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1、常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 1 頁 目目 錄錄 摘摘 要要 33 1 1 引言引言 5 5 11 概述 5 5 12 國內發(fā)展情況 5 5 1.3 國外發(fā)展情況5 5 2 2 設計的任務書設計的任務書 7 7 3 3 塑件的工藝性分析塑件的工藝性分析 9 9 31 塑件結構分析 9 9 32 塑料的成型性能 9 9 33 PS 材料的成型特性1010 34 塑件的精度確定 1111 35 塑件表面的粗糙度確定 1111 3. 6 塑件的填充模擬分析 1111 4 4 模具的設計方案模具的設計方案 1414 41 模具類型的選擇 1414 42 分型面的確定 1414 43 型腔的布局

2、1414 5 5 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)的設計 1515 51 概述 1515 52 主流道設計1515 53 分流道的設計 1616 54 澆口的設計1717 6 6 注射機的選擇注射機的選擇 1818 7 7 成型零部件的設計與工作尺寸的計算成型零部件的設計與工作尺寸的計算1919 71 型腔的徑向尺寸和深度尺寸的計算1919 72 型芯的徑向尺寸和高度尺寸的計算1919 8 8 凹模和型芯的固定方式及結構的設計凹模和型芯的固定方式及結構的設計2121 81 凹模結構方式和固定方式的設計2121 82 凸模的結構方式和固定方式的設計2121 9 9 脫模機構的設計脫模機構的設計 2222

3、91 脫模力的計算2222 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 2 頁 92 脫模機構具體的設計2222 1010 合模導向機構的設計合模導向機構的設計 2424 101 導柱與導套的布置 2424 102 導柱與導套的選用與配合 2424 1111 排氣系統(tǒng)的設計排氣系統(tǒng)的設計2525 1212 模具與注射機有關尺寸及其它有關尺寸的校核模具與注射機有關尺寸及其它有關尺寸的校核 2626 121 最大注射量的校核2626 122 注射壓力的校核2626 123 噴嘴尺寸的校核2626 124 鎖模力的校核2727 125 模具的閉合高度的校核2727 126 開模行程的校核2727 127 模

4、具與注射機安裝方法的校核2828 1313 冷卻系統(tǒng)的設計冷卻系統(tǒng)的設計2929 1414 塑料模具鋼的選用及熱處理塑料模具鋼的選用及熱處理3232 141 塑料模具用鋼的必要條件 3232 142 選用模具鋼要考慮的條件 3232 143 模具鋼的選定 3333 1515 結束語結束語 3535 1616 致謝致謝 3636 參考文獻參考文獻 3737 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 3 頁 摘要摘要 PE 樹脂是一種在電子，電器，輕工，紡織，建筑和汽車工業(yè)中廣泛應用的塑料材 料，是在各種工程塑料中用量最為巨大的一種化工原料，近年來越來越廣泛應用于汽 車工業(yè)上。 注射成型是世界第二大廣泛

5、用于聚合物加工工藝。它在壓力下將熔體或液體樹脂 注入空的型腔，將粉末或粒狀的熱塑性樹脂連續(xù)地從注射機螺桿及料筒注入驅動末端。 注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展起來的，首先將粒狀或粉狀的塑料原料加 入到注射機的料筒中，經(jīng)過加熱熔融成粘流態(tài)，然后在柱塞或螺桿的推動下以一定的 流速通過料筒前端的噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)注射入閉合的模具型腔中，經(jīng)過一定時間 后，塑料在模內硬化定型，然后開模取出制件。注射成型加工速度快，效率高，制件 表面精度高，能成型結構復雜的零件，是主要的塑料成型加工方法之一。 關鍵詞：關鍵詞：注射模具、PE 塑料、成型、模具設計 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 4 頁 Abstr

6、act The resin of PE is a plastic material of industry, have the extensive applied in the electronics, electric appliances, light work, spinning, building and automobile. It is a chemical raw material and its dosage is the largest of various engineering plastics, is more and more extensively applied

7、on the automobile industry in recent years. Injecting molding is the second most widely used polymeric fabrication process. It involves the cyclic injection of a molten or liquid resin into a hollow cavity under pressure. The thermoplastic resin is fed in powder or pellet form to the drive-end of th

8、e injection molder screw and barrel assembly. Injecting mould is developed of according by the metals die-castings forming principle, first a floury or powder form plastics raw materials are added into the barrel of injector, and be molten to the meltdown by heating, then under the push that pillar

9、or screw, it passes into the spray at head of the barrel and molds feed system with the certain current velocity, go into a shut cavity of molding. Through certain time, the plastic is hardened and set in the mold already, then open the mold to take out the part. Because of processing the speed quic

10、kly, the efficiency highly, high parts surface accuracy, injecting mould can mould the parts of the complicated structure, which is one of main plastics mould methods. Key words: injecting mould PEplastic mould mold design 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 5 頁 1.1. 引引 言言 1.1. 概述概述 注射成型也稱為注射模塑或注塑，是熱塑性塑料的一種重要成型方法。迄今為

11、止， 除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此成型方法；它的特點是生產(chǎn)周期短、 生產(chǎn)效率高、易自動化，因此廣泛應用于塑料制品的生產(chǎn)1。目前，注射成型總的發(fā)展 趨勢是向精密、節(jié)能、自動化、薄壁化和微型化發(fā)展。當今世界注射模具的基本格局 是以日、美及歐洲各工業(yè)化國家作為世界模具技術的領頭羊，占據(jù)了世界注射模具市 場的半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設計方法和先進的模具制造設備，特別是近幾年來這 些國家把 CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的趨勢如日中天 2。 2.2. 國外發(fā)展情況國外發(fā)展情況 注塑模具設計，國外先進國家（日本、德國、美國等）從 20 世紀 80 年代中期已 廣

