进入模内以后对模具型腔内外壁产生压力，即模腔压力，使模具沿着分型面有张开趋势。锁模力必须足够大以克服这种趋势，才能避免成型时产生的飞边。锁模力和注射量一起可以确定注塑机的型号。一般注射机的锁模力F可以按下式校核：T KFq/1000 （4.2）式中 T注射机额定锁模力（吨）； k安全系数，通常取1.11.2； q熔融塑料在摸腔内的压力（/ mm2）； F塑件在分型面上的投影面积（mm2）；

30、本设计中F=1.23008.08.0/1000=23.04254c.注射压力校核 注射压力是为了克服熔体流经喷嘴、浇道、型腔时的流动阻力，注射机的螺杆（柱塞）对熔体施加的压力。所需注射压力的大小与模具结构、塑件形状、塑料的性能、塑化温度及模具温度有关。注射机最大注射压力必须大于注射成型所需的压力。d.开模距离与推出机构校核 开模距离指开模过程中，注射机动模固定板的移动距离。注射机的开模距离限制了模具所能成型的塑件高度，开模距离过短则无法保证塑件顺利脱模；模具的开模距离还与塑件所需的推出距离、浇道和浇口凝料的取出距离等因素有关，取出塑件所需的开模距离必须小于注射机的最大开模行程。e.其它参数校核

31、 模具装配到注塑机上还有一些安装尺寸需要相互匹配。模具外形尺寸应小于注射机拉杆距离，否则模具无法安装到注射机上。浇口套球面半径R与孔径D应略大于注射机的喷嘴相应尺寸r和d,满足关系式：R=r+(12)mmD=d+(0.51)mm注射机的模板布置许多具有一定间距的螺孔，用螺钉固定模具时，模具动、定模的螺钉过孔尺寸和间距必须与注射机螺孔相匹配。模具上的水嘴、油嘴规格尺寸应与注射机上的水管、油管相一致。经验证，该注塑机的各参数均符合要求。4.2成型零部件设计4.2.1成型零部件分类及结构模具零件按其作用可分为成形零件和结构零件。成形零件如凸模（型芯），凹模（型腔镶块）。成形杆，螺纹成形杆及型环等。结

32、构零件如导柱与导套，斜导柱，滑块及锁紧零件，浇口套，定位环，顶杆，复位杆，推管，脱件板，等等。成行零件在工作时是直接与塑件接触，并成形塑件的，其形状复杂，精度与光洁度要求较高。因此，在选择结构时要既考虑保证成形塑件，又要便于加工制造。由于成型零件的质量直接影响到数件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以必须具备以下条件：（1）具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温高压。（2）具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。（3）具有良好的抛光性能和耐腐蚀性。（4）零件的加工性能好，可淬性好，热处理变形小。型腔结构形式： （1）整体式结构，适用于形状简单加工容易的型腔。 （2）整体嵌入式，

33、可节约模具材料，降低成本。 （3）局部苒镶式，用于局部加工较难时的情况。 （4）四壁合拼式，用于尺寸较大，易热处理变形的模具。型芯设计：（1）整体式型芯 形状简单时，型芯与模板做成一体（2）嵌入式型芯 主要用于圆形，方形等形状比较简单的型芯。通常采用两种方法：型芯带有凸肩，型芯嵌入固定板的同时，凸肩部分沉入固定板的沉孔部分，再垫上垫板，并用螺钉将垫板与固定板连接。另一种嵌入方法是固定板上加工出盲沉孔，型芯嵌入盲孔后用螺钉直接与固定板连接。（3）异形型芯结构式本设计采用嵌入式的第二种方法，即在固定板上加工出盲沉孔，型芯嵌入盲孔后用螺钉直接与固定板连接。型芯与动、定模板采用过渡配合，配合选用H7/

