框注射模具设计【3张CAD图纸+毕业论文】

框注射模具设计【3张CAD图纸+毕业论文】,3张CAD图纸+毕业论文,注射,模具设计,CAD,图纸,毕业论文 框注射模具设计 1.1塑料与塑料工业的发展 1.1.1塑料工业的发展历史及现状 早在19世纪以前，人们就已经利用沥青、松香、琥珀、虫胶等天然树脂。1868年将天然纤维素硝化，用樟脑作增塑剂制成了世界上第一个塑料品种，称为赛璐珞，从此开始了人类使用塑料的历史。从此开始了人类使用塑料的历史。1909年出现了第一种用人工合成的塑料-酚醛塑料。1920年又一种人工合成塑料-氨基塑料(苯胺甲醛塑料)诞生了。这两种塑料当时为推动电气工业和仪器制造工业的发展起了积极作用。 到20世纪20、30年代，相继出现了醇酸树脂、聚氯乙烯、丙烯酸酯类、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。从40年代至今，随着科学技术和工业的发展，石油资源的广泛开发利用，塑料工业获得迅速发展。品种上又出现了聚乙烯、聚丙烯、不饱和聚酯、氟塑料、环氧树脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺等等。 1.1.2 产品结构与技术进步 塑料管材应用领域含盖了建筑、农业、水利、通讯、市政和日常生产生活等各个方面，其生产和应用及加工设备无疑是中国发展最快的产品之一。九十年代中期中国引进了第一条铝塑复合生产线，现国内能够提供铝塑管材生产线的企业超过了50家，其关键技术如铝管的焊接，铝塑的复合等普遍得到了很好解决。同期内，开发成功并形成批量生产的还包括无规共聚聚丙烯管、交联聚乙烯管、塑料不锈钢复合管、钢塑复合管、大口径双壁波纹管和缠绕管等建筑管材加工设备。给水用／燃气用埋地聚乙烯（PE）管材机组开发也是近年来消化吸收先进技术较快的一种产品。关键技术为：适用于加工中、高密度聚乙烯（MDPE，HDPE）的高速、高效的的单螺杆挤出机，具有混炼效果好、滞留时间短、不产生熔迹线和对精确的机头及先进的定型、冷却、牵引、测厚和切割等配置。 我国具有全部知识产权的新产品新技术不断涌现。被国外科学家誉为“真正的发明”的电磁动态挤出机，经过以华南理工大学瞿重平教授为首的研究人员和业内广大工程技术人员的坚持不懈的努力，在理论上得到进一步完善。同时，在应用中得到了稳步扩展，不仅成功的在注射、挤出和吹塑成型技术上得到应用，在反应挤出混炼设备上也通过了国家级的鉴定，批量投向市场。由电磁动态挤出机组成的PE，PP片材生产线，已基本上占了广东省市场。广东泓利机械有限公司黄步明总经理经过多年潜心研制成功的四缸直锁注射机，在欧美日等八国家和地区注册了发明专利。结束了我国如视听光盘，仪器仪表等精密塑料件加工全部依赖进口设备的状态。日前已批量生产从300KN-10000KN各种规格的产品，产值达8000多万元。北京化工大学江波教授和北京凤记塑料机械有限责任公司先后研制了磨盘式混炼挤出机，物粒通过螺杆传送，多级磨盘研磨，混合炼塑，同传统混炼设备比较，提高了物粒细化，分散等混炼效果。扩大了加工原料的适应范围，对于加工磁性，纳米等复合塑料具有显著的优势。北京建诚机械有限公司等研制成功的全钢塑料异型材挤出机、机头和窗框拼装装置，同时解决了复合、发泡、共挤、切割和焊接等关键成型技术，引起了国内外同行的关注。近年研制成功，技术上有所突破的还有全电子注射机，无拉杆大型注射机，磁性注射机，木塑挤出生产线，超高分子量聚乙烯管材生产线等，其主要技术经济指标大多数达到或接近国际先进水平。 1.2中国塑料模具工业的发展现状 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，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英寸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；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10～30万次，淬火钢模达50～1000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，具体数据见表一。   成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50～80%相比，差距较大。   在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UGⅡ、美国Parametric 。Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点政策的。 1.3中国未来塑料模具将向大、精、长寿命发展 目前，塑料模具在整个模具行业中约占30％左右。专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。    在今后我国塑料模具业主要发展方向上。