12、泛使用計算機對塑料模進行輔助設計（CAD） ，輔助制造（CAM） ，并對模具設計的各 個環(huán)節(jié)進行定量計算機和數(shù)值分析（CAE） ，已由經(jīng)驗數(shù)據(jù)逐步過渡到計算機設計，對 模具澆注系統(tǒng)和型腔的熔料流動行為以及溫度調節(jié)系統(tǒng)的熱量分布都采用了微機輔助 設計1。注塑制品已呈現(xiàn)自動化生產(chǎn)，對注塑成型機可以進行遠距離操作或無人操作， 成型機可以根據(jù)生產(chǎn)監(jiān)測信號實時調整成型工藝條件，從而能從根本上保證塑料制品 的成型質量不發(fā)生問題3。 3.3.國內發(fā)展情況國內發(fā)展情況 80 年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導 下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為 13%，1999 年我國模具

13、工業(yè)產(chǎn)值為 245 億， 至 2002 年我國模具總產(chǎn)值約為 360 億元，其中塑料模約 30%左右。在未來的模具市場 中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng) 半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 英 寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體 儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù) 齒輪模具及塑封模具。成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互 換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。在制造技術方面，CAD/CAM/CAE

14、技 術的應用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量 的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國 EDS 的 UG、美國 Parametric Technology 公司的 Pro/Emgineer、美國 CV 公司的 CADS5、英國 Deltacam 公司的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美國 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亞 Moldflow 公 司的 MPA 塑模分析軟件等等。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大 發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中理工大學開

15、發(fā)的注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 6 頁 且價格低等特點，為進一步普及模具 CAD/CAM 技術創(chuàng)造了良好條件。 雖然我國塑料模具在數(shù)量、質量、技術等方面有了很大進步，但與國民經(jīng)濟發(fā)展 的需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、復雜、長壽命的高檔塑料模具 每年仍需大量進口。在總量供不應求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競 爭激烈，造成極低的利潤率。出口的塑料模具以中低檔產(chǎn)品居多。由于我國塑料模具 價格較低，在國際市場中有較強的競爭力，所以進一步擴大出口的前景很好，從市場 情況來

16、看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應重點發(fā)展那些目前需進口的技術含量高的大型、精密、 長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場。隨著我國塑料工業(yè)的快速發(fā)展，特別是工程塑料 的高速發(fā)展，可以預計，我國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展 速度，近年內年增長率將保持 15%以上的水平。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 7 頁 2.2. 任任 務務 書書 1.1 本課題設計內容本課題設計內容 本課題是常州隆翔汽車零部件有限公司的設計產(chǎn)品，與生產(chǎn)實際結合緊密。本課 題要求學生具有良好掌握注射模具結構和原理的基礎，具有較好計算機操作應用及分 析、解決實際問題的能力。本課題主要工作內容： 1、充分利用圖書館、網(wǎng)絡

17、等資源，查閱和應用相關模具設計資料，為確定模具設 計方案進行模具設計作好準備。 2、通過到常州隆翔汽車零部件有限公司進行技術調研，了解塑料件的技術要求、 生產(chǎn)情況和一些注射模具結構，有利于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的作風，有利于學生建 立感性知識和進行注射模具設計。 3、運用 Moldflow 軟件完成澆注系統(tǒng)的優(yōu)化設計。 4、根據(jù)塑件的質量、重量和生產(chǎn)成本，確定型腔數(shù)量，選擇注塑機型號并對注塑 機的參數(shù)進行校核。 5、根據(jù)塑料熔體的流變行為和流道、型腔內各處的流動阻力通過分析得出充模順 序，同時考慮塑料熔體在模具型腔內被分流及重新熔合的問題和模腔內原有空氣導出 的問題，分析熔接痕的位置，決定澆口的

18、數(shù)量和方位，對澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)進行設 計。澆注系統(tǒng)設計內容：根據(jù)塑件大小和形狀進行流道布置、決定流道斷面尺寸、對 澆口的數(shù)量、位置、形式進行設計。 6、通過對塑件的整體結構工藝性分析，進行塑件分析計算，進行成型零部件、側 向抽芯機構、推出機構、導向機構的設計。型腔設計主要內容：（1）根據(jù)塑件形狀、 塑件使用要求、塑料的成型性能等確定型腔的總體結構，包括分型面的位置、進澆位 置、排氣位置、脫模方式等；（2）從制造角度決定型腔是否采用組合式，若需組合， 決定各構成零件之間的組合方式，詳細地確定各零件的結構；（3）根據(jù)塑件尺寸和成 型收縮率大小計算成型零件上對應的成型尺寸；（4）根據(jù)成型時的塑料熔

19、體壓力，對 成型零件進行剛度和強度校核，決定其壁厚等尺寸。導向機構的設計內容：導柱和導 向孔的尺寸、精度、表面粗糙度等的設計及導向零件的正確選用，導柱在模具上的布 置和裝固方式的確定等。脫模機構的設計內容：正確分析脫模力的大小和集中的部位， 以選擇合適的脫模方式和推頂位置，使脫模力得到均勻合理的分布，保證塑件在脫模 過程中不變形、不擦傷。 7、根據(jù)塑料熔體的熱學性能、型腔形狀及布置，進行模溫調節(jié)系統(tǒng)的設計。 8、繪制裝配圖和零件圖，撰寫設計說明書。 9、完成一篇與專業(yè)有關的外文翻譯，要求通順準確，字數(shù) 3000-5000。 1.2 本課題設計的要求本課題設計的要求 1、培養(yǎng)學生充分利用圖書館、

