笔筒抽屉注射模实体设计及数控加工（全套设计含CAD图纸、说明书、三维图纸）

毕业论文(设计)任务书论文(设计)题 目 笔筒抽屉注塑模具设计工程 院(系) 专业 级学生姓名指导教师 职务起讫日期设计地点发任务书日期： 1毕业论文（设计）任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求）设计题目： 注塑模具设计设计依据：1 、生产纲领：大批量生产2、零件图3、国家有关注射模具设计标准。设计要求：（一）注射模实体设计（1） 、分析塑件图工艺性和工艺条件 首先了解塑件的用途、使用情况及工作要求，对于塑件图上提出的塑件形状、尺寸精度、表面粗糙度等工艺分析，即从成型工艺、塑件的设计原则、模具结构合理性等方面进行综合分析。（2） 、确定塑件成型工艺及设备1)确定成型工艺条件，包括注射温度、模具和冷却介质的温度、注射速度和注射循环周期等。2)根据塑件形状尺寸，估算塑件体积和重量。确定型腔数。3）选择设备型号规格，并校核与模具有关的技术参数，包括额定注射量，注射压力、锁模力、最大、最小模厚、开模行程、推出装置及装模部分的尺寸（模板尺寸、拉杆空间、定位孔直径、喷嘴定位半径等） 。（3）确定模具总体结构方案1） 选择成型位置、确定分型面、脱模方式、侧孔、侧凹的成型方法、浇注系统形式、浇口开设位置等。22） 选择合适的标准模架，确定模具成型零件的材料和加工方法。3） 通常需构思几种模具结构方案，采用容易制造、便于操作、确保成型塑件质量的模具结构。（4）绘制模具装配图（5）对模具各部分进行受力分析 对模具进行必要的强度及刚度计算，对于薄弱部分在结构上进行加强。（6）成型零件成型尺寸的计算。（7）加工零件工作图的绘制。（8）完成二维模具结构总体设计。（二）用 CAD/CAM 软件进行模具构件的三 D 造型，并演示其加工过程。1用三维 CAD 软件（Pro-E、Caxa 等）构建三维曲面或实体模型要求：所构建的模型直接决定能否加工，并决定了型腔质量，故要求所构建的模型美观、无错误。2 所构建的模型正确分模3 CAM 软件（MasterCam、Caxa 等）对上下模型腔进行铣削模拟加工，生成刀具路径。需确保所生成的刀具路径能完善地加工出上下模腔，不允许有粗劣的刀路；保证加工过程中不产生过切或切不到的现象；避免刀具和工件的干涉。要求：（1）较好地构建加工辅助线、面（2）确定合理的粗、精加工工序数，（3）对每道加工工序，正确地选择加工方法，并正确地选择刀具和加工参数，3如刀具半径、主轴转速、进给速度、切削深度、走刀刀距、走刀方向等。（4）查看刀具路径，能从中发现三维造型或加工中的错误，并进行修正。4对所生成的刀具路径进行模拟仿真。4 对刀具路径进行后置处理，生成 NC 文件。45图纸内容及张数零件图 1 张模具总体装配图 1 张凹凸模零件图 1 张非标准零件图 若干张补充零件加工图 若干张实物内容及要求6其 他1、设计说明书 1 份 6000 字左右2、外文资料译文 1 份7参考文献8主要参考文献：1.注塑模具设计与制造实用技术 王树勋 主编 西安电子科技长出版社 2001.32.实用模具设计与制造手册 叶伟昌 主编 北京：机械工业出版社出版，1999.53. 塑料成型加工与模具 黄虹 主编 化学工业出版社4. 塑料挤塑模与注射模优化设计 李远波 主编1、 塑料模具设计 机械工业出版社2、 模具标准应用手册 机械工业出版社3、 实用塑料注射模设计与制造 机械工业出版社5、 注射成型模具设计 108 例 中国轻工业出版社6、 机械零件设计手册 冶金工业出版社8、 模具技术 上海交通大学出版社9、 Pro-E 模具设计与数控加工 易际明等编著 清华大学出版社10、 CAXA 数控机床操作机仿真试训教程 北京航空航天大学出版社 11、 CAXA 实体设计 北京航空航天大学出版社9毕业论文（设计）进度计划起讫日期 工 作 内 容 备注4.305.3 确定模具总体结构方案5.4 5.17 绘制模具装配图5.185.21 零 件 图5.225.28 用 Pro-E 等 构 建 三 维 实 体 模 型 和 模 拟 加工5.296.4 写 毕 业 设 计 抽屉注塑模具设计大纲第 1 章绪论1、1、1 何谓注塑成型所谓注塑成型（Injection Molding）是指，将已加热融化的材料喷射注入到模具内，经由冷却与固化后，得到成形品的方法。适用于量产与形状复杂产品等成形加工领域。1、1 、2 注塑成型机 注塑成型机可区分为合模装置与注射装置。合模装置是开闭模具以执行脱模（eject）作业。注射装置是将树脂予以加热融化後再射入模具内。1、1、3 模具所谓模具（Mold）是指，为了将材料树脂做成某种形状，而用来承接射出注入树脂的金属制模型。已溶解的材料是从浇口进入模具内，再经由流道与流道口填充到模槽内。接下来则经由冷却工程与开模成型机脱模杆上的模具脱模板，推顶出成形品。1、1、4 成形品成形品是由流入融化树脂的浇口、导入模槽的流道与产品部份所构成。1、1、5 使用回料成形品中的浇口与流道并不属于产品。因此该部分往往被废弃，甚至粉碎后再度用作成形专用材料，这就称为回料。回料不能单独作为成形专用材使用，通常都是配合造粒才能予以使用。由于会经过成形工程，因此可让树脂做出各种特性的变化。回料之配方比例的上限为 30左右，若配方比例过高就有可能会损害到树脂的原有性质。1、1、6 成形条件所谓成形条件是指，为了获得所需的成形品，而利用成型机的汽缸温度、射出速度、模具温度等组合成无数个设定条件。由于可获得的成形品外观、尺寸、机械物性会因成形条件而异，因此要找出最佳的成形条件，就必须仰赖熟练的技术与经验。1、2CAD/CAM 的技术现状经过四十多年的发展，CAD/CAM 技术有了长足的进步。现在 CAD/CAM主要运行在工作站或微机平台上。工作站虽然性能优越，图形处理速度快，但价格却十分昂贵，这在一定程度上限制了 CAD/CAM 技术的推广。随着 Pentium 芯片和 WindowsNT 操作系统的出现并流行，以前只能运行在工作站上的 CAD/CAM 软件现在也可以运行在微机上。由于微机的价格远远比工作站低，性能也不比中低档工作站逊色多少，并且windowsNT 操作系统的安全性与 DOS、Windows3.x 、Windows95/98等操作系统相比有了很大提高。所以，微机平台为普及 CAD 应用创造了绝好的条件。在此基础上，CAD/CAM 软件厂商展开了新一轮的竞争。一方面工作站上著名的 CAD/CAM 的软件（如 UG、CATIA ）全功能地移植到微机平台，使微机完全对等地实现了工作站环境的处理能力；另一方面 CAD/CAM 软件打破了原有 Unix 环境的桎梏，在 Windows 平台上全面拓展。Pentium 以上处理器和 NT 环境已经或者正在成为 CAD/CAM软件运行和应用的主流平台。当今 CAD/CAM 软件动态如下 :(6) 一、使用微机作为开发和应用平台微机平台的 CAD/CAM 软件的特点是:1.采用 Windows 环境采用 WindowsNT 操作系统是新一代推出的微机 CAD/CAM 软件的共同特点。现在，个人计算机已经具备了与中低档工作站竞争的实力，再加上其价格低廉，使得普及 CAD 应用成为可能。Windows平台上的新一代 CAD/CAM 软件基本上都采用典型的 Windows 界面和操作规范，同时由于 DDE 和 OLE 技术的广泛应用，这些CAD/CAM 软件可以与 Windows 平台的其他软件进行动态数据交换，也可以在不退出 CAD/CAM 软件的前提下嵌入（或链接）其他应用程序的对象。2.采用 COM 技术COM(ComponentObjectModel)是国际上为提高软件稳定性和开发效率而引入的重要技术。现今推出的 Windows 平台的 CAD/CAM 软件都或多或少地应用了 COM 技术。