34、K6。型芯如图4-1,4-2所示：图4.1上模板图4.2下模板 4.2.2 成型尺寸计算成形收缩率指室温时塑件与模具型腔两尺寸的相对差。 （4.3）式中 S塑料成型收缩率 D模具成型零件的理想尺寸M塑件制品的理想尺寸查得塑件ABS的收缩率为0.4%0.6%，则可取平均SCP为0.5%，则塑件的尺寸和精度主要取决于成型零件的尺寸和精度，因而成型尺寸的计算和精度就变的非常重要,由于制品尺寸不大，在计算型芯和型腔径向尺寸时，修正系数X取3/4，在计算高度和深度尺寸时，X取2/3，将型芯和型腔各处工作尺寸的制造公差按制品公差的1/3取值。型腔径向尺寸： （4.4）式中 SCP所采用的塑料平均成型收缩率

35、Dm型腔径向尺寸；X修正系数d制品尺寸制造公差塑件公差型腔高度： （4.5）型芯径向尺寸： （4.6）型芯高度 （4.7） 4.3 浇注系统设计4.3.1浇注系统的作用浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道。因此它应该保证熔体迅速顺利有序的充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑料件。4.3.2对浇注系统设计的具体要求（1）模腔的填充迅速有序，并可同时充满各个型腔；（2）热量和压力损失较小，尽可能消耗较少的塑料；（3）能够使型腔顺利排气；（4）将主流道凝料容易与塑料制品分离或切除，浇口痕迹对塑料件外观影响很小；（5）冷料不能进入模具型腔；4.3.3浇注系统的设计（1）主流道

36、主流道是指连接注塑机喷嘴与分流道的一段料道，是模具进料的入口，将塑料熔体从注塑机喷嘴引入到模具中。本设计主流道开设在浇口套上。因为主流道的表面粗糙度和硬度要求一般都比定模板高，可以选用较好钢材，损坏后也容易更换。一般用T8A或T10A制作淬火硬度为5055HRC。如图4.3：图4.3浇口套剖面图由于注射机喷嘴球径为20，设计浇口套的凹球面半径为21，其余尺寸根据塑料模具设计手册绘制。（2）分流道 分流道是指主流道与模具型腔浇口之间的一段流道，用于一模多腔和一腔多浇口的情况，将从主流道流来的熔体分配到各个型腔或同一型腔的各处，起着对熔体的分流和转向作用。单型腔模具采用单浇口时，常常没有分流道，这

37、时的浇口称之为直接浇口。由上述分析可知，截面为圆形和正方形的分流道效率最大，应用效果应是最好。但圆形和正方形分流道工艺性都较差。圆形分流道要求开设在分型面两侧，对称分布加工难度大。正方形分流道脱出分流道凝料的阻力大，若取斜度，实际上就变为梯形分流道。从实用观点看，梯形分流道和U形分流道是最佳选择。综上所述，本设计分流道设计成U形。分流道截面尺寸设计6。长度依靠模具型腔的总体布置方案和浇口位置设计，不过从减少输送熔体时压力损失和热量损失的要求出发，应力求缩短长度。4.4 侧向分型与抽心机构设计侧向分型与抽芯机构用来成形制品侧壁的内外侧孔和凹槽，该类机构活动零件多，动作复杂，为保证该机构能可靠，灵

38、活和高效地工作，它们应具有以下基本功能：（1）在保证不引起塑件变形的情况下准确的抽芯和分型；（2）运动灵活，动作可靠；（3）具有必要的强度和刚度；（4）配合间隙和拼缝线不溢料；这样既保证塑件必要的尺寸精度，又可以保证模具具有较长的工作寿命。此外，侧向分型和抽芯机构结构比较复杂，设计时应充分考虑制造和装配的难易程度。4.4.1 侧向分型与抽芯机构的分类侧向分型与抽芯机构类型很多，按动力来源可分为三种：1.机动侧抽芯 借助注塑机的开模力或顶出力进行模具的侧向分型与抽芯，该机构经济性好，实用性强，效率高，动作可靠，故应用最广泛。机动抽芯按结构形式可分为下列几种：(1)斜导柱分型抽芯分型抽芯；(2)弹

