毕业设计（论文）中间支架塑件的工艺分析以及其注射模具的设计

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1、沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）摘 要本论文主要阐述了中间支架塑件的工艺分析以及其注射模具的设计过程，中间支架塑件的材料为苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚体，简称ABS。模具设计的重点是成型方案分析与选择、侧分型机构设计与计算、温度调节系统的计算。此模具设计采用一次分型，并采用侧分型机构,分型面设在大投影面上，采用一模两腔，塑件在模具中左右对称分布，采用侧浇口,浇口设在塑件的最上端，也就是分型面上。由于采用侧浇口,浇口不是很大，脱料后留下的残留痕迹很小,因此不影响塑件外表面质量。考虑塑件外型及模具特性，本模具采用推杆脱料形式,为了保证成型周期，必须要设置冷却系统来冷却塑件。最后将模具安装

2、在XZ630-3500型号注射机上。同时还编写了定模板的加工制造工艺规程，简单阐述了定模板从下料到最后的检验过程；最后进行模具费用的简单核算。关键词： 模具；侧分型；分型面；侧浇口；定模板AbstractThis paper deals mainly with the cylinder emit of plastic parts Process analysis and its injection mold design process. Cylinder emit of plastic parts is made of acrylonitrile-butadiene-styrene terp

3、olymer material, shorted it ABS. Mold design is the focus of molding program analysis and choice, Side-core design ，andcalculation of temperature regulation system.The mold was designed with one types, adopting side-parting movements, sub-surface in the largest projection surface, using two-cavity m

4、old plastic parts in which symmetrical distribution points using side gate, Gate located in the top of plastic parts end, the introduction of side gate. They do not affect the plastic parts surface quality. Considering plastic parts and mold characteristics of the die plate，the implementation side p

5、late is used as pushed from. In order to prevent the implementation side plate and adjacent to the cavity and core from happening interference, we must set up Pre-restoration. In order to guaranting the molding cycle time, we must set up cooling system for cooling plastic parts. XZ630-3500 models wi

6、ll be installed in the last injection molding machine.And also prepared a template for the processing of manufacturing processes, from simple templates will be elaborated under the expected final testing process; Finally a simple cost accounting components.Keywords: Die; Pumping core; Sub-surface; S

7、ide-point gate；Mould platen符 号 表a长度mv速度m/st温度k系数p0压强MPa效率vf流体速度m/sV体积流量密度g/粘度E弹性模量MPa雷诺数v体积s面积F力N角度或w弯矩Nmm质量gJ热焓量KJ/KgT时间min或sc比热容kJ/kg 目 录引 言11 工艺分析41.1 材料介绍41.1.1 ABS的常用特性有51.1.2 ABS注塑成型的工艺条件61.1.3 ABS主要注塑成型条件61.1.4 塑料件工艺性分析72 成型方案分析与选择92.1 成型方案92.2 初选注射机113 成型零件设计133.1 成型零件工作尺寸计算133.1.1 塑料件尺寸分类13

8、3.1.2 工作尺寸计算143.2 成型零件结构设计153.2.1 材料选择153.2.2 计算型腔的壁厚154 侧分型机构设计与计算174.1 简述174.2 侧分型距离174.3 包紧力与抽拨力的计算174.4 斜导柱的截面尺寸的计算184.5 楔紧块的设计204.5.1 滑块的导滑部分尺寸确定204.6 滑块的限位与定位机构：215 浇注系统设计2225.1 主流道的设计2235.2 分流道设计2265.3 浇口设计2275.4 定位环设计2305.5 拉料杆设计2326 温度调节系统356.1 热平衡计算356.2 湍流计算367 顶出机构设计397.1 顶出时抱紧力计算397.2 顶

9、出距离的确定397.3 推杆的摆放位置397.4 推杆的设计：398 模具排气与引气系统418.1 排气系统的作用418.2 排气结构设计418.3 引气系统429 模具总体结构设计439.1 模具结构件的确定439.2 动模板厚度的计算439.3 模具的闭合高度449.4 导柱导套的选择4410 注射机相关参数的校核4510.1 额定注射压力的校核4510.2 锁模力的校核4510.3 模具外形尺寸4510.4 注射量的校核4510.5 开模行程的校核4611 标准件的选择4711.1 螺栓与螺钉4711.2 圆柱销4711.3 弹簧4711.4 导柱4711.5 导套4812 定模板制造工