通过使用现成的组件，软件开发商可以避免软件开发中许多烦琐和困难的基础部分，从而可以从极高的起点出发，大大缩短 CAD 软件上市周期，这样容易取得竞争优势。同时，由于采用面向对象技术，使得微机 CAD 软件的可维护性和可扩展性得以增强。3.吸收 Unix 平台软件的优点新一代微机平台 CAD 软件充分吸取 Unix 工作站软件的精华。诸如参数驱动、特征造型、动态导航、二维与三维双向相关、STEP 标准和动态图形显示等这些比较好的特点已经被微机平台软件全部吸收。二、PDM 技术的实施随着 CAD 技术的推广，原有的技术管理系统面临着巨大的挑战。在采用计算机辅助设计以前，产品的设计、工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸、技术文档、工艺卡片、生产单、更改单、采购单、成本核算单和材料清单等均由人工编写、审批、归类、分发和存档，所有的资料均通过技术资料室进行统一管理。自从采用计算机技术之后，上述与产品有关的信息都变成了电子信息。简单地采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法往往不能从根本上解决先进的设计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾。要解决这个矛盾，必须采用 PDM 技术。PDM（产品数据管理）是从管理 CAD/CAM 系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件。它管理的是产品整个生命周期内的全部数据。工程技术人员根据市场需求设计的产品图纸和编写的工艺文档仅仅是产品数据中的一部分。PDM 系统除了要管理上述数据外，还要对相关的市场需求、分析、设计与制造过程中的全部更改历程、用户使用说明及售后服务等数据进行统一有效的管理。由此可见，PDM 系统管理的产品信息将涉及到企业的产品设计、工艺、制造、经营和服务等部门。因此，PDM 系统的实施具有涉及面广、信息工作量大等特点。实施 PDM 技术可以实现并行工程，提高产品设计效率，支持全面质量管理，实现人、过程、技术三者的平衡。因此它可以为企业带来巨大收益。PDM 技术实施与 CAD/CAM 技术的实施不一样，前者调整的是企业的管理模式。将原来的人工管理方式转变为 PDM 的计算机管理模式，既要兼顾原有的管理习惯，又要考虑信息集成的要求。由于企业技术环境、管理水平、企业文化等方面的差异，每个企业的 PDM 实施过程都不会相同。只有对企业的计算机环境、企业过程以及 PDM 的总体目标有了充分的理解后，全面地分析企业对 PDM 产品的详细需求，才能选出最适合本企业发展的 PDM 产品和解决方案。目前国际主流的 PDM 产品有 UG 的 IMAN，SDRC 的 Metaphase 等软件，国内 PDM 产品有高华 PDM，华中 PDM 等。第 2 章 CAD/CAM 软件简介21PRO/E 简介Pro/Engineer 包括三维实体造型、装配模拟、加工仿真 NC 自动编程，钣金设计、电路布线、装配管路设计等专有模块，ID 反求工程，铈并行工程等先进的设计方法和模式。其主要特点是参数化的特征造型；统一的能使各模块集成起来的数据库；设计修改的关联性，即一处修改，别的模块中相应图形或数据也会自动更新。它的性能优良、功能强大，是一套可以应用于工业设计、机械设计、功能仿真、制造和管理等众多领域的工程自动化软件包。Pro/Engineer 自 1988 年问世以来，10 多年来已成为全世界最普及的 3DCAD/CAM 系统。Pro/Engineer 在今日俨然已成为 3DCAD/CAM 系统的标准软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具、等各行业。Pro/Engineer可谓是全方位的 3D 产品开发软件，集成了零件设计、产品装配、模具开发、NC 加工、钣金件设计、铸造设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构模拟、应力分析、产品数据管理于一体，其模块众多。Pro/Engineer 是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。21 AUTOCAD 的简介20 世纪 60 年代初，由美国学者首先提出 CAD 的概念。CAD（Computer Aided Design）是“计算机辅助设计”这三个词的英文缩写。30 多年来，CAD 技术飞速发展，其内涵也有了充实和延伸，它与 CG（Computer Graphics 计算机图形学）相结合形成了一门新学科。计算机绘图是由计算机及图形输入/输出设备实现图形显示及绘图输出，它是图形学、计算学和计算机科学的三者结合的结晶，是CAD/CAM 的基础之一。计算机辅助设计是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，按照设计师的意图进行分析和计算，作出判断和选择，最后得到满意的设计效果和生产图纸，大大地提高提高了设计效率。第 3 章模型的设计3D 模型的建立零件模具的设计第 4 章 模型的仿真加工第 5 章 零件材料的选择及材料性能51 制品的材料选择依据51 1 PS 聚苯乙烯化学和物理特性： 大多数商业用的 PS 都是透明的、非晶体材料。PS 具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。它能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。典型的收缩率在0.40.7%之间。 注塑模工艺条件 干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80C、23 小时。熔化温度：180280C 。对于阻燃型材料其上限为 250C。模具温度：4050C 。注射压力：200600bar。注射速度：建议使用快速的注射速度。流道和浇口：可以使用所有常规类型的浇口。典型用途： 产品包装，家庭用品（餐具、托盘等） ，电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等） 。51 2 PS 主要技术指标如下表：密度（g/cm） 1.051.08 抗拉屈服强度(Mpa) 4256比容(cm/g) 092 拉伸弹性模量(Mpa)吸水率 24h(%) 0.030.10 冲击强度 无缺口收缩率(%) 0.40.7 kj/m 缺口熔点( ) 180280(230) 弯曲强度(Mpa)硬度(HB)热变形温度()体积电阻率5、2 分析计算：在 PRO/E 中可以分析得到:体积 = 1.0808451e+05 毫米3曲面面积 = 1.3020789e+05 毫米2密度 = 1.0500000e-03 克 / 毫米3质量 = 1.1348874e+02 克 根据_PART 坐标边框确定重心:X Y Z -1.8645351e-03 1.7856011e+01 7.9160117e+00 毫米相对于_PART 坐标系边框之惯性. (克 * 毫米2)惯性张量Ixx Ixy Ixz 6.4489761e+05 0.0000000e+00 1.8113848e+01Iyx Iyy Iyz 0.0000000e+00 8.3525619e+05 -1.5908008e+04Izx Izy Izz 1.8113848e+01 -1.5908008e+04 3.3634826e+05重心的惯性(相对_PART 坐标系边框) (克 * 毫米2)惯性张量Ixx Ixy Ixz 6.0160161e+05 -3.5702160e+00 1.6438790e+01Iyx Iyy Iyz -3.5702160e+00 8.2814462e+05 1.3344275e+02Izx Izy Izz 