39、簧分型抽芯；(3)斜滑块分型抽芯；(4)弯销分型抽芯；(5)齿轮齿条分型抽芯；(6)其他形式抽芯机构；其中尤以斜导柱分型抽芯机构最为常用。2.液压侧抽芯 借助液压装置进行模具的侧向分型与抽芯及其复位，特点是抽拔距离长，但动作灵活，常在大型注塑模具中使用。3.手动侧抽芯 采用手动侧抽芯的模具结构简单，其效率低，劳动强度大，抽拔力有限，只在特殊情况下使用。4.4.2 侧向分型与抽芯机构的设计本设计采用斜导柱分型斜导柱抽芯机构由斜导柱，滑块，侧型芯，压紧块及滑块定位装置等组成，其特点是结构紧凑，制造方便，动作安全可靠。故其应用较广，特别是在抽芯距离较短和抽拔力不太大的情况下更为适用。斜导柱抽芯机构主

40、要由开模力通过斜导柱作用于滑块上的分力驱动其朝一定的方向运动。（1）斜导柱设计：计算抽拔力: （4.8） 式中 Q抽拔力（N）； u塑料对金属的摩擦系数，u=0.3； C型芯成型部分断面的平均周长（）； h型芯被塑料包紧部分的长度（）； P0塑料对型芯单位面积的包紧力（/2）；一般取P0=80120/2。 代入数据得：Q=698(N)计算抽芯距：S=S1+23 式中 S抽芯距（） S1取出塑件的最小尺寸（） 代入数据得 S=16.5+2=18.5斜导柱倾角:斜导柱的倾角越小，斜导柱受力状况越好,由于抽芯距大，因此取倾斜角a=20。斜导柱直径：根据抽拔力Q和倾斜角a由表查得斜导柱直径d=16。斜

41、导柱长度: 斜导柱其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6。斜导柱与滑块上斜道孔之间可以采用较松的间隙配合H11/b11。（2）导滑槽设计 斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求：1)滑块在导滑槽内运动要平稳，无上下窜动和卡紧现象；2)滑块与导滑槽间应上，下与左，右各有一对平面呈过度配合，配合精度可选H7/e6，其余各面均应留有间隙；3)导滑槽应有足够的硬度（HRC52HRC56）（3）楔紧块设计：楔紧块的作用:1)注射时，型腔里的塑料熔体以很高的压力作用在侧型芯上，特别是当侧型芯的面积较大时，将产生一个很大的侧推力。这个力通过滑块传给斜导柱，会使斜导柱产生弯曲变形。因为计算斜

42、导柱直径时只考虑了抽拔力的影响并未将这个侧推力的影响估计在内，因此必须另加闭锁装置即压紧块来承受这个侧推力。2)由于斜导柱与滑块的配合间隙较大，故合模后靠斜导柱不能保证滑块的精确位置。侧型芯的准确位置要靠精确加工的压紧块来保证。设计要点：压紧块的斜角应略大于斜导柱的倾斜角，一般a大于斜导柱倾斜角2030.（4）滑块设计 滑块分为整体式和组合式，本设计采用的是整体式，即在滑块上直接制出側向型芯,整体式结构简单,配合精度高.4.5 注塑模导向机构设计4.5.1 导向机构的功能及其分类注塑模导向机构的作用：（1）保证动,定模能够对准,使动模和定模上的成形表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的腔体.从而

43、保证塑料件的形状,壁厚和尺寸。（2）承受侧压力的能力,保证模具运动平稳.注塑模导向系统分类：（1）导柱,导套导向机构导柱和导套是注塑模中应用最普遍的机构。（2）锥面，斜面导向定位机构。用导柱、导套导向，虽然对中性好，但毕竟由于导柱与导套有配合间隙，导向精度不可能很高。当要求对合精度很高时，必须采用锥面对合的方法。4.5.2设计要点及设计方案其中，导柱、导套导向机构是应用比较普遍的一种。本设计就采用这一种导柱长度尺寸应能保证位于动、定模两侧的型腔和型芯，开始闭合前导柱已经进入导孔的长度不小于导柱直径。导柱采用带头导柱(GB/T 4169.4-1984),导柱直径为30,固定部分配合选用H7/m6