10、艺规程4913 成本核算5113.1 影响模具价格的因素5113.1.1 生产成本5113.1.2 供货周期5113.1.3 市场状况5113.1.4 技术成分的含量5113.1.5 模具寿命5113.2 模具价格简易估算5113.2.1 经验估算5113.2.2 材料价格系数法5213.2.3 模具价格的具体计算过程5214 典型三维实体图演示5514.1 定模动模板5514.2 型腔5614.3 装配体5615 结 论57参考文献58致 谢59 VI引 言模具在汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中，起着极为重要的作用；模具是

11、实现上述行业的钣金件、锻件、粉末冶金件、铸件、压铸件、注塑件、橡胶等生产的重要工艺装备。采用模具生产毛坯或是成品零件，是材料成形的重要方式之一，与切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产效率高和成本低等显著特点。从20世纪80年代初期开始，工业发达国家的模具工业，已经发展成为一个独立的工业部门。改革开放以来，中国的模具工业发展十分迅速；进年来，一直以每年15%左右的增长迅速发展。至2006年底，中国有60000多个模具制造厂点，从业人员100多万；2005年中国模具工业总产值达470亿圆人民币，中国模具工业的技术水平取得了长足的进步。目前，中国的模具总量仅次于日本、美国，位居世

12、界第三。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，巨大的市场需求推动着中国模具工业更快地发展。2005年中国制造业对模具的市场需求量约为570亿元人民币，并以每年10%以上的速度增长。对于大中型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超过每年10%的增幅。特别是塑料模具的飞速发展，使整个社会受益匪浅。现在塑料模具已经成为3大模具之一，在国民经济中占有重要的地位。塑料制品质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，塑料模具的设计技术与制造水平，在一定程度上标志着一个国家的工业发展的程度。以模具的使用角度，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、

13、成本低廉。在现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是对实现塑料加工工艺要求、塑料制件使用要求和造型设计起到了重要作用。高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具制造和更新为前提。而成型塑料制品的模具叫做塑料模具。而对于塑料模具的要求是：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制品。塑料模的功能 模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常

14、生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起

15、着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的

16、高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常棵标志一个国家工业化的发展程度。我国塑料模现状 在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格

17、不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。塑料模发展趋势：1 注射模CAD实用化；2 挤塑模CAD的开发；3 压模CAD的4塑料专用钢材系列化；5 塑料模CAD/CAE/CAM集成化；6 塑料模标准化。1 工艺分析1.1 塑料的介绍塑料的主要成分是合成树脂。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等，目前树脂是指尚未和各种添加剂混合的高聚物。树脂约占塑料总重量

18、的40%100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚苯乙烯等。所谓塑料，其实它是合成树脂中的一种，形状跟天然树脂中的松树脂相似，但因又经过化学的力量来合成，而被称之为塑料。根据美国材料试验协会所下的定义，塑料乃是一种以高分子量有机物质为主要成分的材料，它在加工完成时呈现固态形状，在制造以及加工过程中，可以借流动(flow)来造型。 因此，经由此说明我们可以得到以下几项了解： 它是高分子有机化合物 它可以多种型态存在例如液体固体胶体溶液等 它可以成形(moldable) 种类繁多因为不同的单体组成所以造成

19、不同之塑料 用途广泛产品呈现多样化 具有不同的性质 可以用不同的加工方法(processing method ) 塑料可区分为热固性与热可塑性二类，前者无法重新塑造使用，后者可一再重复生产。塑料高分子的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构 ，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。 高分子的分子结构分类： （a）线型结构 （b）线型结构（带有支链） （c）网状结构（分子链间少量交联） （d）体型结构（分子链

20、间大量交联） 两种不同的结构，表现出两种相反的性能。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。 塑料主要特性：大多数塑料质轻，化学性稳定,不会锈蚀；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；一般成型性、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