首先要提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用实大力推广。为此，要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；要进一步增加标准件规格品种，提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。 其次要开发新的塑料成型工艺和快速经济模具，以适应多品种、少批量的生产方式。在塑料模设计制造中全面推广应用CAD／CAM／CAE技术。CAD／GAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD／CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD／CAM／CAE一体化系统结构初见端倪，将解决传统混合型CAD／CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题，CAD/CAM软件的智能化程度也将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 与此同时，还要加强研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程的研究。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD／CAM的关键技术之一，研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。  此外，应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量十分必要，要加快热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术的推广应用。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源。而制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本，目前已在汽车和家电行业中逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因而，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。而为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 1.4中国模具工业技术与国外的差距 虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：  ⑴.总量供不应求  国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右。  ⑵.企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7﹕1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。  ⑶.模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平 产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。 ⑷.开发能力较差，经济效益欠佳 我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是15～20万美元，有的高达25～30万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 造成上述差距的原因很多，除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视，以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外，还有下列几个原因： ⑴.国家对模具工业的政策支持力度还不够 ⑵.人才不足，科研开发及技术攻关投入太少  ⑶.工艺装备水平低，配套性不好，利用率低 ⑷.专业化、标准化、商品化程度低，协作能力差 ⑸.模具材料及模具相关技术落后 第2章 制品原料工艺性能的分析 2.1塑件材料的选择及其结构分析 1结构分析： 2.塑件材料的选择：选用ABS（即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）。 3.色调：黑色。 4.生产批量：大批量。 5.塑件的结构与工艺性分析： （1）结构分析 塑件为手机外壳的上半部分，应有一定的结构强度，由于中间有手机的按键及手机显示屏，后面有与后盖联接的塑料倒扣，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为手机外壳，因此对表面粗糙度要求不高。 （2）工艺性分析 精度等级：采用5级低精度 脱模斜度：塑件外表面 40´－1°20´ 塑件内表面 30´－1°（脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。） 2.2 ABS的注射成型工艺 2.2.1 注射成型工艺过程 （1）预烘干--→装入料斗--→预塑化--→注射装置准备注射--→注射--→保压--→冷却--→脱模--→塑件送下工序 （2）清理模具、涂脱模剂--→合模--→注射 2.2.2 ABS的注射成型工艺参数 （1）注射机：螺杆式 （2）螺杆转速（r/min）：30——60（选30） （3）预热和干燥：温度（°C） 80——85 时间 (h) 2——3 （4）密度（g/ cm³）:1.02——1.05 （5）材料收缩率（℅）：0.3——0.8 （6）料筒温度（°C）：后段 150——157 中段 165——180 前段 180——200 （7）喷嘴温度（°C）：170——180 （8）模具温度（°C）：50——80 （9）注射压力（MPa）：70——100 （10）成形时间（S）：注射时间 20——90 高压时间 0——5 冷却时间 20——120 总周期 50——220 （11）适应注射机类型：螺杆、柱塞均可 （12）后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度（°C） 70 时间（h） 2——4 2.3 ABS性能分析 2.3.1使用性能： ①综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。 ②耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。 ③水、无机盐、碱、酸对ABS几乎无影响。 ④尺寸稳定，易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，经过调色可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬。 2.3.2 成型性能： ①无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。 ②吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。 ③流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 ④比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250 °C左右比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模温宜取 50——60 °C，要求光泽及耐热型料宜取 60——80 °C。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 180——230 °C，注射压力为 100——140 MPa，螺杆式注塑机则取 160——220 °C，70——100 MPa为宜。 ⑤易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。 ⑥ABS在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取1 °以上。 ⑦在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。 2.4 ABS主要技术指标： 表1-1 热物理性能 密度(g/ cm³) 1.02—1．05 比热容(J·kg-1K-1) 1255—1674 导热系数 (W·m-1·K-1×10-2) 13.8—31.2 线膨胀系数 (10-5K-1) 5.8—8.6 滞流温度(°C) 130 表1-2 力学性能 屈服强度（MPa） 50 抗拉强度(MPa) 38 断裂伸长率(﹪) 35 拉伸弹性模量(GPa) 1.8 抗弯强度(MPa) 80 弯曲弹性模量(GPa) 1.4 抗压强度(MPa) 53 抗剪强度(MPa) 24 冲击韧度 (简支梁式) 无缺口 261 布氏硬度 9.7R121 缺 口 11 表1-3 电气性能 表面电阻率（Ω） 1.2×1013 体积电阻率（Ω·m） 6.9×1014 击穿电压（KV/mm） \ 介电常数（106Hz） 3.04 介电损耗角正切（106Hz） 0.007 耐电弧性(s) 50—85 2.5 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施： 主要缺陷：缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度为70°C左右热变形温度约为93°C）、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。 消除措施：加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度。 