20、網(wǎng)絡等資源，查閱和應用相關模具設計資料的能力； 2、完成一篇與專業(yè)有關的外文翻譯，培養(yǎng)學生查閱和翻譯與專業(yè)有關的外文資料的能 力，要求通順準確，字數(shù) 3000-5000； 3、進行技術調研，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的作風，有利于學生建立感性知識和進行注 射模具設計； 4、運用 Moldflow 軟件完成澆注系統(tǒng)的優(yōu)化設計； 5、通過對塑料件結構工藝性分析，論證并確定模具設計方案，完成模具總體裝配圖的 設計、主要成型零件的設計和相關零件工藝性分析，用 AutoCAD 軟件繪制裝配圖和零 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 8 頁 件圖，綜合并鞏固大學四年所學的專業(yè)基礎知識和專業(yè)知識，為以后走向工作崗

21、位從 事相關技術工作打下堅實的基礎。 1.3 本課題設計目的和意義本課題設計目的和意義 進一步加深注塑模具設計知識的認識，掌握塑料模具設計的方法和步驟，具備塑 料模具設計的基本技能和運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等有關技術資料的能力。了解 塑料注射模具行業(yè)在國內外發(fā)展狀況。在學習了課本知識的基礎上達到理論與實際相 結合的升華，提高自己的獨立動手能力。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 9 頁 3.3.塑件工藝分析塑件工藝分析 3.13.1 塑件結構分析塑件結構分析 該制品的外形為矩形，質量要求不高，結構也不算復雜，但制件較薄，屬薄殼零 件，成型時外力表面及尺寸精度要求不高，因此，在模具設計時采用

22、注射成型。塑件 的結構如下 ： 3.23.2 塑料成型性能塑料成型性能（見表 2-1）： 表 2-1 PE 的主要技術指標22 塑料性能數(shù)值 屈服強度/MPa25 拉伸強度/MPa27 斷裂伸長率（%）15-100 拉伸彈性模量/GPa0.84-0.95 彎曲強度/MPa27-40 彎曲彈性模量/Gpa1.1-1.4 表面電阻率/ - 體積電阻率/m11013 耐電弧性/s150 密度/（gcm-3）0.941-0.965 吸水率（%）0.01 摩擦系數(shù)0.23 熔點（或粘流溫度）/105-137 熔融指數(shù)/g（10min）-1190負荷 21N，噴嘴 2.090.37 維卡針入度/121-1

23、27 馬丁耐熱/- 熱變形溫度/（45Mpa）60-82 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 10 頁 線膨脹系數(shù)/（10-5-1）11-13 計算收縮率（%）1.5-3.0 比熱容/（Jkg-1K-1）2310 熱導率/（Wm-1K-1）0.490 燃燒性/（cmmin-1）很慢 其主要注射成型的工藝參數(shù)如下表所示： 序 號 塑 料 項 目 聚乙烯（PE) 1 注射機類型螺桿式 2 螺桿轉速 /（r/min） 30-60 形式 直通式 3 噴 嘴溫度 180-190 前段 180-190 中段 180-2004 料桶 溫度 （）后段 140-160 5 模具溫度/ 30-60 6 注射壓力/

24、MPa 70-100 7 保壓力/MPa 40-50 8 高壓時間/s 0-5 9 保壓時間/s 15-60 10 冷卻時間/s 15-60 11 成型周期/s 40-140 3.33.3 PEPE 材料的成型特性材料的成型特性 1、聚乙烯的吸濕性很低（0.01%） ，除了加有吸濕劑外，在成型加工前，原料可以不 必干燥。 2、在聚乙烯的加工中，選擇合適的熔融流動速率相當重要。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 11 頁 3、聚乙烯的結晶能力高，使制品在冷卻后的收縮高。 4、聚乙烯的熔體在空氣中容易被氧化，而且溫度越高氧化越嚴重，因此在加工中應盡 量避免熔體與氧直接接觸，以免大分子降解。 3.

25、43.4 塑件的精度確定塑件的精度確定 影響塑件尺寸精度因素十分復雜，主要有模具的制造精度、模制時由于工藝條件 的變化引起成型收縮率的波動，同時由于磨損等因素會造成模具尺寸的不斷變化，活 動配合間隙的變化以及模制件脫模斜度都會影響塑料制件的精度。塑件精度的確定應 該合理，在滿足使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。塑件精度過高必然會增加 模具的制造成本，因此是不恰當?shù)?。關于塑件的尺寸精度和公差的國家標準 GB/T14486-1993 中 PE 公差等級的選用如下表: 公 差 等 級 標 注 公 差 尺 寸 材料 代 號 模塑材料 高 精 度一 般 精 度 未注公差尺寸 PE聚乙烯MT5MT6M

26、T7 由于高精度要求較高，一般不宜選用，但是本制件的尺寸精度要求較高，所以公差 等級不能選得太低，綜合考慮公差等級選用 MT6。 3.53.5 塑件的表面粗糙度確定塑件的表面粗糙度確定 塑件的表面的粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、波紋等外，主要 由模具表面的粗糙度決定。一般塑件的表面的粗糙度數(shù)值比模具表面的粗糙度數(shù)值低 一級。 3.3. 6 6 塑件的填充模擬分析塑件的填充模擬分析 目前 Mold flow 已經(jīng)成為塑料模具分析領域的領導者，在國內外擁有大批的用戶。 注塑成型已經(jīng)成為大多數(shù)塑料制品的成型方式，Mold flow 軟件對注塑成型方式的模擬 分析技術比較成熟。 塑件的流