21、温下变脆；容易老化；某些塑料易溶于溶剂。 塑料可区分为热固性与热可塑性二类，前者无法重新塑造使用，后者可以再重复生产。 基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。 两种不同的结构，表现出两种相反的性能。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，所以没有弹性和可

22、塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。塑料与其它材料比较1、大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。 2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。 5、是良好的绝缘体。 6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。 塑料的缺点：1、回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。 2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。例如聚苯乙烯燃烧时产生甲苯，这种物质少量会导致失明，吸入有呕吐等症状，PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体，除了燃烧，就是高温环境，会导致

23、塑料分解出有毒成分，例如苯环等。3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。4、塑料无法被自然分解。 1.1.1 ABS的常用特性有化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene,比重:1.05克/立方厘米,成型收缩率:0.40.7%,成型温度：200240,干燥条件：80902小时。特点：（1）综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。（2）与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。（3）有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。（4）流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔

24、韧性好。ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。1.1.2 ABS注塑成型的工艺条件成型特性：（1）无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥8090度,3小时。 （2）宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(

25、分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取5060度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取6080度。 （3）如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 （4）如成形耐热级或阻燃级材料，生产37天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。1.1.3 ABS主要注塑成型条件流动性中等，溢边料0.04mm左右。比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温。料温对物性影响很大、料温过高易分解，对要求精度较高塑件，模温宜去5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为18

26、0230，注射压力为100140Mp,螺杆式注射机则取160220Mp,70100Mp为宜。模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”。脱模斜度宜取2以上。ABS基本参数表： 表1.1 ABS基本参数：密度吸水率%（24h）收缩率%成形模具温度（）料筒温度（）拉伸强度（MPa）1.051.061.63.00.40.7506018023070弹性模量（MPa）弯曲强度（MPa）冲击强度（不断无缺口）硬度体积电阻率()介质强度96.911.811.6HB1.1.4 塑料件工艺性分析塑件为中间支架塑件，实体图见图1.1：图1.1中间支架塑件塑件为一对称

27、实体，侧面上3个通孔，支架两侧壁厚为5mm，有2个方向分型，制件大体尺寸为704025mm。形状较规则，外形不是很复杂，基本上都是平面所组成。从塑件图形可以看出，此中间支架塑件结构对称，所以采用对称的侧分型结构，有侧抽芯机构。ABS流动性中等，主流道最好做成粗短为好，且采用侧浇口。这里模具结构采用一次分型机构，分型面取在塑件小圆柱体的端面处，一模两腔，塑件分型面采用平直分型面，开模时侧分型机构随模具同时进行运动，最后采用推杆脫模机构将塑件脱模。2 成型方案分析与选择根据塑料制件图可以看出，由于塑料件本身形状特点，塑料件的分型面只有一种，是第一章1.2节中论述的方案一中把分型面设在塑件的顶端平面

28、上。除此若把分型面设在其它面上，将会导致塑料外形有缺陷。2.1 成型方案1、方案一：模具采用一模两腔、一次分型。模具采用斜导柱侧分型机构，浇口形式采用侧浇口，脱模采用推杆式脫模机构将塑件脱模。如图2.1所示：1导套，2导柱，3定模座板，4冷却水道，5内六角螺钉，6定位环，7浇口套8静模型芯，9动模型芯，10定模板，11销钉，12螺钉，13动模板，14动模垫板，15支撑块，16销钉，17螺钉，18动模座板，19螺钉，20推板，21推杆，22推杆，23销钉，24拉料杆，25推板固定板，26螺钉，27限位挡块，28 弹簧，29销钉，30螺钉，31滑块，32斜导柱，33楔紧块，34导套，35导柱，36

29、复位杆，37水嘴图2.1 方案一草图（一模两腔）l 方案二：模具采用一模二腔，一次分型。模具和方案一没有大的区别，采用侧浇口，脱模采用推杆脫模机构，同样也要设侧分型机构，但是塑件在模具中的位置和方案一中的垂直。表2.1 成型方案优缺点分析成型方案优点缺点方案一（一模两腔）1 采用侧浇口，可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，对各种塑料的成型适应性均较强；2 采用左、右两个方向抽芯；3 模具结构受力对称，均匀，模具不易磨损，一模两腔效率高，适于大批量生产；4 主流道短，塑件熔料不宜凝固。1. 采用侧浇口，有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷；2. 侧浇口存在压力损失大的问题。方