第3章 模具结构的设计 3.1初步确定注射机型号及规格 除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号（有关校核数据见3.12）。 ⑴、计算单个塑件的体积 V=4.2cm3 设型腔数为8，则Vg≥n(V+Vj)/0.8=92 cm3 则选型号为XS-ZY-125 ⑵、其注射机的规格、参数如下： 螺杆 直径 Φ42mm 注射 容量 125g 注射 压力 119Mpa 锁模 力 900KN 最大注射面积 320cm2 模具 厚度 200~300mm 模板 行程 300mm 喷嘴球半径R 12mm 孔直 径 Φ4mm 定位孔直径 Φ100+00.054 mm 推出机构中两侧孔径 Φ22mm 孔距 230mm 3.2定型腔数目 按注射机的最大注射量确定 n≤(0.8Vg-Vj)/V=21.6 则n取4符合要求，即一模四腔 3.3分型面的选择及型腔的合理排布 根据其原则：保证塑件留于动模，外观整洁，塑件精度，且可利用分型面排气，故采用双分型面的平面分型。 分型面如图所示： 图1 型腔的排布呈单腔式，如图所示： 图3 3.4浇注系统的设计 设计浇注系统首先应了解塑料及其流动性（ABS这种属于热塑性塑料熔体在流动过程中其表观黏度随剪切速率的变化而发生显著的变化，且压力增高时表观黏度增加），使尽可能低的表观黏度和较快的速度充满整个型腔。 ⑴、主流道设计 形状如图所示： 尺寸如下：R=12+2=14 mm r=2 mm α=0.5α0=2° d=4+0.5=4.5 mm 浇口套如图所示： 图（4） 注意：流道内壁粗糙度为Ra0.63μm h = 5 mm H = 10 mm L = 25 mm ( L ≤ 60 mm ⑵、冷料穴设计 冷料穴是贮存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔，且冷料穴应设在料流末端。根据需要选用带球头形的拉料杆，当塑料进入冷料穴后，紧包在拉料杆的球头上，拉料杆的底部固定在推杆固定板上，开模时将主流道凝料拉出定模。 尺寸为 d = 6 mm ⑶、分流道设计 要使塑料熔体流经流道的效率较高，则应采用截面形状为圆形流道作为分流道，由塑料ABS得知分流道直径为(d) = 4.0~9.0，故取 D = 6 mm。分流道表面粗糙度Ra=1.25~2.5 um，且分流道与浇口的连接形式采用圆弧连接。 分流道排布如图所示：D=6mm,d=4mm 图（5） ⑷、浇口设计 依据：①、避免熔体破裂而产生喷射和蠕动； ②、有利于流动、排气、补料； ③、使流程最短，料流变向最少，防止型芯变形； ④、有利于减少熔接痕和增加熔接强度等。 故应采用多点浇口。 浇口直径d =1.4 mm 浇口长度：L = 1.5 mm 3.5模架的选用 在学校作设计时，模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。 模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。 标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架 315×L，其中L取400mm，可符合要求。 模架的选择:选用标准模架 模架的外观尺寸为315×400×215 mm 动模板厚度: 20 mm 定模板厚度: 35 mm 垫板厚度: 10 mm 3.6排气系统设计 在注射成型过程中若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦。在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷，为此应开设排气槽，设计好排气系统。 排气槽设计的要点： ⑴、排气槽应尽量设在分型面上并尽量设在凹模上。 ⑵、排气槽尽量设在料流末端和塑件较厚处。 ⑶、排气槽排气方向不应朝向操作人员，并最好呈曲线状，以防注射时烫伤工人。 ⑷、排气槽尺寸根据经验常取槽宽1.5~1.6mm，槽深0.02~0.05mm，以塑料不进入排气槽为宜。 故排气槽的尺寸取：宽1.5mm ,深 0.03mm。 另外排气系统还可通过其它方式排气如： 用分型面排气；用型芯与模板配合间隙排气等。 3.7确定冷却系统 为了提高冷却系统的效率和争取型腔表面温度的均匀和稳定，在系统的综合实际中应遵守生产中的约定准则。在管道的布置时，还需进一步考虑型腔的形状和尺寸，并使加工方便和密封效果良好。 用20℃的水作为冷却介质，其出口温度27℃，水呈湍流状态，模具平均温度为60℃，模具宽度为315mm。 ⑴、塑件固化每小时释放热量 Q=WQ1 查表得Q1=4.0 x 102 KJ/Kg 体积 V = 383.5 mm3 G = 383.5 x 1.05 =402.675 g W =3600G/40 =36.24 Kg/h Q = 36.24 x 4.0 x 102 =1.45 x 104 KJ/h ⑵、冷却水的体积流量 q = Q/[PC1(θ1-θ2)] =8.2 x 10-3 m3/min ⑶、查表得：取冷却水管直径 d = 15 mm ⑷、水管内水的流速 v = 4q/(πd2) =0.77 m/s ⑸、在水温为30℃的情况下取 f = 7.22 传热膜系数 h = 4.187 x f(ρv)0.8 = 1.42 x 104 KJ/(m2h℃) ⑹、总传热面积 A = 60W Q1/(ht) =0.028 m2 ⑺、冷却水管的孔数 n =A/(πdL) ≈ 4，分布图如下： 3.8顶出机构的设计 （1）.顶出机构的设计原则 ⑴、顶出的运动要准确、可靠、灵活，无卡死现象，机构本身要有足够的刚度和强度，足以克服脱模阻力； ⑵、保证在顶出过程中塑件不变形，这是对顶出机构的最基本的要求； ⑶、顶出力的分布应尽量靠近型芯，且顶出面积应尽可能大，以防止塑件变形； ⑷、顶出力应作用在不易使塑件变形的部位。应尽量避免使顶出力作用在塑件的平面位置上； ⑸、如果顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，为了不影响塑件的尺寸和使用，一般使顶杆与塑件接触部位凹进塑件0.1mm左右，而顶出杆端面则应高于基准面，否则塑件面会出现凸起，影响基准面的外观和平整； ⑹、尽可能使塑件留在动模，使脱模机构易于实现。 （2）.顶出机构的设计 在注射成型的每一循环中，塑件必须由模具型腔中取出。完成取出塑件这个动作的机构就是顶出机构，也称为脱模机构。本设计采用到斜顶装置，斜顶是滑块的一种特殊形式，即型芯的滑块。 工作原理:在顶出过程中，推杆顶着滑块型芯作横向移动将制件顶出后用手取出，而在顶出塑件的同时通过销钉限位防止滑块型芯脱落。(力的分解原理) 3.9复位装置 脱模机构在完成塑件的顶出后，为了下一个循环，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，而本次模具设计用的是复位杆复位。复位杆也叫回程杆或反顶杆。模具闭合后，它的端面刚好和分型面平齐，它与顶杆一起固定在顶出板上。实现顶出后，复位杆的位置高出分型面。模具闭合后，定模板端面推顶复位杆连同整个顶出机构一起回归原位。复位杆一般设置4根。使用复位杆时，必须等到复位杆与定模板相接触时才起复位作用，也只有当模具完全闭合时，复位动作才全部完成。每合模一次，复位杆端面就要与定模板发生一次碰撞。 3.10型腔与型芯尺寸的计算 收缩率 S = 0.3~0.8%，平均收缩率Scp=0.55% ⑴、型腔直径 ：如下图所示 对直径D为50-0.040 mm有： 公差为△=0.40 mm δz = △/4 = 0.10mm 由公式 Lm =[Ls(1+Scp)-3△/4]+0δz =49.975 +00.1 mm 经核算得：Lm +δz +δc –Ls S min =49.992 < Ls=50 故满足要求，则直径D为49.975 +00.1 mm。 对直径D为45.5 –0.0.6 mm有： 公差为△=0.60 mm δz = △/4 = 0.15mm 由公式 Lm =[Ls(1+Scp)-3△/4]+0δz = 45.3 +00.15 mm 同里经校核可知符合要求，则直径为45.3 +00.15 mm。 ⑵、型腔深度： 对尺寸为18-0.024 mm则有： 公差为△=0.24 mm δz = △/4 = 0.06 mm 由公式 Hm =[Hs(1+Scp)-2△/3]+0δz =17.939 +00.06 mm 经核算得： Hm - HsSmax + △ =18.035 > Hs = 18 故满足要求，即型腔深度为17.939 +00.06 mm ⑶、型芯组合体尺寸的计算：如下图所示 对 d为43+0.040 mm有： 公差为△= 0.40 mm δz = △/4 = 0.10mm 由公式 lm =[ls(1+Scp)+3△/4]-0δz =43.537 –00.1 mm 同里校核得其符合要求，则型芯上直径为d=43.537 –00.1mm ⑷、型芯高度： 对尺寸为h = 16.81 +00.14 mm则有： 公差为△= 0.14 mm δz = △/4 = 0.035mm 由公式 hm =[hs(1+Scp)+2△/3] -0δz = 16.995 –00.035 mm 经核算得满足要求，即型芯高度为h= 16.995 –00.035 mm ⑸、小型芯的中心距： 对尺寸为C=15+00.24 mm则有： 公差为△= 0.24 mm δz = △/4 = 0.06mm 由公式 Cm = Cs(1+Scp)±δz/2 = 15.083±0.03 mm (6)、螺纹型芯与型环径向尺寸 螺纹型芯与螺纹型环的径向尺寸计算方法与普通型芯和型腔的径向尺寸的计算方法基本相似。但塑件螺纹成型时，由于收缩的不均匀性和收缩率的波动等影响因素，使其螺距和牙尖角都有较大的误差，从而影响其旋入性能。下列是螺纹型芯与螺纹型环径向尺寸相应的计算公式。 