44、,配合导向部分配合采用H7/f6,为了使模具在使用,维修时的拆装过程中不会发生动、定模错方向,导柱的布置采用等直径不对称布置,如图4.4图4.4导柱布置图4.6 顶出机构 使塑件从模具上脱出来的机构称脱模机构或称顶出机构。脱模机构的动作方向与模具的开模方向是一致的。4.6.1顶出机构的分类顶出机构可分为机械顶出、液压顶出、气动顶出三大类。机械顶出中有顶杆顶出、顶管顶出、顶板顶出、卸料板顶出、卸料块顶出及复合顶出等方式。手动脱模：手动脱模指当模具分型后，用人工操纵顶出机构取出塑件。对一些不带孔的扁平塑件，由于它与模具的粘附力不大，在模具结构上可不设顶出机构，而直接用手或钳子夹出塑件。机动脱模：利

45、用注塑机的开模动力，分型后塑件随动模一起运动，达到一定位置后时，脱模机构被机床上固定不定的顶杆顶住，不再随动模移动，此时脱模机构动作，把塑件从动模上脱下来。液压或气动顶出：在注射机上专门设有顶出油缸，由它带动顶出机构实现脱模，或设有专门的气源和气路，通过型腔里微小的顶出气孔，靠压缩空气吹出塑件。4.6.2顶杆脱模机构的设计要点（1）顶杆顶出位置应该设计在脱模阻力大的部位。（2）顶杆直径不宜过小，有足够的刚度，而且应以尽可能大的面积与塑件接触，当直径小于3时，应该采用阶梯顶杆，以加大顶杆的刚度。（3）顶杆与顶杆孔间为滑动配合，一般选H8/f7，其配合间隙兼有排气作用，但不应大于所用塑料的排气间隙

46、，以防漏料。配合长度一般为顶杆直径的23倍。运动灵活顺畅，具有足够强度、刚度，工作稳定可靠，容易制造和装配，更换方便。（4）对塑料件推顶力分布均匀合理，对塑料件外观无明显损坏，不会引起塑料件变形或使塑料件破裂。（5）有利于将塑料件和流道凝料带向动模一侧。（6）复位要可靠。4.6.3设计采用方案本设计中采用简单脱模机构中的顶杆脱模机构。推杆推出机构结构简单，推出平稳可靠，由于塑件四周各有一个4的孔，脱模阻力较大，因此在四周布置8个3的顶杆。中间部分塑件质量较重，因此设置4个6的顶杆。其中，3顶杆为带肩推杆，这样可以增加推杆工作时的稳定性。6推杆设计成普通的圆柱头推杆。顶杆布置图如图4.5所示。将

47、推杆凸肩压在固定板的沉孔和推板之间，用螺钉紧固，凸肩的高度与对应沉孔的深度留出余量，在装配后将它们固定板一起磨去余量，来保证高度一致，避免在高度方向来回窜动。图4.5零件模型4.7复位装置脱模机构在完成塑件顶出后，为进行下一个循环，要求它必须回复到初始位置。目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位两种形式。本设计采用复位杆复位。4.8冷却系统介绍在注塑成型工艺过程中，模具温度直接影响塑料的充模和塑料件的定形，也直接影响注塑周期和塑料件质量，因此，必须对模具进行有效冷却，使其温度保持在一定范围内。冷却系统的设计包括以下内容：（1）冷却系统的排列，主冷却系统的具体形式；（2）冷却系统的具体位置

48、及尺寸的确定；（3）重点部位如动模型芯或镶件的冷却；（4）侧滑块及侧型芯的冷却；（5）元件的设计及冷却标准元件的选用；（6）密封结构的设计。4.9模具总体结构分析经过分析浇注系统，侧向分型机构，导向机构等结构后，设计出模具的总体结构，如图4.6,图4.7：图4.6装配图图4.7装配图1.动模固定板 2.螺钉M6110 3.垫板 4.圆柱销A12120 5.顶杆 6.定模板 7.斜导柱 8.螺钉M650 9.挡板 1.0弹簧1.61040 11.螺钉M650 12.滑块 13.楔紧块 14.螺钉M850 15.定模座板 16.动模板 17.螺钉M620 18.斜导柱压板 19.流道推板 20.定