30、案二（一模两腔）1 模具采用侧浇口，浇口易加工,修模方便；2 一模两腔，生产效率高，适合生产批量较大场合；1. 侧浇口会留下残留痕迹，影响塑件表面质量；2. 侧浇口会形成熔接痕，缩孔，气孔等塑件缺陷，且注塑压力损失大，对深型腔塑件排气不便 。3.内抽芯导致模具结构复杂。 综合考虑两种成型方案的优缺点，在根据塑料制件的生产批量较大，可以得出结论方案一最好，故这里选取方案一（一模二腔）来生产中间支架塑件。2.2 初选注射机成型方案选定之后就要选择注射机，在这里计算塑料体积然后先初选注射机，塑料制件外形不是很规则，用CATIA软件做出零件实体图，得到其体积为:V=1.375x总质量：m=v=1.05

31、xkg/x1.375x=0.144kg=144g由CATIA软件可计算出塑料制件的体积约为1.375，采用一模两腔，考虑到还有主浇道、分浇道，冷料穴等部分，塑料制件的体积应在注射机额定注射量的15%80%左右比较合适，故先根据注射量选用SZ-630/3500型号注射机。其相关参数见下页表2.2： 表2.2 SZ630/3500注射机参数螺杆直径58mm机器外形470010001815额定注射量634定位环尺寸175mm注射压力150Mpa动定模固定板尺寸598520注射行程150mm喷嘴圆弧半径18 mm最大开合模行程490mm喷嘴孔直径5mm最大成型面积750锁模力3500KN模具最小厚度2

32、50mm拉杆空间545485模具最大厚度500mm合模方式增压式3 成型零件设计3.1 成型零件工作尺寸计算这里的公差按自由尺寸级给出。 3.1.1 塑料件尺寸分类图3.1 塑件尺寸分类孔类尺寸（A类）：A1=3mm A2=5mmA3=70mm A4=9mmA5=5mm轴类尺寸（B类）： B1=30mm B2=15mm中心类尺寸（C类）：C1=16mm C2=17mmC3=6mm C4=30mmC5=44mm 3.1.2 工作尺寸计算 由手册中查得ABS材料的成型收缩率为0.4%0.7%，这里取收缩率为平均收缩率=0.55%，取模具制造精度为IT7级；由于制品尺寸不大，在计算时型心尺寸修正系数

33、x取3/4，计算高度和深度尺寸时，x取2/3。将型心各工作尺寸的制造公差按制品公差的1/3取值。孔类尺寸（A类）（依据塑件对应孔径向尺寸计算，塑件精度按4级取值）：由公式： (3.1)公式中：为塑料件公差，把各尺寸代入公式(3.1)得如下：mmmm mmmmmm 轴类尺寸（B类）：由公式： (3.2)把各尺寸代入公式(3.3)得如下：mmmm 中心类尺寸（C类）：由公式： (3.3)把各尺寸代入公式(3.4)得如下：mmmmmmmmmm模具上各成型零件的成型尺寸依据上述计算出来的对应尺寸给出。考虑到便于脱模要加脱模斜度，查阅资料得出ABS材料：型腔脱模斜度为；型芯脱模斜度为 曹宏深 赵仲治主编

34、 塑料成型工艺与模具设计 机械工业出版社 1993年 134页表5-8塑料制品常用脱模斜度考虑到制品深度较大时，脱模斜度应选较小值，反之可选较大值，型腔脱模斜度可以比型芯小一些。此毕设塑件尺寸不大，精度为自由级，精度不高，由于模具采用侧分型，故型腔可不必设脱模斜度。综合考虑这里取型腔脱模斜度为0，型芯脱模斜度为。斜度由缩小方向取得。3.2 成型零件结构设计3.2.1 材料选择适合于ABS材料成型的钢材有40Cr，供货硬度为40HRC，易于切削加工。而后在真空环境下经500C550C，以510h时效处理，钢材弥散析出复合合金化合物，使刚才硬度具有HRC4045的硬度，耐磨性好且变形小。由于材质纯