27、動模擬分析步驟 ： （1）建立工程文件， （2）導入模型（stl.格式）(3)設置網(wǎng)格參數(shù)，進行網(wǎng) 格劃分（4）網(wǎng)格檢測（5）網(wǎng)格修補（6）材料選用（7）設置澆注系統(tǒng)（8）設置工藝 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 12 頁 參數(shù)（9）澆注系統(tǒng)優(yōu)化（10）流動模擬分析（11）生成分析報告（分析圖見下表） 4-2 填充溫度分析 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 13 頁 4-3 填充時間分析 4-4 冷卻時間分析 4-5 填充分析 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 14 頁 4 4 模具的設計方案模具的設計方案 4 41 1 模具類型的選擇模具類型的選擇 塑料成型方法一般分為熔體成型和固相

28、成型兩大類。 塑料的成型多是熔體成型，即把塑料加熱到熔點以上，使之處于熔融態(tài)進行成型 加工的一種方法。屬于這種方法的主要有注射成型，壓縮成型，壓注成型，擠出成型 等。 本塑件所用的材料為 PE，屬于熱塑性材料，其主要的成型方法有注射成型，擠出 成型，吹塑成型等。但是擠出成型適合生產(chǎn)管材、板材、棒材、片材、電線和電纜覆 層等，吹塑成型適合生產(chǎn)中空的薄壁件，所以這兩種都不適合于本件的生產(chǎn)，且注射 成型的生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、模具使用壽命長、能大批量地生產(chǎn)形狀復雜、尺寸 精度高的制件。綜合考慮本塑件該選用注射成型的方法。 4.24.2 分型面設計分型面設計 選擇分型面時應考慮以下原則： 1、分型面

29、應便于塑料制品的脫模； 2、分型面的選擇應有利于側面分型與抽芯； 3、分型面的選擇應有利于防止溢料； 4、分型面的選擇應保證制品的質量； 5、分型面的選擇應有利于排氣； 6、分型面的選擇應有利于盡量使成； 7、分型面的選擇應考慮注射機的技術參數(shù)。 不論塑料制品的結構如何，采用何種設計方法都必須首先確定分型面，因為選取 不同分型面就使得模具結構有所不同。因此，模具結構很大程度上取決于分型面的選 擇，分型面選擇的合理與否將直接影響塑料制品膜塑成型工藝，同時也影響制品質量， 注射機參數(shù)，成型零件的加工工藝性等。 4.34.3 型腔的布局型腔的布局 一般制品在布局時要求模具的中心與注射機的鎖模中的重合

30、。對于一模多件的模 具結構，在澆注系統(tǒng)分流道的流程短，模具結構緊湊，保證模具正常工作的前提下， 應盡可能使得模具對稱、均衡、取件方便。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 15 頁 本模具采用一模兩腔。 5.5.澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)的設計 5.15.1 概述概述 澆注系統(tǒng)是指模具中從噴嘴開始到型腔為止的塑料熔體的流動通道，它的作用是 塑料熔體順利地充滿到型腔的各個深處，并在填充及凝固過程中，將注射壓力傳遞到 型腔的各個部位，以獲得外形清晰的內在質量優(yōu)良的塑件。 澆注系統(tǒng)的設計師注射模設計的一個很重要的環(huán)節(jié)，它對注射成型的效率和塑件質量 都有直接的影響，因此，在設計澆注系統(tǒng)時必須注意幾項原則：

31、 1、適應塑料的工藝性； 2、排氣量好； 3、流程要短，壓力損失小，利于熔體填充； 4、避免料流直沖型芯或嵌體； 5、修剪方便，修剪后痕跡??； 6、防止塑料制品變形； 7、澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應盡量小； 8、利于高分子取向，改善制品質量； 9、澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對稱。 5 52 2 主流道設計主流道設計 主流道是從注射機噴嘴與模具接觸的部位開始到分流道為止的一段通道。主流道垂 直于分型面。為了能使凝料順利地從主流道中拔出，所以主流道設計成圓錐形，如圖 7-1。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 16 頁 圖7-1主流道 表 7-1 主流道部分尺寸22 （mm） 符號名稱尺

32、寸 d主流道小端直徑注射機噴嘴直徑 （0.51） SR主流道球面半徑噴嘴球面半徑 （12） h球面配合高度35 a主流道錐角26 L主流道長度盡量60 D主流道大端直徑d2Ltga/2 計算主流道尺寸： d=41=5mm SR=12+1=13vmm h=3mm a=4 L=83mm D=d+2Ltga/210.5mm 本設計用主流道襯套實現(xiàn)定位，即主流道襯套既起主流道作用，它的外徑又起到 了注射模與注射機的定位作用。 5 53 3 分流道的設計分流道的設計 分流道是主流道與澆口之間的部分，是指塑料熔體從主流道進入多型腔模的各個 型腔或單腔模多出進料的通道，起分流和轉向的作用，分流道的要求是塑料