1.6438790e+01 1.3344275e+02 3.0016384e+05主惯性力矩 (克 * 毫米2)I1 I2 I3 3.0016381e+05 6.0160161e+05 8.2814465e+05从_PART 定位至主轴的旋转矩阵:-0.00005 1.00000 -0.00002-0.00025 0.00002 1.000001.00000 0.00005 0.00025从_PART 定位至主轴的旋转角( 度):相对 x y z 的夹角 -89.986 0.000 -90.003 相对主轴的回旋半径：R1 R2 R3 5.1428372e+01 7.2807835e+01 8.5423374e+01 毫米208*156*52-13第 6 章 塑料注射成型模具的设计6、1 注射机类型的选择根据产品的注射形式和最大注射量等要求，选用卧式注射机型号 SZ160/1000 拉杆内间距(mm) 360*260结构型式 卧式 移模行程(mm) 280理论注射容量(cm) 179 最大模具厚度(mm) 360螺杆直径(mm) 44 最小模具厚度(mm) 170注射压力(Mpa) 150 锁模形式 液压注射速率(g/s) 110 模具定位孔直径(mm) 125塑化能力(g/s) 10.5 喷嘴球半径(mm) SR10螺杆转速(r/min) 10150 喷嘴口孔径(mm)锁模力(KN) 10006、2 注射机有关工艺参数的校核6、2 、1 注射量的校核据式 注件 V8.0式中： 塑件与浇注系统的体积（ ）件 3cm注射机的注射量（ ）注 30.8最大注射容量的利用系数08V V注 件08V =0。8*179=143.2cm注 3巳知：产品 V =113.5 cm件 3符合条件。6、2 、2 锁模压力的校核锁模力是在成型时锁紧模具的最大力，用于实现动、定模紧密闭合保证塑料制品的尺寸精度，尽量减少分型面处的溢边（或毛边）厚度和确保操作者的人身安全。因此，成型时高压熔融塑料在分型面上显现的涨力（或称推力）应小于锁模力。/1000(KN) 4155 mKAPF锁式中: 注射机的额定锁模力（KN）锁A 制品和分流道在分型面上的投影面积（ ）2cm型腔的平均压力（Mpa） ，PS 等薄壁类容器制品一般取mP30MpaK安全系数，通常取 K=1.11.2已知：K=1.1， 模型的投影面积 = 29252.9MpaPm30 2mK A/1000=1.1*30* 29252.9/1000=960.382KN 1000KNmP 满足要求。6、2、3 注射压力的校核注射压力是成型时柱塞或螺杆施于料筒内熔融塑料上的压力。常取70150Mpa。注成 P式中 塑件成型所需要的注射压力（Mpa） ，一般取 100Mpa成所选注射机的额定注射压力（Mpa）注P已知 ；P =132MpaMpa10成 注故满足要求6、2 、4 注射速率注射速率即注射过程中每秒钟通过喷嘴的塑料容量。常取 3358 mm/s.6、2 、5 模具闭合厚度的校核模具闭合时的厚度在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其关系按下式校核HminH mH max式中 Hmin注射机允许的最小模具厚度（mm）Hm模具闭合厚度（mm）Hmax注射机允许的最大模具厚度（mm）已知：H = 170mm H =mm H =360mmminmmax所以满足要求第 7 章 成型零件的设计7、1 型腔分型面的设计a 分型面的位置要不影响制品的精度和外观b 尽量简单，避免采用复杂形状，使模具制造增加困难c 要尽量有利于塑料制品的脱模和抽芯d 有利于浇注系统的合理设置e 尽可能与料流末端重合，以利于系统排气按以上原则选取。7.2 排气槽的设计该注射模属于中小型模具，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，已能满足要求，故不再考虑排气槽。73 成型零件的设计7、3、1 凹模的结构设计考虑到注塑零件的结构和模具的加工，凹模结构采用整体式，其特点是牢固，不易变形。7、3、2 型芯结构设计主型芯采用局部嵌入固定。其特点是节约模具钢的便于加工。7、3、3 成型零件工件尺寸7、3、3、1 型腔与型芯的尺寸计算（1）型腔内径尺寸计算Dm=(D+DQ-3/4* ) (mm) zDm型腔内径 （mm）D制品的最大尺寸（ mm）Q塑料平均收缩率（） 取 0.5 % 制品公差 3/4系数，可随制品精度变化。一般取 0.50.8 之间。若制品偏差大则取小值，若制品偏差小则取大值模具制造公差，一般取 (1/61/4) z零件的长度最大尺寸为 D =208mm，取 9 级精度，查得 =0.115,则1 D =(207+207*0.005- *0.115) =208.124 mm1M4325.025.0零件的宽度最大尺寸 D =156mm，同样查得 =0.100,则2 D =（154+154*0.005- *0.100） =154.855 mm2M4325.025.0(2)型芯径向尺寸的计算模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定的,与型腔径向尺寸的计算原理一样,分为两个部分来计算:dm= mmZQD341式中: dm型芯外径尺寸(mm)D1制品内径最小尺寸(mm)其余的符号含义同型腔计算公式零件内径长度最大尺寸 d =197mm, =0.1151d =(197+197*0.005+ *0.115) = 198.060 mm1m4325.025.0零件内径宽度最大尺寸 d =147mm， =0.100mm2d =(147+147*0.005+ *0.100) =147.810 mm2m4325.025.0（3）型腔深度尺寸计算模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所决定的，设制品高度名义尺寸为最大尺寸，其公差 为负偏差。型腔深度名义尺寸为最小尺寸，其公差为正偏差+ 。zHM= (mm)ZQh321H 型腔深度尺寸（mm）h1制品高度最大尺寸(mm)最大尺寸 h1=52mm, =0.074H =(52+52*0.005+ *0.074) = 52.310 mmM3225.025.0（4）型芯高度尺寸计算模具型芯的高度尺寸是由制品的深度尺寸决定的，假设制品深度尺寸H1 为最小尺寸，其公差为正偏差+，型芯高度尺寸为最大尺寸，其公差为负偏差- 。根据有关的经验公式：zhM= (mm) 0132ZQHhM型芯高度尺寸(mm)H1制品深度最小尺寸(mm)其余公式中字母的含义同前面的含义深度最小尺寸 H =48.5mm, =0.0431h =(48.5+48.5*0.005+ *0.043) =48.772 mmM3225.025.0（5）型腔壁厚与底板厚计算注射成型模型壁厚得确定满足模具刚度好、强度大和结构轻巧、操作方便等要求。在塑料注射充型过程中，塑料模具型腔受到熔体的高压作用，故应有足够的强度、刚度。否则可能因为刚度不足而产生塑料制件变形损坏，也可能会弯曲变形而导致溢料和飞边，降低塑料的尺寸精度，并影响塑料制品的脱模。从刚度计算一般要考虑下面几个因素：a. 使型腔不发生溢料，ABS 不溢料的最大间隙为 0.05。b. 保证制品的顺利脱模，为此，要求型腔允许的弹性变形量小于制品冷却固化收缩量。c. 保证制品达到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求比较高的精度，这就要求模具型腔有很好的刚度。经验数据A、矩形型腔侧壁厚度的确定。侧壁厚度一般取制品长度 （长的边长）或直径 D 的 0.20.5 倍。当1L型腔为整体式， 100mm,需要乘以 0.850.9。在 p49Mpa 时，1mS72.01因此S=0.2*208*0.9+17=58.6mm取侧壁厚度 60mm 就满足要求。