35、净，可做镜面抛光，并能光腐蚀精细图案，有较好的电加工及抗锈蚀性能。工作温度可达300C，抗拉强度为1400Mpa。还有SM2（20CrNi3AlMnMo），预硬化后机加工，再经时效硬化可以达到4045HRC。这里考虑材料应易于抛光，这样才能使塑料件易于脱模，且两种钢性能相近，都是析出硬化钢。故这里选取40Cr作为成型零件材料。3.2.2 计算型腔的壁厚在设计模具,决定成型零件尺寸时,必须考虑强度,在实际生产中,注射模具经常由于模框及支撑板厚度不够引起弹性变形,影响塑料制件尺寸精度或溢料过多,费边增加,为了增加模具强度与刚性,如果把模框和凹模壁厚以及垫板等的厚度无原则的放大,则不但浪费模具材料,

36、而且模具笨重,操作费力,因此设计时应加以合理的计算.型腔壁厚计算以最大压力为准,理论分析和实践证明,对于大尺寸的型腔,刚度不足是主要矛盾,应按刚度计算,而小尺寸的型腔在发生大的弹性变形前,其内应力往往就超过了许用应力,因此按强度计算.这里的中间支架塑件尺寸不是很大,故按小尺寸型腔计算,即按强度计算。在此把模具型腔简化为一个组合式圆形型腔：则用r表示组合型腔腔内尺寸，30x25;用h表示组合型腔高度，h=45mm。组合圆形型腔侧壁壁厚计算公式： (3.6)凹模垫板厚度计算公式： (3.7)公式中: 表示模具钢的允许强度值,因为40Cr为预硬化钢，故取=300MPaP表示模具最大型腔成型压力,这里

37、取P=50Mpa代入数据得：型芯侧壁壁厚 S=9.6mm型腔底板或凸模支撑板厚度 T=27.1mm实际模具中的取值比以上计算值大些就可以了。4 侧分型机构设计与计算4.1 简述在成型有侧孔，侧凹或者有些凸台的塑件时，通常采用侧向分型方法将成型侧孔，侧凹或者侧凸台的部位做成侧型芯或侧型腔，在塑件脱模前先将侧型芯或侧型腔抽出，然后再从模具中顶出塑件。能将侧型芯或侧型腔抽出和复位的机构叫侧向分型与抽芯机构。4.2 侧分型距离抽芯距离S是将活动型芯（侧向型芯或瓣合模块）从成型位置抽至不妨碍塑件脱模位置所移动的距离。为安全起见，抽芯距通常比侧孔或侧凹的深度大23mm,但是在活动型芯脱出侧孔或侧凹后，其几

38、何位置有碍于塑件脱模的情况下，抽芯距不能简单的按照这种方法确定。而本塑件侧孔的深度为5mm，所以模具的侧向抽芯的距离为8mm.4.3 包紧力与抽拨力的计算注射成型后，塑料制件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要在模腔中脱出就必须要克服包紧力，同时要产生摩擦阻力。对于不带通孔的壳体类塑件，脱模时还要克服大气压力。 将侧向活动型芯从塑件中抽出所需的力叫抽拔力，其计算同脱模力的计算，也可按如下的简要公式计算： （4.2） 式中，是活动型心被塑件包围的断面形状周长（mm），是成型部分的深度（mm），是侧孔或侧凹的脱模斜度()，是塑件对型心单位面积的挤压力，一般取812，是塑料与钢

39、的摩擦系数，一般取0.10.2。A为塑件包容型芯的表面积，由单个塑件计算出塑件对定模一侧的型心的包紧表面积为：= n为侧型心的个数，d是侧孔的直径，h是侧孔的深度=33.1475=329.7N4.4 斜导柱的截面尺寸的计算本模具左右滑块采用斜导柱导向，故计算滑块导柱的截面尺寸。斜导柱工作时主要受弯矩作用，斜导柱的截面尺寸应按弯曲强度条件进行设计。而弯矩取决于抽拔力和斜导柱的斜角以及斜导柱的工作长度，斜导柱的最大弯矩M可能出现在开模初始，因为此时的抽拔力最大；随着开模行程的加大，抽拔力会迅速减小，但是力臂要增加，特别是斜导柱工作部分长度L较长时，最大弯矩也可能出现在与滑块即将分离时，因此严格来说