49、位环 21.浇口套 22.无头螺钉 23.拉料杆 24.密封垫圈 25.水道堵头 26.水嘴 27.导套 28.导套 29.弹簧4.53460 30.导柱 31.限位杆 32.复位杆 33.螺钉M1040 34.螺钉M620 35.上型芯 36.下型芯 37.压板 38.限位螺钉 39.弹簧1.61030 40.拉钩 41.拉钩压板 42.螺钉M635 43.顶杆 44.导套 45.限位片 46.导套 47.螺钉M625 48.顶板 49.顶板固定板 50.顶板导柱 51.导套4.10模具用钢塑料模的工作条件与冷冲模有所不同，塑料模一般都在一定温度（150C200C）条件下进行工作，除承受一定

50、压力外，还承受一定的温度，此外有些塑料在成型过程中还会分解出腐蚀性气体，使模具表面受腐蚀。因此，塑料模成型零件的主要失效形式是磨损、变形和表面腐蚀等。为了使塑料模正常工作，并保证有一定的使用寿命，如何合理选用模具零件用材料及其热处理规范是个很重要的问题。4.10.1塑料模具用钢的必要条件用于注塑模具的钢材，大致应满足如下要求：（1）机械加工性能优良；（2）抛光性能优良；（3）有良好的表面腐蚀加工性；（4）既要耐磨损，而且又有韧性；（5）淬火性能好，尺寸稳定性好，热稳定性好，热膨胀系数小；（6）电火花加工性好；（7）有耐腐蚀性；（8）焊接性好。4.10.2选择钢材的条件（1）塑件的生产批量；（2

51、）塑件的尺寸精度；（3）制件的复杂程度；（4）制件的体积大小；4.10.3注塑模具常用材料表4.2注塑模具常用材料类型材料型腔、型芯类零件P20、718、NAK80、NAK55、H13、3Cr13等导向类零件GCr15、SUJ2、T8A、T10A等浇注系统零件P20、T8A、T10A等推出机构和抽芯机构零件SKH61、T8A、T10A等模板类零件45钢、55钢等4.11模具的装配与调试模具的装配与调式是模具制造中的最后一道关键工作。模具的装配、调配不好，即使模具设计很好，模具加工精度很高，也不能保证模具成形零件的质量，还直接影响模具的使用寿命。必须予以足够的重视。4.11.1 装配基准的确定塑

52、料模装配时常采用的装配基准一般有两种：（1）以塑料模中的主要工作零件型芯、型腔和镶块等为装配的基准件，模具的其他零件都依装配顺序进行装配。（2）有导柱、导套的模具，以模板的侧面为基准进行修整和装配。4.11.2 塑料模的装配顺序塑料模的种类很多，结构各不一样，装配要求视零件的技术要求也各不相同，模具的装配顺序应满足模具的装配要求，保证能成形合格的塑料制品，一般模具的装配顺序大致如下：（1）熟悉模具装配总图及了解装配要求；（2）根据图纸要求检验主要工作零件和其他零件的尺寸；（3）按装配要求选合适的装配基准；（4）按装配基准件进行相关零件的组装，调整，按装配要求分别加工螺孔、销孔导柱孔、顶杆孔等并

53、修磨；（5）将组装件总装成模具达到装配要求；（6）试模、检验、入库。结论本次的毕业设计是通过对CPU风扇零件支架的工艺分析，设计出模具的总体结构。主要做了以下的工作：1.查阅相关的资料，阅读有关文献。2.分析零件结构的工艺性，确定模具总体方案；3.计算模具零件相关尺寸；4.参考零件图，画成模具装配图；5.运用AutoCAD软件画出装配图。另外，由于时间仓促和知识的有限，在整个设计过程中也存在着一些需要解决的问题：比如对于本次设计的难重点没有理解透彻。对于成型零部件、冷却系统等结构没有考虑周全等。这些都需要在以后工作实践中不断学习、摸索和积累经验加以解决。总之通过该塑料零件的注塑模具设计，达到了