B、矩形型腔底板厚度的确定因为 p49Mpa, L 1.5b查表可得 S =0.08*156=0.08*156=12.3mmh取底板厚度 15mm 就满足要求。7、4 塑件脱模机构的设计由于改塑件脱模阻力不大，而顶杆加工简单、更换方便、脱模效果好，因此选用顶杆脱模机构。而中间的部分采用推管机构。推杆位置的设置采取了以下的原则：a 推杆设在脱模阻力大的地方b 推杆位置均匀分布c 推杆设在塑料制品强度刚度大的地方d 推杆直径应满足相应的刚度、强度条件，在满足条件的前提下，应尽量选用直径较大的推杆。本次设计的零件，所以推杆直径取得比较小，为了达到强度刚度要求设置了较多的推杆。7、4 脱模力计算矩环形薄壁制品 s/d 0.05 F （N） AktgfSEQl1.0)1(cos22r型芯平均半径 （m）S制品壁厚 （m）E塑料弹性模量 （Mpa） Q塑料平均收缩率 （%）l制品对型芯的包容长度 （m）f制品与型芯静摩擦系数 f=0.10.2脱模斜度 （ ） 取 1 om塑料的泊松比 m=0.380.42 k 系数 k =2 /(cos +2 cos )1 122k 系数 k =1+fsin cos 12 2A盲孔制品型芯在脱模方向投影面积 （m ）2已知 ， ，S3105.MpaE3108.05.Q， ， ， ，l2.f2k43、29.mAF= +0.1*0.029=6052N1*)43.0( )12.0(cos51*8.05.*9tg7、5 侧向分型与抽芯机构设计本次设计有一个侧向型芯。所以使用外侧抽芯。（1）斜导柱 斜导柱直径 d 与导柱孔应保持 0.51mm 的间隙。（2）导柱的角度 本设计 =18，楔紧块角度为 20。（3）抽心距的计算 通常抽心距等于侧芯深度加 25mmS=13+4=17mm(4)斜导柱工作部分长度L =S/sin18 =5640开模行程H=Sctg18 =530(5)抽拔力的计算F1=lhp(fcos-sin)式中 l活动侧芯被塑料包紧的断面周长(m);h成型芯部分的深度(m);p制品对侧心的压力,一般取 812Mpa;f塑料对钢的摩擦系数,常用 f=0.10.2;侧芯的脱模斜度,常取 =12。已知 l=132mm,h=13mm,p=10Mpa,f=0.2, =1F1=0.1320.01310106(0.2cos1-sin1)=3132N（6）斜导柱所受弯曲力的计算P=/cosP弯曲力Q抽拔阻力(与抽拔力大小相等,方向相反)斜导柱的倾斜角P=3132/cos18=3293N（7）斜导柱直径的计算d= 31.0弯pl式中 p最大弯曲力；l斜导柱有效工作长度； 弯 弯曲许用应力，对碳钢可取 137Mpad=23.79mm取标准斜导柱的公称直径为 25。第 8 章 浇注系统的设计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。浇注系统设计好坏对制品性能，外观和成型难易程度影响颇大。根据注塑件的要求及模具的结构等方面来考虑选择浇注系统。设计原则（1）能顺利地引导熔融塑料充满型腔，不产生涡流，又有利于型腔内气体的排出。（2）在保证成型和排气良好的前提下，选取短流程，少弯折，以减小压力损失，缩短填充时间。（3）尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯位移或变形。（4）浇口料容易清除，整修方便，无损制品的外观和使用。（5）浇注系统流程较长或需要开设两面个以上浇口时，由于浇注系统的不均匀收缩导致制品变形，应设法防止。（6）在一模多腔时，应使各腔同步连续充浇，以保证各个制品一致性。（7）合理设置冷料井、溢料槽，使冷料不得直接进入弄腔及减小毛边的负作用。（8）在保证制品质量良好的条件下，浇注系统的断面和长度应尽量取小值，以减小对塑料的占用量，从而减小回收料。8、1 主流道的设计断面形式:截面形状采取圆形，这种形状热量损失小，流动阻力小，效果最佳，但加工较难。注射机的喷嘴头部与主流道衬套的凹下的球面半径 R 相接触，二者必须匹配，无漏料。一般要求主衬套球面半径 R 比喷嘴球面半径大12mm，主流道进口直径 d 比注射机喷嘴出口直径 d 应大 0.51mm.其1作用：一是补偿喷嘴与浇注道的对口误差；二是使喷嘴与主衬套球面配合良好。为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，其半锥角a=24，表面粗糙度应有 Ra=0.8 以上。主流道出口应做成圆角，圆角半径 r=0.30.5mm 或 r=d /8.为减少压力损失，主流道长度尽可能短些，2常取 L 60mm。喷嘴球面半径为 10mm （见上注射机技术参数）主衬套球面半径 R 取 12mm主流道进口直径 d 取 4.5mm1主流道出口直径 d 取 6mm2半锥角 a=3主流道长度 L 取 45mm8、2 浇口的设计取用直接浇口,直接浇口是直接和主流道连接，由主流道直接进料。它可以做成顶浇口和中心浇口。由于浇口尺寸大，熔体压力损失小，流动阻力小，进料快，容易成型，适用于任何塑料，常用于成型单腔模，大而深的壳型制品。因为流程短，压力传递好。熔体从上端流向分型面（低端） ，故有利于排气和消除接痕。直接浇口进、出口端直径 d 、d 可以由主浇道的尺寸决定，它12第 9 章塑料温控系统设计在注射工艺过程中，模具的温度直接影响着制品质量和注射周期，各种塑料的性能、成型工艺要求的不同相应的模具对温度的要求也不同，PS 在注射成型进所需要的模具温度为 4060，对于任何塑料制品，模具的温度的波动较大都是不利的，过高的模具温度会使塑料制品在冷却脱模后发生变形，延长冷却时间降低生产率，为了避免这种现象的发生，就必须采取模具温度调节系统。塑料传给模具的热量：Q=n m C (T1-T2)式中: Q单位时间内塑料传给模具的热量 KJ/h;n每小注射的次数;m每次注射的塑料量,包括浇江系统(kg);C塑料的比热容（J/kg） ；T1熔融塑料进入模腔的温度（） ；T2制品脱模温度（） ；选定注射机每小时注射的次数为 50，则根据以上公式：PS 的 C=1340（J/ kg）;已知 m=0.16, T1=180, T2=60,选定注射机的每小时注射的次数为 50，则根据以上的公式，得Q=500.161340(180-60)=1.30106 (KJ/h)冷却时所需要的冷却水量 )(431TQM式中： M1通过模具的冷却水的质量(kg)；T3出水温度（） ；T4进水温度（） ；导热系数（J/m）;由由4表 8-26，查得 =452（J/m）所以有冷却水的质量：M1= kg2486350.6根据冷却水处于湍流状态下的流速 v 与水管道直径 d 的关系，确定模具冷却水道直径 d:d= v/10413式中：M 1冷却水的质量(Kg);v管道内冷却水的流速，一般取 0.82.5m/s;水的密度(Kg/m 3)。根据以上公式： md2.14)02/(486103取冷却水管道的直径为 14mm.冷却管道总传热面积计算公式： TRMA1式中：R冷却管道壁与冷却介质间的传热系数（J/m 2）（J/m 2）2.08.47dvff与冷却介质有关的物理系数，查表 8-294 得，f=7.98T 模具温度与冷却介质之间的平均温度；其余符号意义同上2363 62.08.1751.80649.74mAR其中 T=（60+40）/2=50冷却管道的孔数：n= dLA式中 A冷却装置总的传热面积（m 2）;d冷却水管管道直径（m）;L冷却管道的长度（m） 。则 08.1201473.033n所以，冷却水道的孔数在动、定模板之中各取一个就可以达到冷却的要求。由于 PS 是要求模温较低的塑料，不断注入的熔融塑料使模温能够达到PS 注射成型所需的模温，所以不必考虑需要加热提升温度的。