33、熔體在流 動中熱量和壓力損失最小，同時使流道中的塑料量最小。 根據(jù)理論分析可知，在等面積的條件下，正方形的周邊最長，圓形的最短，因此 從傳熱面積考慮，熱固性塑料的注射模的分流道最好是采用正方形；但從散熱面積考 慮，熱塑性塑料注射模分流道的斷面形狀則采用圓形；從壓力損失考慮，由于在同等 段面積是圓形的周邊比正方形的短，因此，料流阻力小，壓力損失亦小。 本設計分流道截面采用梯形，分流道表面粗糙度 Ra的值取 1.6m。分流道截面如 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 17 頁 圖 7-2。 圖7-2分流道的截面形狀 根據(jù)常用分流道直徑?。築=6mm H=4mm 5 54 4 澆口的設計澆口的設計

34、澆口是指流道末端與型腔之間的一段細短通道，亦稱為內澆口，它是澆注系統(tǒng)中 斷面尺寸最小且最短的部分，除主流道型澆口外，它的作用是使塑料熔體加快流速注 入型腔內，順序填滿型腔，并且由于塑料熔體大多為非牛頓液體，通過較小澆口時進 一步受到剪切作用，表觀黏度下降，伴隨能量轉換，動能變成了熱量，澆口處溫度升 高，這又進一步促使表觀黏度的下降，同時在注射周期中進行補料和防止倒流，成型 后也便于塑件與整個澆注系統(tǒng)的分離。因此，澆口的形狀、尺寸、分布對塑件質量影 響很大。 根據(jù)制品結構和幾何形狀，采用潛伏式點澆口進料，可以使?jié)部诹粝碌暮圹E小，澆口 的位置選擇在制品中空處的內側面，進料口直徑取 1.0mm。 常

35、州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 18 頁 6 6注射機的選擇注射機的選擇 經(jīng)過稱重，測得塑件的重量為 15g，由于采用一模兩腔的結構，所以塑件的總重量 為 215=30(g)。 考慮到還有廢料和澆注系統(tǒng)，初步估計該模具的注射總量為 50g 左右，根據(jù)以往的 經(jīng)驗 n=(0.8G-m2)/m1 式中 G注射機的最大注射量（g） ； m1單個塑件的重量（g） ； m2澆注系統(tǒng)的重量（g） ； G=(nm1+ m2)/0.8 =80/0.8 =100(g) 所以初選 XS-ZY-125 注射機,它主要的技術參數(shù)如下表所示： 型 號 XS-ZY-125 結構形式臥式 注射方式螺桿式 螺桿直徑/mm

36、42 最大注射量/g 125 注射壓力/MPa 119 鎖模力/KN 900 最大注射面積/cm3 320 模具的最大厚度/mm 300 模具最小厚度/mm 200 最大開模行程/mm 300 球半徑/mm 12 噴 嘴孔半徑/mm 4 定位圈直徑/mm 100 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 19 頁 7 7 成型成型零部件零部件 的設計與工作尺寸計算的設計與工作尺寸計算 成型零部件是指構成模具型腔的零件，通常有型腔、型芯、各種成型桿和成型環(huán)。 所謂工作尺寸是指成型零件上直接用以塑件部位的尺寸。主要有型腔和型芯的徑向尺 寸（包括矩形或異形型芯的長和寬） ，型腔后型芯的深度尺寸，中心距尺寸

37、等。 本塑件的成型零部件的尺寸主要包括型腔的深度尺寸和徑向尺寸，下面分別對它 們進行計算。 7.17.1 型腔的徑向尺寸和深度尺寸的計算型腔的徑向尺寸和深度尺寸的計算 7.1.17.1.1 型腔的徑向尺寸的計算型腔的徑向尺寸的計算 (LM )0 = ( 1 + s ) LS - x 0 其中 S塑料的平均收縮率； Ls塑件的外形的最大尺寸； X系數(shù)，尺寸大，精度低的塑件，x=0.5 尺寸小，精度高的塑件，x=0.75, 在一般取 0.5，所以在這里也取 0.5 塑件尺寸的公差（mm） Z模具成型零件的制造公差（mm） ，一般取 1/3 由表 3-1 可知，PE 的計算的平均收縮率為 1.5%3

38、.0%，在這里選取平均收縮率為 2.0%，所以 S=2.0%; 由表 3-3 可知，塑件的公差等級為 MT6，查表可知為 1.5mm; (1)型腔最外圈 1 的徑向尺寸的計算 由于有一定的脫模斜度，所以上下面的徑向尺寸應該分開來計算 大端面尺寸(L94。37)0 = ( 1 + s ) LS - x 0 = ( 1 + 2%) 80-1.50.501/31.5 =80.850+0.5mm （2）型腔上寬 40mm 尺寸的計算 (L86)0 = ( 1 + s ) LS - x 0 = ( 1 + 2%) 40- 1.50.501/31.5 =40.050+0.5mm 7.1.27.1.2 型腔

39、的深度尺寸的計算型腔的深度尺寸的計算 中心頂出孔徑/mm 孔徑/mm 22 頂 出兩側 頂出孔距/mm 230 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 20 頁 (HM )0 = ( 1 + s ) HS - x 0 式中 HS 為塑件的高度最大尺寸（mm） ；x 的取值范圍在 1/21/3 之間，當尺寸大時，精度要求低的塑件取小值，反之，取大值。其余各符 號的意義同上, 在這里，精度要求一般，x 可以取 1/2 (1) 型腔最外邊 18mm 的深度尺寸的計算 (H4.6 )0 = ( 1 + s ) HS - x 0 = ( 1 + 2%) 18- 1.5 0.501/31.5 =17.61+0