40、应选两者的较大者进行计算分析；但是本模具侧分型距离不长，斜导柱也不是很长，且由于随着开模过程的进行，侧分型力是要迅速下降而不是慢慢减小的，力臂的增加是非常有限的，故最大弯矩一定出现在开模开始的瞬间，所以只要按开模时的弯矩进行计算肯定能满足强度要求。M= （4.3）式中：F 为斜导柱承受的最大弯曲力，（N）为弯曲力作用点距离斜导柱伸出部分跟部的距离，（m）又由材料力学分析可以得到：M=W （4.4）式中： 为斜导柱所用材料的许用弯曲应力，这里选取硬度在HRC5458的T10钢，=155Pa;W为抗弯截面系数，对于截面为圆形的斜导柱，W=0.1。所以斜导柱的直径为：d= = （4.5）式中：为滑块

41、受的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定的距离，m。为30mm即0.03m即为上节中的=329.7N=155Paa为斜导柱斜角，这里取a=则斜导柱的直径为：=0.0117m=11.7mm取d=15mm。这里采用圆形斜导柱：斜导柱如图4.1所示 图4.1斜导柱如图4.2所示，斜角为a=20，抽芯距离S=5mm，定模板厚度h=25，斜导柱直径d=15mm,斜导柱台阶直径D=20mm；为了防止在分型时发生卡死现象，这里将滑块上的斜导柱孔的最大尺寸取为15+0.5=15.5mm，以后都以15.5mm计算。 =3.6mm=21.3mm = =2.7mm=58.2mm=5mm则斜导柱总长L=+=1

42、3.6+21.3+2.7+58.2+5=90mm故L=90mm。4.5 楔紧块的设计楔紧块设计，参照图4.2：图4.2楔紧块设计示意图斜导柱的倾斜角为，为让楔紧块在开模时能不影响滑块的运行，楔紧面的倾斜角要比斜导柱的倾斜角大，这里取为，楔紧面深H=24mm，宽取90mm。楔紧块按过赢配合固定在定模座板上，可以满足强度要求。防止因强度不足而发生破坏。4.5.1 滑块的导滑部分尺寸确定这里考虑导滑部分不承受力的作用，即使有力的作用也不是很大，故尺寸不需太大且也不用计算校核。这里给出导滑槽尺寸为10mm5mm（10mm为滑槽的高）。图4.3滑块 59沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）4.6

43、 滑块的限位与定位机构：此模具的滑块和型腔是一体的，全部包在型心底板里面，导滑的方向和模具的轴线是垂直的，只要保证滑块运动到设计要求的位置时不从型心底板里面脱出来，同时也能在指定的位置上定位即可。所以只要使用限位档块限位定位就可以了，其大体尺寸见图4.4：图4.4限位档块沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）4.7分型面的设计 ：分开模具取出塑件的面称为分型面;注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等，但也有将分型面作倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工难，但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，分型面自然也是曲面。

44、选择分型面时，应考虑的基本原则：1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。2） 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。3） 保证制件的精度和外观要求与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔

45、，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。4） 分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。5） 不妨碍制品脱模和抽芯。在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧孔。6） 有利于浇注系统的合理处置。7） 尽可能与料流的末端重合，以利于排气。本次设计产品的分型面在塑件上一目了然，分型面设在塑件的对称面上如图，所以不必再选择，这样的分型面必然产生侧向抽芯，实际上也是这样的分型面最合理。5 浇注系统设计5.1 主流道的设计5.1.1主流道的作用

46、主流道（也叫进料口），它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有着密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收冷料多，冷却时间增长，使包藏的空气增多，如果排气不良，易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足，主流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料制品成形困难。主流道部分在成型过程中，其小端入口与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件

47、，对材料的要求较高因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢T8A、T10A等，热处理要求淬火5357HRC。在一般情况下，主流道不直接开设在定模板上，而是制造成单独的浇口套，镶定在模板上。小型注射模具，批量生产不大，或者主流道方向与锁模方向垂直的模具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的座垫，在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接，所以也承受模具型腔压力的反作用力。为了防止浇口套因喷嘴端部压力而被压入模具内，浇口套的结构上要增加台肩