第 10 章 标准模架的选择本次设计选用的标准模架型号是：A 50050042Z GB/T12556.1902 3A 品种（基本型号）500500系列（模板周边尺寸）42规格（基本组合编号）Z 导柱的安装方式3毕业论文(设计)任务书论文(设计)题 目 笔筒抽屉注塑模具设计工程 院(系) 专业 级学生姓名指导教师 职务起讫日期设计地点发任务书日期： 1毕业论文（设计）任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求）设计题目： 注塑模具设计设计依据：1 、生产纲领：大批量生产2、零件图3、国家有关注射模具设计标准。设计要求：（一）注射模实体设计（1） 、分析塑件图工艺性和工艺条件 首先了解塑件的用途、使用情况及工作要求，对于塑件图上提出的塑件形状、尺寸精度、表面粗糙度等工艺分析，即从成型工艺、塑件的设计原则、模具结构合理性等方面进行综合分析。（2） 、确定塑件成型工艺及设备1)确定成型工艺条件，包括注射温度、模具和冷却介质的温度、注射速度和注射循环周期等。2)根据塑件形状尺寸，估算塑件体积和重量。确定型腔数。3）选择设备型号规格，并校核与模具有关的技术参数，包括额定注射量，注射压力、锁模力、最大、最小模厚、开模行程、推出装置及装模部分的尺寸（模板尺寸、拉杆空间、定位孔直径、喷嘴定位半径等） 。（3）确定模具总体结构方案1） 选择成型位置、确定分型面、脱模方式、侧孔、侧凹的成型方法、浇注系统形式、浇口开设位置等。22） 选择合适的标准模架，确定模具成型零件的材料和加工方法。3） 通常需构思几种模具结构方案，采用容易制造、便于操作、确保成型塑件质量的模具结构。（4）绘制模具装配图（5）对模具各部分进行受力分析 对模具进行必要的强度及刚度计算，对于薄弱部分在结构上进行加强。（6）成型零件成型尺寸的计算。（7）加工零件工作图的绘制。（8）完成二维模具结构总体设计。（二）用 CAD/CAM 软件进行模具构件的三 D 造型，并演示其加工过程。1用三维 CAD 软件（Pro-E、Caxa 等）构建三维曲面或实体模型要求：所构建的模型直接决定能否加工，并决定了型腔质量，故要求所构建的模型美观、无错误。2 所构建的模型正确分模3 CAM 软件（MasterCam、Caxa 等）对上下模型腔进行铣削模拟加工，生成刀具路径。需确保所生成的刀具路径能完善地加工出上下模腔，不允许有粗劣的刀路；保证加工过程中不产生过切或切不到的现象；避免刀具和工件的干涉。要求：（1）较好地构建加工辅助线、面（2）确定合理的粗、精加工工序数，（3）对每道加工工序，正确地选择加工方法，并正确地选择刀具和加工参数，3如刀具半径、主轴转速、进给速度、切削深度、走刀刀距、走刀方向等。（4）查看刀具路径，能从中发现三维造型或加工中的错误，并进行修正。4对所生成的刀具路径进行模拟仿真。4 对刀具路径进行后置处理，生成 NC 文件。45图纸内容及张数零件图 1 张模具总体装配图 1 张凹凸模零件图 1 张非标准零件图 若干张补充零件加工图 若干张实物内容及要求6其 他1、设计说明书 1 份 6000 字左右2、外文资料译文 1 份7参考文献8主要参考文献：1.注塑模具设计与制造实用技术 王树勋 主编 西安电子科技长出版社 2001.32.实用模具设计与制造手册 叶伟昌 主编 北京：机械工业出版社出版，1999.53. 塑料成型加工与模具 黄虹 主编 化学工业出版社4. 塑料挤塑模与注射模优化设计 李远波 主编1、 塑料模具设计 机械工业出版社2、 模具标准应用手册 机械工业出版社3、 实用塑料注射模设计与制造 机械工业出版社5、 注射成型模具设计 108 例 中国轻工业出版社6、 机械零件设计手册 冶金工业出版社8、 模具技术 上海交通大学出版社9、 Pro-E 模具设计与数控加工 易际明等编著 清华大学出版社10、 CAXA 数控机床操作机仿真试训教程 北京航空航天大学出版社 11、 CAXA 实体设计 北京航空航天大学出版社9毕业论文（设计）进度计划起讫日期 工 作 内 容 备注4.305.3 确定模具总体结构方案5.4 5.17 绘制模具装配图5.185.21 零 件 图5.225.28 用 Pro-E 等 构 建 三 维 实 体 模 型 和 模 拟 加工5.296.4 写 毕 业 设 计 抽屉注塑模具设计大纲第 1 章绪论1、1、1 何谓注塑成型所谓注塑成型（Injection Molding）是指，将已加热融化的材料喷射注入到模具内，经由冷却与固化后，得到成形品的方法。适用于量产与形状复杂产品等成形加工领域。1、1 、2 注塑成型机 注塑成型机可区分为合模装置与注射装置。合模装置是开闭模具以执行脱模（eject）作业。注射装置是将树脂予以加热融化後再射入模具内。1、1、3 模具所谓模具（Mold）是指，为了将材料树脂做成某种形状，而用来承接射出注入树脂的金属制模型。已溶解的材料是从浇口进入模具内，再经由流道与流道口填充到模槽内。接下来则经由冷却工程与开模成型机脱模杆上的模具脱模板，推顶出成形品。1、1、4 成形品成形品是由流入融化树脂的浇口、导入模槽的流道与产品部份所构成。1、1、5 使用回料成形品中的浇口与流道并不属于产品。因此该部分往往被废弃，甚至粉碎后再度用作成形专用材料，这就称为回料。回料不能单独作为成形专用材使用，通常都是配合造粒才能予以使用。由于会经过成形工程，因此可让树脂做出各种特性的变化。回料之配方比例的上限为 30左右，若配方比例过高就有可能会损害到树脂的原有性质。1、1、6 成形条件所谓成形条件是指，为了获得所需的成形品，而利用成型机的汽缸温度、射出速度、模具温度等组合成无数个设定条件。由于可获得的成形品外观、尺寸、机械物性会因成形条件而异，因此要找出最佳的成形条件，就必须仰赖熟练的技术与经验。1、2CAD/CAM 的技术现状经过四十多年的发展，CAD/CAM 技术有了长足的进步。现在 CAD/CAM主要运行在工作站或微机平台上。工作站虽然性能优越，图形处理速度快，但价格却十分昂贵，这在一定程度上限制了 CAD/CAM 技术的推广。随着 Pentium 芯片和 WindowsNT 操作系统的出现并流行，以前只能运行在工作站上的 CAD/CAM 软件现在也可以运行在微机上。由于微机的价格远远比工作站低，性能也不比中低档工作站逊色多少，并且windowsNT 操作系统的安全性与 DOS、Windows3.x 、Windows95/98等操作系统相比有了很大提高。所以，微机平台为普及 CAD 应用创造了绝好的条件。在此基础上，CAD/CAM 软件厂商展开了新一轮的竞争。一方面工作站上著名的 CAD/CAM 的软件（如 UG、CATIA ）全功能地移植到微机平台，使微机完全对等地实现了工作站环境的处理能力；另一方面 CAD/CAM 软件打破了原有 Unix 环境的桎梏，在 Windows 平台上全面拓展。Pentium 以上处理器和 NT 环境已经或者正在成为 CAD/CAM软件运行和应用的主流平台。当今 CAD/CAM 软件动态如下 :(6) 一、使用微机作为开发和应用平台微机平台的 CAD/CAM 软件的特点是:1.采用 Windows 环境采用 WindowsNT 操作系统是新一代推出的微机 CAD/CAM 软件的共同特点。现在，个人计算机已经具备了与中低档工作站竞争的实力，再加上其价格低廉，使得普及 CAD 应用成为可能。Windows平台上的新一代 CAD/CAM 软件基本上都采用典型的 Windows 界面和操作规范，同时由于 DDE 和 OLE 技术的广泛应用，这些CAD/CAM 软件可以与 Windows 平台的其他软件进行动态数据交换，也可以在不退出 CAD/CAM 软件的前提下嵌入（或链接）其他应用程序的对象。2.采用 COM 技术COM(ComponentObjectModel)是国际上为提高软件稳定性和开发效率而引入的重要技术。现今推出的 Windows 平台的 CAD/CAM 软件都或多或少地应用了 COM 技术。通过使用现成的组件，软件开发商可以避免软件开发中许多烦琐和困难的基础部分，从而可以从极高的起点出发，大大缩短 CAD 软件上市周期，这样容易取得竞争优势。