40、.5mm （2）型腔一邊高 8 的深度尺寸的計算 (H2 )0 = ( 1 + s ) HS - x 0 = ( 1 + 2%) 8- 1.50.501/31.5 =7.410+0.5mm 7.27.2 型芯的徑向尺寸和高度尺寸的計算型芯的徑向尺寸和高度尺寸的計算 7.2.17.2.1 型芯的徑向尺寸的計算型芯的徑向尺寸的計算 圖7-2 (lM )0-Z= ( 1 + s ) lS +x 0-Z 式中 lM為塑件的內形的最小尺寸（mm） ，其余各符號的意義 同上 (1)型芯上最長的邊 80mm 尺寸的計算 (l88)0-Z= ( 1 + s ) lS +x 0-Z = ( 1 + 2%) 80

41、+1.5 0.50 -1/31.5 =80.8500.5mm (2)型芯上 19mm 尺寸的計算 (l86)0-Z= ( 1 + s ) lS +x 0-Z = ( 1 + 2%) 19+1.5 0.50 -1/31.5 =18.6300.5mm (3)型芯上 6mm 尺寸的計算 (l86)0-Z= ( 1 + s ) lS +x 0-Z = ( 1 + 2%) 6+1.5 0.50 -1/31.5 =5.3700.5mm 7.2.27.2.2 型芯的高度尺寸的計算型芯的高度尺寸的計算 (hM )0-Z= ( 1 + s ) hS +（1/21/3） 0-Z 式中 hS為塑件的內形深度的最小尺

42、寸(mm） ，其余各符號的 意義同上 (h4.6 )0-Z= ( 1 + s ) hS +（1/21/3） 0-Z = ( 1 + 2%) 16+1.5 0.50 -1/31.5 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 21 頁 =15.5700.5mm 8 8 凹模和型芯的固定方式及結構的設計凹模和型芯的固定方式及結構的設計 8 81 1 凹模結構方式和固定方式的設計凹模結構方式和固定方式的設計 811 凹模結構設計 凹模是成型塑件外表面的部件。按其結構不同，可分為整體式凹模、整體嵌入式凹 模、局部嵌入式凹模、大面積鑲嵌式凹模、四壁拼合式凹模等。 （1）整體式凹模 整體式凹模由整塊金屬材料加工而

43、成。這種凹模結構簡單，成型塑件質量交好。 但對于形狀復雜的型腔，其加工工藝較差。 （2）整體嵌入式凹模 對于小型塑件采用多型腔塑料模具成型時，通常采用冷擠壓、電加工、電鑄或超 塑性成型等方法制成單個凹模，然后整體嵌入模板中，這種凹模可稱為整體嵌入式凹 模。這種結構的凹模形狀、尺寸一致性較好，更換方便。 （3）局部鑲嵌式凹模 在有些塑件成型用的凹模上，有的部位特別容易磨損，或者難以加工，這時常把 凹模的這一部位作成鑲件，然后嵌入模體。這種凹模稱為局部鑲嵌式凹模。 綜合考慮以上各類凹模結構形式，由于組合式凹模容易在塑件上留下拼接縫痕跡， 從而影響塑件表面質量及光潔度，所以本設計采用整體式凹模結構，

44、以達到制件所需 的精度。 8 82 2 凸模的結構方式和固定方式的設計凸模的結構方式和固定方式的設計 型芯是用來成型塑件內表面的零件，型芯也有整體式和組合式自分，本模具型芯的結 構比較復雜，所以采用組合式型芯的結構。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 22 頁 9 9脫模機構的設計脫模機構的設計 9 91 1 脫模力的計算脫模力的計算 將塑件從包緊的型芯上推出所需克服的阻力稱為脫模力。脫模力主要是由于塑件收 縮包緊型芯而造成的塑件與型芯的摩擦阻力，其計算公式如下： FtFbsina=Fcosa 式中 Fb塑件對型芯的包緊力（N） ； F脫模時型芯所受的摩擦阻力（N） ； Ft脫模力（N） ；

45、 a型芯的脫模斜度。 又 F=Fb Ft=Fb(cosa-sina) Fb=Ap Ft=Ap(cosa-sina) 式中 塑料對模具鋼的摩擦系數(shù)，約為 0.10.3； A塑件包容型芯的面積（mm）2； p塑件對型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件 p 約 取 2439Mpa;模內冷卻的塑件 p 約取 812Mpa;22 A10345.65 (mm)2 =0.1； P=10Mpa； A=1； 所以 Ft=10345.6510（0.1cos1-sin1）2 853.522=1707.03(N) 由此可以看出，脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積的增加而增加，隨脫模斜度 的增加而減小。由于

46、影響脫模力大小的因素很多，如推出機構本身運動時的摩擦力、 塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工作條件的波動等等，因此要考慮到所有因 素的影響較困難，所以計算出的脫模力只能是個近似值。 9 92 2 脫模機構具體的設計脫模機構具體的設計 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 23 頁 本設計是推出機構推板 8、推桿固定板 13、拉料桿 3、推桿 17、和復位桿 11 組成。 如圖所示。 開模時，動模部分移動，拉料桿 3 勾住凝料，使凝料與塑件一同留在動模部分。 開模一段距離后，當注射機的頂桿接觸模具推板 9 后，推桿 17、拉料桿 13、與推桿固 定板 8 及推板 9 一起靜止不動，當動模部分繼