螺纹型芯 中径 dm中=[（1+Scp）Ds中+△中]中 （1） 大径 dm大=[（1+Scp）Ds大+△中]大 （2） 小径 dm小=[（1+Scp）Ds小+△中]小 （3） 螺纹型环 中径 Dm中=[（1+Scp）ds中-△中]中 （4） 大径 Dm大=[（1+Scp）ds大-△中]大 （5） 小径 Dm小=[（1+Scp）ds小-△中]小 （6） 式中： dm中、dm大、 dm小—分别为螺纹型芯的中径、大径、小径； Ds中、Ds大、 Ds小—分别为塑件内螺纹的中径、大径、小径的基本尺寸； Dm中、Dm大、 Dm小—分别为螺纹型环的中径、大径、小径； ds中、ds大、 ds小—分别为塑件外螺纹的中径、大径、小径的基本尺寸； △中—塑件螺纹中径公差；目前国内尚无标准，可参考金属螺纹公差标准选用精度较低者； δ中、δ大、δ小—分别为螺纹型芯或型环中径、大径和小径的制造公差； 查相关手册得：ds小=47.051mm, ds中=48.075mm，螺距Ps=3mm，△中=0.54mm， δ大=0.06mm, δ中=0.04mm, δ小=0.06mm。 将上述各式代入式（4）、式（5）、式（6）得： 螺纹型芯的工作尺寸： 中径 Dm中=[（1+Scp）ds中-△中]中 = [（1+1.7%）×48.075-0.54]=mm； 大径 Dm大=[（1+Scp）ds大-△中]大 =[（1+1.7%）×49-0.54] =mm； 小径 Dm小=[（1+Scp）ds小-△中]小 =[（1+1.7%）×47.051-0.54]=mm。 螺距： 螺纹型芯与型环的螺距尺寸计算公式如下： Pm=[（1+Scp）Ps]± 式中：Pm—螺纹型芯或型环的螺距； Ps—塑件螺纹螺距基本尺寸； δ—螺纹型芯与型环螺距制造公差。 查相关资料=0.030.05mm, 取 =0.04mm。 Pm=[（1+Scp）Ps]± =[（1+1.7%）*3]±=3.1±0.02mm。 3.11模具结构尺寸的计算 ⑴、型腔侧壁的计算：已知强度[б]=160Mpa 由于型腔采用的是整体型腔，其最小壁厚为40 mm 由公式（整体式）S = Prh/( [б]H ) = 4 mm < 40 mm 故满足要求。 ⑵、型腔底板厚度的计算： 由公式 t ={3pr2/( 4[б] )}0.5 =11.8 mm < 20 mm 则符合要求,故取20 mm。 ⑶、型芯支承板厚度的计算： 由公式 t ={3pbL2/( 4B[б] )}½ = 35.7 mm 则取支承板厚度为40 mm。 ⑷、脱模力的计算：： 由已知条件和查表得 E = 1.8 x 103 Mpa ψ= 1° f = 0.21 K2 = 1.0035 μ=0.32 由公式t/d=0.02 < 0.05 可得该塑件为薄壁制件。 A = πD2/4 = 1962.5 mm2 则 F = 2πδESL cosψ (f - tanψ)/[(1-μ)K2 ] +0.1A = 4363 N ⑸、推杆直径的计算： 由公式 d = k(L2F/nE)¼ = 3.6 mm < 6 mm 故取直径为d=6 mm。 ⑹、推板厚度的计算： 由公式 t = (K3F/[б])1/3 ≈ 4 mm < 10 mm 故取推板厚度t = 10 mm. 3.2模具结构的校核 3.2.1锁模力的校核 据式P=KP0 取压力损耗系数K为0.4，注射机使用的注射压力为 P0=119MPa ,则型腔压力 P=47.6MPa。已知注射机的最大锁模力为900KN。 F =AP =752 KN 〈 900 KN，故满足要求。 3.2.2安装部分的尺寸校核： ⑴、模具厚度——模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板的距离。注射机规定的最大模具高度为300 mm，最小模具厚度为200 mm。 H =25 x 2 + 10 + 35 + 20 + 40 + 60 = 215 mm ∈(200～300㎜)则满足要求。 ⑵、模架的尺寸规格： (L)315mm × (B)400mm × (H)215mm ⑶、定位环尺寸 为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线重合，模具定模 板上 凸出的定位环与注射机固定模板上的定位孔呈间隙配合。定位环高度为8 mm，直径D为100+0.054 mm。 ⑷、喷嘴尺寸： R2 = 14 mm R1 = 16 mm ,则R1 〉R2 ，故主流道内的塑料凝料可以脱出符合要求。 ⑸、开模行程校核： 双分型面注射模： S = H1 + H2 + a +(5～10) = 20 +10 +35 +10 +5 =80 mm 注释： H1 —— 塑料脱模需要的顶出距离。 H2 —— 塑件厚度（包括浇注系统凝料）。 对最大行程与模具厚度有关的校核： Sk — Hm = 300 — 215 = 85 〉 S = 80 故满足要求。 第4章 试模 4．1 试模前的模具检验 为了保证正常试模，对交付试模的模具应首先进行有关的检查，检查内容如下： 1.外观检查 1）的闭合高度、安装尺寸、脱件形式、开模距离等是否符合设备条件； 2）外露部分应无锐棱角，并应敲印用该模具生产的塑件图号或代号； 3）总重量超过30kg时，应有起重用吊环安装孔； 4）附件、备件应备齐； 5）合模方向的标记； 6）零件、浇注系统等表面应光洁，无塌陷、伤痕等弊病。