同时，由于采用面向对象技术，使得微机 CAD 软件的可维护性和可扩展性得以增强。3.吸收 Unix 平台软件的优点新一代微机平台 CAD 软件充分吸取 Unix 工作站软件的精华。诸如参数驱动、特征造型、动态导航、二维与三维双向相关、STEP 标准和动态图形显示等这些比较好的特点已经被微机平台软件全部吸收。二、PDM 技术的实施随着 CAD 技术的推广，原有的技术管理系统面临着巨大的挑战。在采用计算机辅助设计以前，产品的设计、工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸、技术文档、工艺卡片、生产单、更改单、采购单、成本核算单和材料清单等均由人工编写、审批、归类、分发和存档，所有的资料均通过技术资料室进行统一管理。自从采用计算机技术之后，上述与产品有关的信息都变成了电子信息。简单地采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法往往不能从根本上解决先进的设计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾。要解决这个矛盾，必须采用 PDM 技术。PDM（产品数据管理）是从管理 CAD/CAM 系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件。它管理的是产品整个生命周期内的全部数据。工程技术人员根据市场需求设计的产品图纸和编写的工艺文档仅仅是产品数据中的一部分。PDM 系统除了要管理上述数据外，还要对相关的市场需求、分析、设计与制造过程中的全部更改历程、用户使用说明及售后服务等数据进行统一有效的管理。由此可见，PDM 系统管理的产品信息将涉及到企业的产品设计、工艺、制造、经营和服务等部门。因此，PDM 系统的实施具有涉及面广、信息工作量大等特点。实施 PDM 技术可以实现并行工程，提高产品设计效率，支持全面质量管理，实现人、过程、技术三者的平衡。因此它可以为企业带来巨大收益。PDM 技术实施与 CAD/CAM 技术的实施不一样，前者调整的是企业的管理模式。将原来的人工管理方式转变为 PDM 的计算机管理模式，既要兼顾原有的管理习惯，又要考虑信息集成的要求。由于企业技术环境、管理水平、企业文化等方面的差异，每个企业的 PDM 实施过程都不会相同。只有对企业的计算机环境、企业过程以及 PDM 的总体目标有了充分的理解后，全面地分析企业对 PDM 产品的详细需求，才能选出最适合本企业发展的 PDM 产品和解决方案。目前国际主流的 PDM 产品有 UG 的 IMAN，SDRC 的 Metaphase 等软件，国内 PDM 产品有高华 PDM，华中 PDM 等。第 2 章 CAD/CAM 软件简介21PRO/E 简介Pro/Engineer 包括三维实体造型、装配模拟、加工仿真 NC 自动编程，钣金设计、电路布线、装配管路设计等专有模块，ID 反求工程，铈并行工程等先进的设计方法和模式。其主要特点是参数化的特征造型；统一的能使各模块集成起来的数据库；设计修改的关联性，即一处修改，别的模块中相应图形或数据也会自动更新。它的性能优良、功能强大，是一套可以应用于工业设计、机械设计、功能仿真、制造和管理等众多领域的工程自动化软件包。Pro/Engineer 自 1988 年问世以来，10 多年来已成为全世界最普及的 3DCAD/CAM 系统。Pro/Engineer 在今日俨然已成为 3DCAD/CAM 系统的标准软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具、等各行业。Pro/Engineer可谓是全方位的 3D 产品开发软件，集成了零件设计、产品装配、模具开发、NC 加工、钣金件设计、铸造设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构模拟、应力分析、产品数据管理于一体，其模块众多。Pro/Engineer 是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。21 AUTOCAD 的简介20 世纪 60 年代初，由美国学者首先提出 CAD 的概念。CAD（Computer Aided Design）是“计算机辅助设计”这三个词的英文缩写。30 多年来，CAD 技术飞速发展，其内涵也有了充实和延伸，它与 CG（Computer Graphics 计算机图形学）相结合形成了一门新学科。计算机绘图是由计算机及图形输入/输出设备实现图形显示及绘图输出，它是图形学、计算学和计算机科学的三者结合的结晶，是CAD/CAM 的基础之一。计算机辅助设计是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，按照设计师的意图进行分析和计算，作出判断和选择，最后得到满意的设计效果和生产图纸，大大地提高提高了设计效率。第 3 章模型的设计3D 模型的建立零件模具的设计第 4 章 模型的仿真加工第 5 章 零件材料的选择及材料性能51 制品的材料选择依据51 1 PS 聚苯乙烯化学和物理特性： 大多数商业用的 PS 都是透明的、非晶体材料。PS 具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。它能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。典型的收缩率在0.40.7%之间。 注塑模工艺条件 干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80C、23 小时。熔化温度：180280C 。对于阻燃型材料其上限为 250C。模具温度：4050C 。注射压力：200600bar。注射速度：建议使用快速的注射速度。流道和浇口：可以使用所有常规类型的浇口。典型用途： 产品包装，家庭用品（餐具、托盘等） ，电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等） 。51 2 PS 主要技术指标如下表：密度（g/cm） 1.051.08 抗拉屈服强度(Mpa) 4256比容(cm/g) 092 拉伸弹性模量(Mpa)吸水率 24h(%) 0.030.10 冲击强度 无缺口收缩率(%) 0.40.7 kj/m 缺口熔点( ) 180280(230) 弯曲强度(Mpa)硬度(HB)热变形温度()体积电阻率5、2 分析计算：在 PRO/E 中可以分析得到:体积 = 1.0808451e+05 毫米3曲面面积 = 1.3020789e+05 毫米2密度 = 1.0500000e-03 克 / 毫米3质量 = 1.1348874e+02 克 根据_PART 坐标边框确定重心:X Y Z -1.8645351e-03 1.7856011e+01 7.9160117e+00 毫米相对于_PART 坐标系边框之惯性. (克 * 毫米2)惯性张量Ixx Ixy Ixz 6.4489761e+05 0.0000000e+00 1.8113848e+01Iyx Iyy Iyz 0.0000000e+00 8.3525619e+05 -1.5908008e+04Izx Izy Izz 1.8113848e+01 -1.5908008e+04 3.3634826e+05重心的惯性(相对_PART 坐标系边框) (克 * 毫米2)惯性张量Ixx Ixy Ixz 6.0160161e+05 -3.5702160e+00 1.6438790e+01Iyx Iyy Iyz -3.5702160e+00 8.2814462e+05 1.3344275e+02Izx Izy Izz 1.6438790e+01 1.3344275e+02 