47、續(xù)向左移動時，塑件就被推桿 17 從型芯 上推出。 模具閉合時，由復位桿 11 將上述推出機構復位。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 24 頁 1010合模導向機構設計合模導向機構設計 合模導向裝置是保證動模與定?；蛏夏Ｅc下模合模時正確定位和導向的重要零件。 合模導向裝置主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。通常采用導柱導向，本設計采用 的就是導柱導向。 塑料模具在閉合時為保證型腔形狀和尺寸的精確性，應按一定的方向和位置合模， 所以必須設有導向定位機構，它對于塑料模具是必不可少的。導向機構的作用主要有 定位、導向、和承受一定側壓力。 10.110.1 導柱導套的布置導柱導套的布置 導柱的布置原

48、則是必須保證動、定模只能按一個方向合模，不要在裝配時或合模 時因為方位搞錯而使模具損壞。布置形式如圖 10-1： 四根直徑相同的導柱，對稱分布。 10.210.2 導柱與導套的選用及配合導柱與導套的選用及配合 導柱沒有導套，直接在模板上加工導柱孔容易磨損。本模具采用導柱與導套配合， 在本模具中導柱選用帶頭導柱，導套選用直導套，導套采用 T8A 特種鋼做成，既降低 了磨損，又方便更換導套。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 25 頁 1111排氣系統(tǒng)的設計排氣系統(tǒng)的設計 當塑料熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱而 產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利地排出，塑件會由于填充

49、不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或 表面輪廓不清等缺點；甚至因氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。通常情況下，排氣 有以下四種方法， （1）利用配合間隙排氣；（2）在分型面上開設排氣槽排氣；（3） 利用排氣塞排氣；（4）強制性排氣；（2） 、 （3） 、 （4）一般應用在大型復雜的模具上， 而本模具屬于小型簡單模具，所以采用第（1）種排氣方式。 即利用分型面之間、推出機構與模板之間及型芯與模板之間的配合間隙進行排氣， 間隙值為 0.030.05mm。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 26 頁 1212模具與注射機有關尺寸及其它有關尺寸的校核模具與注射機有關尺寸及其它有關尺寸的校核 12121 1 最大注射

50、量的校核最大注射量的校核 K利G公G件+G廢 式中 G公注射機公稱質量注射量（mm） K利注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.750.85； G件所有塑件的質量（mm） G廢 澆注系統(tǒng)等廢料的質量（mm） K利G公=0.85125=106.25 G件+G廢= 152+1/33.14(8.5/2)2601.2510-3+(4.5+6) 3/273.841.2510-3+3.14(8.5/2)281.2510-3 =30.28g 顯然 K利G公G件+G廢符合 12122 2 注射壓力的校核注射壓力的校核 P公P注 式中 P公注射機的最大注射壓力（Pa） P注塑件成型所需的實際的注射壓力（Pa）

51、 由表 5-1 可知，P公=119MPa 由表 3-1 可知， P注=(70-100)MPa 顯然 P公P注的校核符合。 12123 3 噴嘴尺寸的校核噴嘴尺寸的校核 D2=D1+(0.51)mm; R2=R1+(12)mm 式中 D2模具澆道入口直徑（mm）; D1噴嘴澆口直徑（mm）; R2模具澆注套球面半徑（mm） ； R1噴嘴球面半徑（mm） ； D2=4mm, D1=3mm, 所以 D2=D1+(0.51)mm 符合； 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 27 頁 R2=13mm，R1=12mm，所以 R2=R1+(12)mm 符合。 12124 4 鎖模力的校核鎖模力的校核 F鎖K

52、損P注K損A分 式中 F鎖注射機的額定鎖模力（N） P注塑件成型所需的實際注射壓力（Pa） K損注射壓力達到型腔的壓力損失系數(shù)，一般取 0.340.67 A分塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（mm2） F鎖=900KN=900000N P注=（70100）MPa,在這里取 80MPa A分400010-6m2 K損P注K損A分=0.34400010-680106 =108800N 顯然，F(xiàn)鎖K損P注K損A分的校核符合要求。 12125 5 模具閉合高度的校核模具閉合高度的校核 HminHmHmax HmLmin 式中 Lmin注射機模板間的最小開距； Hma可裝模具的最大厚度； Hmin可裝

53、模具的最小厚度； Hm模具的閉合厚度 Hm=246mm 由表 5-1 可知，Hmin=200mm, Hmax=300mm 可見，HminHmHmax的校核符合要求。 12126 6 開模行程的校核開模行程的校核 SH1+H2+510mm 式中 S注射機的最大開模行程（mm） ； 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 28 頁 H1塑件脫模距離（型芯的高度） （mm） ； H2包括流道凝料在內的塑件的高度（mm） ； 由表 5-1 可知，注射機的最大開模行程為 300mm，所以 S=300mm； H1=24mm； H2=89mm 顯然，SH1+H2+510mm 的校核符合。 12127 7 模具與

54、注射機安裝方法的校核模具與注射機安裝方法的校核 注射機動模板、定模板上的螺孔應與模具動模板和定模板上的螺孔相吻合，安裝 方法有螺栓固定和壓板固定兩種形式。采用螺栓固定時，模具固定板上的螺孔必須與 注射機模板上的螺孔完全吻合，一般在很大的模具中才會使用，以確保安全；本模具 采用壓板式的固定方法，因為它有靈活性大的優(yōu)點。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 29 頁 1313冷卻系統(tǒng)的設計冷卻系統(tǒng)的設計 在注射成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產(chǎn)效率。一般注 射到模具內的塑料溫度為 200左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在 60以下，溫度降低是由于模具通入冷卻水將熱量帶走

