毕业设计（论文）-遥控器支架模具设计.doc

第一章 引言 - 1 - 第一章第一章 引言引言 1 11 1 课题的意义课题的意义 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，在现代机械制造业中，模具制造能力的强弱和模具制造水平 的高低，已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一，直接影响着国民 经济中许多部门的发展。现行工业生产的特点是产品品种多，更新换代快，市场竞争 激烈，故现代模具正向高精度，长寿命，高生产率，结构复杂的方向发展。在这种情 况下应运而生 PROE/UG/CAD 技术己成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中这些 薄弱环节的最有效的途经。同传统的模具设计相比，PROE/UG/CAD 技术无论在提高 生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。 模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的优劣，直 接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。 美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” ，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕 的动力” 。事实上，在仪器仪表、家用电器、交通、通讯和轻工业等各行业的产品零件 中，有 70%以上是采用模具加工而成的。工业先进的发达国家，其模具工业年产值早已 超过了机床行业的产值。据 1991 年统计，日本模具工业已实现了高度的专业化、标准 化和商品化，在全国一万多家企业中，生产塑料模和生产冲压模的企业各占 40% 。新 近统计的韩国模具工业情况表明，全国模具专业厂中，生产塑料模的占 43.9%，生产冲 压模的占 44.8%。我国按产值计算，目前冲压模占 50%左右，塑料成型模约占 20%。虽 然模具工业在近十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍 有较大差距。 现代模具制造技术正朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集 成的方向快速发展。其发展，在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、 先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。21世纪模 具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品 的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业 的应变能力，满足用户需要。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国 家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一 些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出 口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的 第一章 引言 - 2 - 发展有着特别重要的意义。 中国塑料模具工业从起步到现在，历经了半个多世纪，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“（约 122CM）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 模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年 的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快 速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计 制造周期等方面做出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数 量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密， 复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国 模具行业还应在以下几个方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 （1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展， 成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 （2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模 具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 （3）推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一 个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向，可 显著地提高模具设计制造水平。 （4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现， 模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术， 以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 第二章 塑件的结构分析及成型工艺性能 - 3 - 第二章第二章 塑件的结构分析及成型工艺性能塑件的结构分析及成型工艺性能 2.12.1塑件结构分析塑件结构分析 1）塑料制件材料为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物(ABS),其收缩率查表可知 为（0.30.8）%，成型工艺性能良好。 