3.0016384e+05主惯性力矩 (克 * 毫米2)I1 I2 I3 3.0016381e+05 6.0160161e+05 8.2814465e+05从_PART 定位至主轴的旋转矩阵:-0.00005 1.00000 -0.00002-0.00025 0.00002 1.000001.00000 0.00005 0.00025从_PART 定位至主轴的旋转角( 度):相对 x y z 的夹角 -89.986 0.000 -90.003 相对主轴的回旋半径：R1 R2 R3 5.1428372e+01 7.2807835e+01 8.5423374e+01 毫米208*156*52-13第 6 章 塑料注射成型模具的设计6、1 注射机类型的选择根据产品的注射形式和最大注射量等要求，选用卧式注射机型号 SZ160/1000 拉杆内间距(mm) 360*260结构型式 卧式 移模行程(mm) 280理论注射容量(cm) 179 最大模具厚度(mm) 360螺杆直径(mm) 44 最小模具厚度(mm) 170注射压力(Mpa) 150 锁模形式 液压注射速率(g/s) 110 模具定位孔直径(mm) 125塑化能力(g/s) 10.5 喷嘴球半径(mm) SR10螺杆转速(r/min) 10150 喷嘴口孔径(mm)锁模力(KN) 10006、2 注射机有关工艺参数的校核6、2 、1 注射量的校核据式 注件 V8.0式中： 塑件与浇注系统的体积（ ）件 3cm注射机的注射量（ ）注 30.8最大注射容量的利用系数08V V注 件08V =0。8*179=143.2cm注 3巳知：产品 V =113.5 cm件 3符合条件。6、2 、2 锁模压力的校核锁模力是在成型时锁紧模具的最大力，用于实现动、定模紧密闭合保证塑料制品的尺寸精度，尽量减少分型面处的溢边（或毛边）厚度和确保操作者的人身安全。因此，成型时高压熔融塑料在分型面上显现的涨力（或称推力）应小于锁模力。/1000(KN) 4155 mKAPF锁式中: 注射机的额定锁模力（KN）锁A 制品和分流道在分型面上的投影面积（ ）2cm型腔的平均压力（Mpa） ，PS 等薄壁类容器制品一般取mP30MpaK安全系数，通常取 K=1.11.2已知：K=1.1， 模型的投影面积 = 29252.9MpaPm30 2mK A/1000=1.1*30* 29252.9/1000=960.382KN 1000KNmP 满足要求。6、2、3 注射压力的校核注射压力是成型时柱塞或螺杆施于料筒内熔融塑料上的压力。常取70150Mpa。注成 P式中 塑件成型所需要的注射压力（Mpa） ，一般取 100Mpa成所选注射机的额定注射压力（Mpa）注P已知 ；P =132MpaMpa10成 注故满足要求6、2 、4 注射速率注射速率即注射过程中每秒钟通过喷嘴的塑料容量。常取 3358 mm/s.6、2 、5 模具闭合厚度的校核模具闭合时的厚度在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其关系按下式校核HminH mH max式中 Hmin注射机允许的最小模具厚度（mm）Hm模具闭合厚度（mm）Hmax注射机允许的最大模具厚度（mm）已知：H = 170mm H =mm H =360mmminmmax所以满足要求第 7 章 成型零件的设计7、1 型腔分型面的设计a 分型面的位置要不影响制品的精度和外观b 尽量简单，避免采用复杂形状，使模具制造增加困难c 要尽量有利于塑料制品的脱模和抽芯d 有利于浇注系统的合理设置e 尽可能与料流末端重合，以利于系统排气按以上原则选取。7.2 排气槽的设计该注射模属于中小型模具，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，已能满足要求，故不再考虑排气槽。73 成型零件的设计7、3、1 凹模的结构设计考虑到注塑零件的结构和模具的加工，凹模结构采用整体式，其特点是牢固，不易变形。7、3、2 型芯结构设计主型芯采用局部嵌入固定。其特点是节约模具钢的便于加工。7、3、3 成型零件工件尺寸7、3、3、1 型腔与型芯的尺寸计算（1）型腔内径尺寸计算Dm=(D+DQ-3/4* ) (mm) zDm型腔内径 （mm）D制品的最大尺寸（ mm）Q塑料平均收缩率（） 取 0.5 % 制品公差 3/4系数，可随制品精度变化。一般取 0.50.8 之间。若制品偏差大则取小值，若制品偏差小则取大值模具制造公差，一般取 (1/61/4) z零件的长度最大尺寸为 D =208mm，取 9 级精度，查得 =0.115,则1 D =(207+207*0.005- *0.115) =208.124 mm1M4325.025.0零件的宽度最大尺寸 D =156mm，同样查得 =0.100,则2 D =（154+154*0.005- *0.100） =154.855 mm2M4325.025.0(2)型芯径向尺寸的计算模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定的,与型腔径向尺寸的计算原理一样,分为两个部分来计算:dm= mmZQD341式中: dm型芯外径尺寸(mm)D1制品内径最小尺寸(mm)其余的符号含义同型腔计算公式零件内径长度最大尺寸 d =197mm, =0.1151d =(197+197*0.005+ *0.115) = 198.060 mm1m4325.025.0零件内径宽度最大尺寸 d =147mm， =0.100mm2d =(147+147*0.005+ *0.100) =147.810 mm2m4325.025.0（3）型腔深度尺寸计算模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所决定的，设制品高度名义尺寸为最大尺寸，其公差 为负偏差。型腔深度名义尺寸为最小尺寸，其公差为正偏差+ 。zHM= (mm)ZQh321H 型腔深度尺寸（mm）h1制品高度最大尺寸(mm)最大尺寸 h1=52mm, =0.074H =(52+52*0.005+ *0.074) = 52.310 mmM3225.025.0（4）型芯高度尺寸计算模具型芯的高度尺寸是由制品的深度尺寸决定的，假设制品深度尺寸H1 为最小尺寸，其公差为正偏差+，型芯高度尺寸为最大尺寸，其公差为负偏差- 。根据有关的经验公式：zhM= (mm) 0132ZQHhM型芯高度尺寸(mm)H1制品深度最小尺寸(mm)其余公式中字母的含义同前面的含义深度最小尺寸 H =48.5mm, =0.0431h =(48.5+48.5*0.005+ *0.043) =48.772 mmM3225.025.0（5）型腔壁厚与底板厚计算注射成型模型壁厚得确定满足模具刚度好、强度大和结构轻巧、操作方便等要求。在塑料注射充型过程中，塑料模具型腔受到熔体的高压作用，故应有足够的强度、刚度。否则可能因为刚度不足而产生塑料制件变形损坏，也可能会弯曲变形而导致溢料和飞边，降低塑料的尺寸精度，并影响塑料制品的脱模。从刚度计算一般要考虑下面几个因素：a. 使型腔不发生溢料，ABS 不溢料的最大间隙为 0.05。b. 保证制品的顺利脱模，为此，要求型腔允许的弹性变形量小于制品冷却固化收缩量。c. 保证制品达到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求比较高的精度，这就要求模具型腔有很好的刚度。经验数据A、矩形型腔侧壁厚度的确定。侧壁厚度一般取制品长度 （长的边长）或直径 D 的 0.20.5 倍。当1L型腔为整体式， 100mm,需要乘以 0.850.9。在 p49Mpa 时，1mS72.01因此S=0.2*208*0.9+17=58.6mm取侧壁厚度 60mm 就满足要求。