48、，并用螺钉紧固在模板上，这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出。5.1.2主流道设计要点(1) 浇口套的内孔（主流道）呈圆锥形，锥度2 6。若锥度过大会造成压力减弱，流速减慢，塑料形成涡流，熔体前进时易混进空气，产生气孔；锥度过小，会使阻力增大，热量损耗大，表面黏度上升，造成注射困难。(2) 浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径d1大0.5mm。若等于或小于注射机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注射压力下降，塑料冷凝后，脱模困难。(3) 浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角r，一般为0.53mm。(4) 浇口套与注射机喷在接触处球面的圆弧度必须吻合。设球面浇口套球面半径

49、为SR，注射机球面半径为r，其关系式如下：SRr0.51mm浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大，接触时圆弧度吻合的好。(5) 浇口套长度（主流道长度）应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。(6) 浇口套锥度内壁表面粗糙度为Ra1.6Ra0.8m,保证料流顺利，易脱模。(7) 浇口套不能制成拼块结构，以免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。(8) 浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分型面上，否则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。(9) 浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量，要考虑冷却措施。图5.1 浇注系统设计主流道设计注

50、意事项：主浇道进口端直径一般比喷嘴出口直径大mm；主浇道锥角约取，对流动性差的塑料取；主浇道出口端应有圆角，圆角半径R约为mm或0.125倍的出口端直径；主浇道表壁的表面粗糙度应小于Ra0um或高于；主流道长度应尽量短，一般小于或等于60mm；主流道进口端与喷嘴头部接触处应做成凹下的球面，以便与喷嘴头部的球面半径匹配，否则容易造成溢料，给推卸浇口凝料造成困难，通常要求主流道进口端凹下的球面半径要比喷嘴球面半径大mm，凹下深度约为mm。由于注射成型时主流道要与高温塑料熔料和注射机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般都不将主流道直接开在定模上，而是单独将它开设在一个镶套里，再将此嵌套嵌入定模里，该嵌套称为

51、主流衬套，采用主流衬套后，不仅对主流道的加工带来很大方便，而且在主流道损坏后也便于修模或更换。如图5-1所示，这样主流道衬套可用更优质的钢材如T8加工和热处理，使质量提高，成本降低。由注射机的喷嘴孔直径为5mm，这里取=5+1=6mm，由喷嘴圆弧半径为18mm，这里取SR=18+2=20mm，为了便于脱模取a=，也就是每个边与竖直方向成的夹角。主流道的外形尺寸：， ， ， b=mm，取b=0.5mm R=0.4mm 5.2 分流道设计分流道设计要点：分流道长度应保证型腔合理布局，并有足够强度去除浇口方便的前提下尽量取短；分流道应平直，尽量避免弯曲拐角，转换方向应圆滑平稳；多型腔时，各型腔的分浇

52、道距离尽量一致，分浇道截面应等于或大于各进料口各截面之和；分流道截面大小及形状应按塑料性能，塑件体积，壁厚，形状复杂程度而定，一般分流道为进料口截面1.5倍，截面常采用梯形，槽宽为槽身的1.5-2倍，槽深按塑件大小而定；多型腔时应合理分布分浇道；分流道表壁粗糙度不宜太小，以免将冷料带入模腔，一般达到即可；当分流道较长时，其末端应有冷料穴。分流道的断面形状尺寸：分流道截面的大小，决定于满足良好的压力传递和合理的填充时间等（既阻力小，温度降低小），圆形分流道的比表面积小（表面积与其体积之比值称比表面积），热量不容易散失，阻力也小，但流道加工较难，且安装后不容易保证对中。梯形分流道的热量损失和阻力也

53、不太大，并且加工方便。半圆形分流道的比表面积大，矩形分流道的比表面积也大。这里综合考虑到塑料制件的体积较大，对分流道的要求是尽量做到比表面积小，且要有较好的加工工艺性，所以这里选取梯形分流道，并开设在动模一侧。分流道的尺寸视制品大小、塑料品种、注射速率、以及流道长度而定。实践证明圆形截面的流道是最好的，而恰好能容纳一个所需直径整圆的梯形的截面，当其侧边与垂直于分型面的方向成的夹角时，其流动性和传热性和圆形截面流道一样好。因为梯形分流道的比表面积和圆形分流道的相近，故可以先选定圆形分流道的直径，然后在把直径转换成相等的梯形分流道尺寸。本模具采用梯形浇道，这里免去计算，直接参照塑料模具设计手册15