54、能够熟悉和掌握塑料零件注射模具的设计全过程。掌握模具结构的设计，并能对模具主要零件的强度计算及每一个零件的尺寸确定，掌握材料的选择及制造工艺知识。通过该设计，能熟练运用计算机进行设计和绘图。本毕业设计在理论上是可行的，但在具体应用时还需要不断改进设计思路，提高设计方法，解决实际遇到的新问题。参考文献1戴向国编著 Mastercam 9.0数控加工基础教程 人民邮电出版社 20042严烈编著 Mastercam 8模具设计超级宝典 冶金工业出版社 20003王孝培编著 塑料成型工艺及模具简明手册 机械工业出版社 20004塑料模设计手册编写组编著塑料模设计手册第二版机械工业出版社 19945卜建

55、新编著 塑料模具设计 中国轻工业出版社 1999 6宋玉恒主编 塑料注射模具设计实用手册 北京：航天工业出版社 1994.87李秦蕊主编 塑料模具设计 西北工业大学出版社 19958塑料模具设计手册编写组塑料模具设计手册第二版 机械工业出版社19949郑大中 李明编 模具结构图册 机械工业出版社10吴宗泽 罗圣国主编机械设计课程设计手册 高等教育出版社 199111黄洪生选编 塑料制件成型基础 西安工业学院 200412廖念主编 互换性与测量技术基础 第三版 中国计量出版社 200213许发樾主编 模具标准应用手册 机械工业出版社 199414唐克中 朱同钧主编 画法几何及工程制图第三版 高等

56、教育出版社 200215马炳尧 韩泰荣 蒋之森编模具设计与制造简明手册第二版 上海科学技术出版社199816讨宏生 刘京华编注塑制品与注塑模具设计 化学工业出版社17唐志玉主编 塑料挤塑模与注塑模优化设计 机械工业出版社18陆宁主编 实用注塑模具设计 北京：中国轻工业出版社 199719洪家娣、李明、黄兴元编机械设计指导R. 南昌：江西高校出版社 2001.1220王孝培主编 塑料成型工艺及模具简明手册北京：机械工业出版社 2000致谢衷心感谢我的指导老师王玲的精心指导,令我受益终生。在本次毕业设计中,我从指导老师身上学到了很多东西。老师认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我

57、受益匪浅。无论在理论上还是在实践中,都给与我很大的帮助,使我得到不少的提高.这对我以后的工作和学习都是一种巨大的帮助。同时也感谢有关老师和同学的热心帮助。在此向各位老师和同学致谢。42参考：毕业论文（设计）工作记录及成绩评定册题 目： 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指 导 教 师： 职称： 助理指导教师： 职称： 年 月 日实验中心制使 用 说 明一、此册中各项内容为对学生毕业论文（设计）的工作和成绩评定记录，请各环节记录人用黑色或蓝色钢笔（签字笔）认真填写（建议填写前先写出相应草稿，以避免填错），并妥善保存。二、此册于学院组织对各专业题目审查完成后，各教研室汇编选题指南，经学生自由选题后，由实验中心组织发给学生。三、学生如实填好本册封面上的各项内容和选题审批表的相应内容，经指导教师和学院领导小组批准后，交指导教师；指导老师填好毕业论文（设计）任务书的各项内容，经教研室审核后交学生签名确认其毕业论文（设计）工作任务。四、学生在指导老师的指导下填好毕业论文（设计）开题报告各项内容，由指导教师和教研室审核通过后，确定其开题，并将此册交指导老师保存。五、指导老师原则上每周至少保证一次对学生的指导，如实按时填好毕业论文（设计）指导教师工作记录，并请学生签字确认。六、中期检查时，指导老师将此册交学生填写前期工作小结，指导教师对其任务完成情况进行评价，学院中期检查领导小