B、矩形型腔底板厚度的确定因为 p49Mpa, L 1.5b查表可得 S =0.08*156=0.08*156=12.3mmh取底板厚度 15mm 就满足要求。7、4 塑件脱模机构的设计由于改塑件脱模阻力不大，而顶杆加工简单、更换方便、脱模效果好，因此选用顶杆脱模机构。而中间的部分采用推管机构。推杆位置的设置采取了以下的原则：a 推杆设在脱模阻力大的地方b 推杆位置均匀分布c 推杆设在塑料制品强度刚度大的地方d 推杆直径应满足相应的刚度、强度条件，在满足条件的前提下，应尽量选用直径较大的推杆。本次设计的零件，所以推杆直径取得比较小，为了达到强度刚度要求设置了较多的推杆。7、4 脱模力计算矩环形薄壁制品 s/d 0.05 F （N） AktgfSEQl1.0)1(cos22r型芯平均半径 （m）S制品壁厚 （m）E塑料弹性模量 （Mpa） Q塑料平均收缩率 （%）l制品对型芯的包容长度 （m）f制品与型芯静摩擦系数 f=0.10.2脱模斜度 （ ） 取 1 om塑料的泊松比 m=0.380.42 k 系数 k =2 /(cos +2 cos )1 122k 系数 k =1+fsin cos 12 2A盲孔制品型芯在脱模方向投影面积 （m ）2已知 ， ，S3105.MpaE3108.05.Q， ， ， ，l2.f2k43、29.mAF= +0.1*0.029=6052N1*)43.0( )12.0(cos51*8.05.*9tg7、5 侧向分型与抽芯机构设计本次设计有一个侧向型芯。所以使用外侧抽芯。（1）斜导柱 斜导柱直径 d 与导柱孔应保持 0.51mm 的间隙。（2）导柱的角度 本设计 =18，楔紧块角度为 20。（3）抽心距的计算 通常抽心距等于侧芯深度加 25mmS=13+4=17mm(4)斜导柱工作部分长度L =S/sin18 =5640开模行程H=Sctg18 =530(5)抽拔力的计算F1=lhp(fcos-sin)式中 l活动侧芯被塑料包紧的断面周长(m);h成型芯部分的深度(m);p制品对侧心的压力,一般取 812Mpa;f塑料对钢的摩擦系数,常用 f=0.10.2;侧芯的脱模斜度,常取 =12。已知 l=132mm,h=13mm,p=10Mpa,f=0.2, =1F1=0.1320.01310106(0.2cos1-sin1)=3132N（6）斜导柱所受弯曲力的计算P=/cosP弯曲力Q抽拔阻力(与抽拔力大小相等,方向相反)斜导柱的倾斜角P=3132/cos18=3293N（7）斜导柱直径的计算d= 31.0弯pl式中 p最大弯曲力；l斜导柱有效工作长度； 弯 弯曲许用应力，对碳钢可取 137Mpad=23.79mm取标准斜导柱的公称直径为 25。第 8 章 浇注系统的设计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。浇注系统设计好坏对制品性能，外观和成型难易程度影响颇大。根据注塑件的要求及模具的结构等方面来考虑选择浇注系统。设计原则（1）能顺利地引导熔融塑料充满型腔，不产生涡流，又有利于型腔内气体的排出。（2）在保证成型和排气良好的前提下，选取短流程，少弯折，以减小压力损失，缩短填充时间。（3）尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯位移或变形。（4）浇口料容易清除，整修方便，无损制品的外观和使用。（5）浇注系统流程较长或需要开设两面个以上浇口时，由于浇注系统的不均匀收缩导致制品变形，应设法防止。（6）在一模多腔时，应使各腔同步连续充浇，以保证各个制品一致性。（7）合理设置冷料井、溢料槽，使冷料不得直接进入弄腔及减小毛边的负作用。（8）在保证制品质量良好的条件下，浇注系统的断面和长度应尽量取小值，以减小对塑料的占用量，从而减小回收料。8、1 主流道的设计断面形式:截面形状采取圆形，这种形状热量损失小，流动阻力小，效果最佳，但加工较难。注射机的喷嘴头部与主流道衬套的凹下的球面半径 R 相接触，二者必须匹配，无漏料。一般要求主衬套球面半径 R 比喷嘴球面半径大12mm，主流道进口直径 d 比注射机喷嘴出口直径 d 应大 0.51mm.其1作用：一是补偿喷嘴与浇注道的对口误差；二是使喷嘴与主衬套球面配合良好。为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，其半锥角a=24，表面粗糙度应有 Ra=0.8 以上。主流道出口应做成圆角，圆角半径 r=0.30.5mm 或 r=d /8.为减少压力损失，主流道长度尽可能短些，2常取 L 60mm。喷嘴球面半径为 10mm （见上注射机技术参数）主衬套球面半径 R 取 12mm主流道进口直径 d 取 4.5mm1主流道出口直径 d 取 6mm2半锥角 a=3主流道长度 L 取 45mm8、2 浇口的设计取用直接浇口,直接浇口是直接和主流道连接，由主流道直接进料。它可以做成顶浇口和中心浇口。由于浇口尺寸大，熔体压力损失小，流动阻力小，进料快，容易成型，适用于任何塑料，常用于成型单腔模，大而深的壳型制品。因为流程短，压力传递好。熔体从上端流向分型面（低端） ，故有利于排气和消除接痕。直接浇口进、出口端直径 d 、d 可以由主浇道的尺寸决定，它12第 9 章塑料温控系统设计在注射工艺过程中，模具的温度直接影响着制品质量和注射周期，各种塑料的性能、成型工艺要求的不同相应的模具对温度的要求也不同，PS 在注射成型进所需要的模具温度为 4060，对于任何塑料制品，模具的温度的波动较大都是不利的，过高的模具温度会使塑料制品在冷却脱模后发生变形，延长冷却时间降低生产率，为了避免这种现象的发生，就必须采取模具温度调节系统。塑料传给模具的热量：Q=n m C (T1-T2)式中: Q单位时间内塑料传给模具的热量 KJ/h;n每小注射的次数;m每次注射的塑料量,包括浇江系统(kg);C塑料的比热容（J/kg） ；T1熔融塑料进入模腔的温度（） ；T2制品脱模温度（） ；选定注射机每小时注射的次数为 50，则根据以上公式：PS 的 C=1340（J/ kg）;已知 m=0.16, T1=180, T2=60,选定注射机的每小时注射的次数为 50，则根据以上的公式，得Q=500.161340(180-60)=1.30106 (KJ/h)冷却时所需要的冷却水量 )(431TQM式中： M1通过模具的冷却水的质量(kg)；T3出水温度（） ；T4进水温度（） ；导热系数（J/m）;由由4表 8-26，查得 =452（J/m）所以有冷却水的质量：M1= kg2486350.6根据冷却水处于湍流状态下的流速 v 与水管道直径 d 的关系，确定模具冷却水道直径 d:d= v/10413式中：M 1冷却水的质量(Kg);v管道内冷却水的流速，一般取 0.82.5m/s;水的密度(Kg/m 3)。根据以上公式： md2.14)02/(486103取冷却水管道的直径为 14mm.冷却管道总传热面积计算公式： TRMA1式中：R冷却管道壁与冷却介质间的传热系数（J/m 2）（J/m 2）2.08.47dvff与冷却介质有关的物理系数，查表 8-294 得，f=7.98T 模具温度与冷却介质之间的平均温度；其余符号意义同上2363 62.08.1751.80649.74mAR其中 T=（60+40）/2=50冷却管道的孔数：n= dLA式中 A冷却装置总的传热面积（m 2）;d冷却水管管道直径（m）;L冷却管道的长度（m） 。则 08.1201473.033n所以，冷却水道的孔数在动、定模板之中各取一个就可以达到冷却的要求。由于 PS 是要求模温较低的塑料，不断注入的熔融塑料使模温能够达到PS 注射成型所需的模温，所以不必考虑需要加热提升温度的。第 10 章 标准模架的选择本次设计选用的标准模架型号是：A 50050042Z GB/T12556.1902 3A 品种（基本型号）500500系列（模板周边尺寸）42规格（基本组合编号）Z 导柱的安装方式3