54、6页表5.5常用浇道尺寸系列如下：表5.1常用浇道尺寸梯形截面浇道 L46(7)8(9)1012H34(5)5.5(6)78注:1.括号尺寸一般不用. 2.H=L，R一般取13mm本模具梯形分浇道截面尺寸取L=12mm，H=8mm，R=2mm，单侧斜边与垂直于分型面的方向的夹角取。5.3 浇口设计5.3.1浇口的作用浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注射模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑料进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口设计与塑料制品形状、塑料制品断面尺寸、模具结构、注

55、射工艺参数（压力等）及塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显。 塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。5.3.2浇口设计的基本要点1） 尽量缩短流动距离 浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体，这对大型塑件更为重要。2） 浇口应设在塑件制品断面较厚的部位 当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，以

56、致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。另外从补缩的角度考虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开设在薄壁处，则厚壁处极易因液态体积收缩得不到收缩而形成表面凹陷或真空泡。因此为保证塑料熔体的充分流动性，也为了有利于压力有效地传递和比较容易进行因液态体积收缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。3） 必须尽量减少或避免熔接痕 由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑料充填型腔时造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤为严重。有时为了增加熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形

57、成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可以避免熔接痕的产生，有时为了增加熔体汇合处的溶接牢度，可以在溶接处外侧设一冷料穴，使前锋冷料引如其内，以提高熔接强度。在选择浇口位置时，还应考虑熔接的方位对塑件质量及强度的不同影响。4） 应有利于型腔中气体的排除 要避免从容易造成气体滞留的方向开设浇口。如果这一要求不能充分满足，在塑件上不是出现缺料、气泡就是出现焦斑。同时熔体充填时也不顺畅，虽然有时可用排气系统来解决，但在选择浇口位置时应先行加以考虑。5） 考虑分子定向影响 充填模具型腔期间，热塑性塑料会在流动方向

58、上2呈现一定的分子取向，这将影响塑件的性能。对某一塑件而言，垂直流向和平行于流向的强度、应力开裂倾向等都是有差别的，一般在垂直于流向的方位上强度降低，容易产生应力开裂。6） 避免产生喷射和蠕动（蛇形流） 塑料熔体的流动主要受塑件的形状和尺寸以及浇口的位置和尺寸的支配，良好的流动将保证模具型腔的均匀充填并防止分层。塑料溅射进入型腔可能增加表面缺陷、流线、熔体破裂及气，如果通过一个狭窄的浇口充填一个相对较大的型腔，这种流动影响便可能出现。特别是在使用低粘度塑料熔体时更应注意。通过扩大尺寸或采用冲击型浇口（使料流直接流向型腔壁或粗大型芯），可以防止喷射和蠕动。7） 浇口与塑件连接得部位应成R0.5的

59、圆角或0.545的倒角；浇口和流道连接的部位一般斜度为3045，并以R1R2的圆弧和流道底面相连接。5.3.3浇口的类型浇口的形式多种多样，但常用的浇口有如下11种：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。本次设计采用侧浇口形式。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一半开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝（也有半圆型的注入口）。这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据素件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的浇口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且对于各种塑料的成型适应型较强，这些都是本次设计采用侧浇口的主要原因；但侧浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑料排气不便。这次设计的塑件允许存在熔接痕，且型腔不深，故可采用。 侧浇口的尺寸按经验公式计算如下：b（0.60.9）30tb3式中b侧浇口的宽度（mm）A塑件的外侧表面积（mm）t侧浇口的厚度（mm）把 A5702+8452+31122=3574 mm代入式中得b1.6 mm b取1.8 mm 则 t=0.6 mm 。浇口是分流道与塑件之间的狭窄部分，。它能使分流道输送来的熔融塑料的流速产生加速度，形成理想的流态，顺序的迅速地充满型腔，同