对成型有腐蚀性 的塑料的模具，其成型零件应有防腐措施（如镀铬等）； 7）能出现飞边，其方向应保证能脱模； 8）动零件应配合适当、起止位置的定位正确可靠。如模具使用温度高于60， 部分间隙应能保证升温后不因膨胀而卡死； 9）部分的尺寸是否符合模具设计要求（以图样为依据）； 10）各承压零件的接触面积是否确实接触。 2.运转检查 1）动零件、组件是否运动灵活，动作正确可靠； 2）零件在闭模后是否确实锁紧。如有可调整余地，应事先调整； 3）系统的，检查水路是否通畅，走向是否正确，有无漏泄现象； 4）加热器的模具，应在通电前作绝缘检查； 5）压、气动装置的模具，应通液或通气试验，有无漏液或漏气现象，工作行程是否准确。 4．2 试模后模具验收项目 4．2．1 模具性能 1．各工作系统坚固可靠，活动部分灵活平稳，动作相互协调，定位起止正确，保证稳定正常工作，满足成形要求和塑件质量及生产效率； 2．脱模良好，塑件留落方向符合设计要求； 3．嵌件安装方便，可靠，正确； 4. 对成形条件及操作要不苛刻，便于掌握投产； 5．各主要受力零件有足够强度及刚性； 6. 模具安装平稳性好，调整方便，工作安全； 7. 加料、取料把及塑件方便安全； 8. 消耗塑料少； 9．配件及附件的使用性能良好。 4．2．2塑件质量 1．粗糙度、尺寸符合图纸要求； 2．形状完整无缺，表面光泽平滑，不得产生不允许的各种成形缺陷及弊病； 3．顶杆残留凹痕不得过深，一般不得超过0.5mm，不存在顶出不良和脱模 不良等弊病； 4．飞边不得超过规定要求； 5．保证塑件质量稳定。 第4章 结论 通过3个月的锻炼，遇到了很多难题，在指导老师和同学的帮助下解决了许许多多难题。在此期间我为了作好毕业设计在图书馆查阅了许多的资料，学到了好多课堂上没有的知识，也提高了自己的动手能力。这个期间虽然很累，但却使我受益匪浅。 首先，在设计模具结构前必须了解清楚该塑料零件的一些相关性能。看看它适合用哪种方式去成型，适合用哪种脱模方式，是否会影响其质量。 其次，一个正确的设计思路和设计顺序能使你比较顺利地完成你的毕业设计。刚开始时，由于没有任何设计经验，面对着工程如此复杂、艰巨的模具设计所要考虑的方方面面，由于在做毕业设计之前我们实习了塑料模具的课程设计，为此我逐步逐步地做，忙活了好几天才开了头。但经过查阅大量资料及在同学帮助下，终于理清思路，让工作步入正轨。 然后，要熟悉模具的运动规律及模架结构。我的设计方案作过几次更改，刚开始时考虑的不全面，对模具的运动没掌握好而造成的。当时设计上出现失误时会有机构运动干涉，无法取出残余料，抽芯机构设计错误等症状。 这次的设计不仅巩固了以往在课堂上所学到的各方面的知识，还学到了许多新知识，使其更系统化而且整个设计的过程使得这些理论和实践相结合，提高了我解决实际问题的能力。同时，查阅大量的资料扩充了我模具方面的知识，也使我查阅资料的速度及准确性大大提高，也让我了解模具设计的整个流程。 参考文献 ⑴.秦蕊. 塑料模具设计. 西北工业大学出版社,1988.12 ⑵.唐志玉编. 大型注塑模设计基础. 成都科技大学出版社，1987 ⑶.于华编. 注塑模具设计技术及实例. 机械工业出版社，1999.5 ⑷.《塑料模设计手册》编写组. 塑料模设计手册（第三版）. 机械工业出版社，2002年8月 ⑸.张文华.塑胶模具设计制图实务.航空工业出版社, 1999年5月 ⑹.丁浩. 塑料工业实用手册（下册）. 化学工业出版社, 1996,3 ⑺.王以华、李明尧、荣焯、陆镇毅. 现代模塑成形手册. 上海交通大学出版社, 1993,3 ⑻.杨可桢、程光蕴. 机械设计基础. 高等教育出版社(第四版). 1999,4 ⑼.[德] G.曼格斯 P.墨兰 . 李玉泉 译 张荫朗 校. 塑料注射成型模具的设计与制造. 中国轻工业出版社, 1993.2 ⑽.邱建新、李发根等. 模具工业发展终述. CAD/CAM与制造业信息化，2003.12 ⑾.周永泰. 模具产品目前水平及今后发展趋势, 1998.2 ⑿.周雄辉. 现代模具设计制造理论.上海交通大学出版.2000年 ⒀.黄虹《塑料成型加工与模具》化学工业出版社2003.3 ⒁.王孝培《塑料成型工艺及模具》机械工业出版社2000.6 ⒂. 徐佩弦《塑料制品与模具设计》北京中国轻工业出版社2001.7 ⒃许鹤峰《注塑模具设计要点与图册》北京化学工业出版社1999.7 ⒄许健南《塑料材料》北京中国轻工业出版社2001.1 ⒅黄锐《塑料工程手册》北京机械工业出版社2000 致谢 　　在做毕业设计的3个月间，我得到了许多老师、同学热情的帮助及支持。在他们的帮助下，我才得以顺利完成此次毕业设 计。在此，我向他们表示诚挚的感谢！ 首先我要感谢我的指导老师，老师的亲切关怀和悉心指导下本论文才得以顺利完成的。从论文的选题到开题，以及到最后论文的完成，老师都给予了具体而细致的指导。 　　其次，感谢我的同学们。同学提供给我的一些资料和工具，感谢同学为我解决了许多设计和画图上的问题。 感谢所有关心我、帮助我的师长、朋友和同学！今后我将谨记校训，以饱满的热情投入到工作岗位中，努力做到勤奋、文明、求实、创新，为学院增光添彩！ 32