55、了。普通的模具通入常溫的水 冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度。 13131 1 冷卻管尺寸的計算冷卻管尺寸的計算 a）冷卻管總長度的計算 (1)塑料傳給模具的熱量 Q=nmq 式中 Q單位時間內塑料傳給模具的熱量（kJ/h） ； n每小時的注射次數(shù)； m每次注射的塑料量，包括澆注系統(tǒng)在內（kg） ； q單位質量的塑料在型腔內散發(fā)的熱量（KJ/kg） ； 其中，q=Cp(1-0)+qm Cp塑料的比熱容（KJ/kg.k） ； 1塑料熔體充模的溫度（） ； 0塑件脫模的溫度（） ； qm結晶形塑料的熔融潛熱（KJ/kg） ； q=2.31(120-70) =115.5KJ/k m=0.0

56、5kg n=90(假設每 40s 注射一次) 所以 Q=nmq=0.0590115.5 =519.75kJ/h （2）由冷卻水帶走的熱量 QW=95%Q 式中 QW單位時間內模具由冷卻水帶走的熱量（mm） 其余同上 所以 Qw=493.76kJ/h 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 30 頁 （3）熱傳導面積（冷卻水道表壁的面積） AW=QW/3.6hW 式中 AW熱傳導面積（冷卻水道表壁的面積） （m2） ； hW冷卻水對其管壁的傳熱系數(shù)（w/m2k） ； 模具型腔表面的平均溫度與冷卻水的平均溫度的差值（） ； 其中冷卻水的平均溫度是指冷卻水與出口的溫度的平均值。 hW=2041(1+0.

57、015W)V0.87/dW0.13 式中 dW冷卻水道的直徑（mm） ； V冷卻水的流速（mm） ； W冷卻水的平均溫度（） ； hW=2041(1+0.015W)V0.87/dW0.13 =2041（1+0.01540）1.320。87/80。13 =3084.39（w/m2k） AW=QW/3.6hW =493.76/3.63084.3910 =0.00445m2 （4）冷卻水管總長度 LW= AW/dW =0.00445106/3.148 =117.2mm b）冷卻水管布置方案的設計 由于本模具采用了整體鑲嵌式的凹模結構，凹模的頂桿較多，不宜在上面布置冷 卻水道，一般冷卻水道與制件外壁的

58、距離不能過近也不能過遠，不宜超過管徑的三倍， 所以本模具可以把冷卻水道布置在定模板上，其布置方法如下圖 13-1 所示： 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 31 頁 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第 32 頁 1414塑料模具鋼的選用及熱處理塑料模具鋼的選用及熱處理 14.1塑料模具用鋼的必要條件塑料模具用鋼的必要條件 各種模具用鋼并不可能具備所有應具備的條件,依模具的使用情況不同而合理地選 擇鋼材,這是首要的條件. 作為塑料模具的使用情況,有種種的不同條件,大致應滿足如下的要求： （1） 、機械加工性能優(yōu)良 （2） 、拋旋光性能優(yōu)良 （3） 、有良好的表面腐蝕加工性 （4） 、既要耐磨損

59、,而且又有韌性 （5） 、淬火性能好,變形小 （6） 、電火花加工性好 （7） 、有耐腐蝕性 （8） 、焊接性好 14.214.2選擇模具鋼要考慮的條件選擇模具鋼要考慮的條件 在選擇模具鋼材使,要依以下條件而逐次考慮之,最后作出決定. 1414.2.1.2.1、塑件的生產(chǎn)批量、塑件的生產(chǎn)批量 模具是高效率的生產(chǎn)工具.每一副模具的使用壽命,直接關系到制件的成本.而每一 種產(chǎn)品的預計產(chǎn)量,又因市場需求而定. 在考慮設計模具時,除了每模的興腔數(shù)之外,就要考慮其使用壽命.最理想的情況是 當模具壽命終了時,該產(chǎn)品正好退出市場.但這實際很難推斷,因為市場需求是變化的. 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 第

60、33 頁 批量小,則對鋼材的要求可以低些;而批量大時,必須選擇優(yōu)質鋼 材,以延長使用壽 命而避免重復制作模具. 14.2.2、塑件的尺寸精度、塑件的尺寸精度 塑件的尺寸精度,有 50取決于模具.而模具的制造精度及耐磨損性能又決定制件 的合格率.對于要求高精度（SJ137278 的 34 級精度）以及超高精度（SJ137278 的 12 級精度）的塑件,即使產(chǎn)量極低,也應選用優(yōu)質模具鋼。 14.2.3、制件的復雜程度、制件的復雜程度 制件越復雜,型腔的加工就越難,因而必須選用切削性能好的鋼 材.制件復雜程度高, 表現(xiàn)在制件圖樣上的尺寸數(shù)目多,加工部位多.因而加工的應力變形必須考慮。 14.2.4、制件的體積大小、制件的體積大小 制件越大,型腔的切削量越大.用大吃的刀量切削時,切削應力越大.因此對于大制件 的模具最好選用易切鋼. 制件小時, 型腔體積小,所用的刀具（主要是銑刀）強度低,切 削量很小.選擇鋼材時應選用質地均勻,合金炭化物分布細而勻稱的鋼材.小模具多先作 預硬化處理然后加工,要考慮加工的可能性。 14.2.5、制件的光觀要求、制件的光觀要求 塑件如為外觀裝飾件,則表面的質量好壞能很大程度上影響產(chǎn)品的銷售.凡對塑件外 觀有嚴格要求的塑件,最好選用真空熔煉或電渣熔煉鋼,以達到最好