2)塑件尺寸较小，长为：115mm；宽为：70mm；壁厚为2mm。 3)如果壁厚过厚，不但用料多，成本高还容易产生气泡、缩化、凹陷等缺 陷，冷却时间长生产效率降低；壁厚过薄，成型困难，流动阻力大，尤其是大 型制品和形状复杂的制品。所以壁厚的选择一定要适当。 4）精度一般，故表面粗糙度为：0.8µm。脱模斜度为：1°。塑件不得有影 响外观的缺陷飞边、毛刺，缩影等熔接痕。模具型腔表面的粗糙度、塑料品种、 成型工艺、及型腔的磨损和腐蚀都对塑件的表面粗糙度有一定的影响。 5）为提高生产效率，采用一模一腔的结构，塑件壁较薄，对制品不进行后 加工。为满足制品高光亮的要求与提高成型效率采用点浇口。 图 1. 零件图 第二章 塑件的结构分析及成型工艺性能 - 4 - 2.22.2 成型工艺性能成型工艺性能 2.2.12.2.1 塑件采用塑件采用苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，其主要工艺性能有，其主要工艺性能有 A相对密度约为 1.021.05g/cm3 B微黄色、无毒无味。 C冲击韧性，力学强度较高，尺寸稳定，适于做机械零件，减震耐磨零件， 传动件电信结构件等。 D电性能，化学耐腐性好，易于成型和机械加工，可作双色成型件。 2.2.22.2.2 注塑成型条件注塑成型条件 密度（g/ cm³） 1.021.05 计算收缩率（%） 0.30.8 预热温度（） 8085 预热时间（h） 23 料筒温度（） 前段 180200 中段 165180 后段 150170 模具温度（） 5080 注射压力（MPa） 60100 成型时间（S） 注射时间 2090 高压时间 05 冷却时间 20120 总周期 50220 螺杆转速 （r/min） 30 适用注射机类型 螺杆、柱塞 第三章 塑件的参数计算及注射机选择 - 5 - 第三章第三章 塑件的参数计算及注射机选择塑件的参数计算及注射机选择 3.13.1 塑件体积及质量计算塑件体积及质量计算 3.1.13.1.1 型腔尺寸计算型腔尺寸计算 按极限尺寸计算 修模时，凹模尺寸修大容易 LM=(1+Smas)Ls-+z0 校核：LM+Z+C-Smin×LsLs 式中：3/4 一般在 0.5-0.8 之间。 LM凹模径向公称尺寸（mm） 。 Ls制品径向公称尺寸（mm） 。 Scp塑料平均收缩率（%） 。 SmasSmin为塑料的最大、最小收缩率（%） 。 为制品公差值（mm）；C凹模磨损量（mm） 。 Z模具制造公差（取制品相应尺寸之 /3-/6 ） （mm） （C磨损严重的取 /3 ；轻微的取 /5-/8 3.1.23.1.2 型芯尺寸的确定型芯尺寸的确定 按极限尺寸计算 修模时，型芯尺寸修小容易 LM=(1+ Smin)Ls+-Z0 校核：LM-Z-C- SmasLsLs 式中：LM型芯径向尺寸（mm） 。 Z型芯制造公差（mm） 。 （Z取制品相应尺寸公差的 1/31/6） C型芯磨损量(mm)。 3.1.33.1.3 塑件体积和质量塑件体积和质量 22 克 3.23.2 注射机的选择注射机的选择 3.2.13.2.1 型腔数目的确定型腔数目的确定 第三章 塑件的参数计算及注射机选择 - 6 - 可根据塑件计算重量，选择设备型号规格，来确定型腔数。型腔数目的确 定应考虑以下几点： a.长期大批量生产适于采用多型腔结构。 b.制品较小时适于采用多型腔结构。 c.供货日期集中、量大，适于采用多型腔结构。 d.制品批量小、不集中，宜用单型腔结构。 e.制品复杂或精度高，多腔一致性差，制造困难，适宜单腔结构。 f.要满足用户年产量和生产班次安排的要求。 g.根据用户现有设备的可能性和有效利用率。 h.应特别注意制品的复杂程度、精度要求和模具制造的难度。 i.还应分析考虑到制造周期的可能性和成本。综合考虑，进行分析和平衡。 常用的四种方法如下： 1. 根据经济性确定型腔数目 根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用， 仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。 设型腔数目为 n，制品总件数为 N，每个型腔所需的模具费用为 C1，与型 腔无关的模具费用为 C0，每小时注射成型的加工费用为 y（元/h） ，成型周期为 t（min） ，则： 模具费用为：Xm=nC1+C0（元） 注塑成型费用为：Xs=N（yt/60n） （元） 总的成型加工费用为：X=Xm+Xs，即：X=N（yt/60n）+ nC1+C0 为使总的成型加工费用最小，即令 dx/dn=0，则有 N（yt/60n） （-1/n²） +C1=0， 所以 n= 160/CNyt 2. 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目 当成型大型平板制件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力为 F（N） ， 型腔内塑料熔体的平均压力为 Pm（MPa） ，单个制品在分型面上的投影面积为 A1（mm²） ，浇注系统在分型面上的投影面积 A2（mm²） ，则： nF-PmA2/PmA1 3. 根据注射机的最大注射量确定型腔数目 第三章 塑件的参数计算及注射机选择 - 7 - 设注射机的最大注射量为 G（g） ，单个制品的质量为 W1（g） ，浇注系统的 质量为 W2（g） ，则型腔数目 n 为： n（0.8G- W2）/ W1 4. 根据注射剂的塑化速率计算确定型腔数目 n(KMt/3600-m2)/m1 （240） 式中：M注射机额定塑化量(g/h 或 cm3/h) t成型周期(s) 3.2.23.2.2 注射机的选择注射机的选择 热塑性塑料注射成型机由机座、注射部分、合模部分、液压传动部分、微 机及电器控制系统五大部分组成。 （1）注射机最大注射量的确定 选择与模具和制品相适应的注射量能满足成型要求的注射机。 直接按注射机的最大注射质量计算： KM机maxMsn+m1 式中，KM机max-注射机最大注射质量； Ms-每件塑料制品的质量； n-每模型腔数； m1-浇口凝料的总质量。 (2)注射压力的确定 注射机的注射压力必须大于制品成型所需要的压力。 P机maxPS 式中：P机max -注射机最大注射压力（MPa） ； PS-制品成型所需要成型压力(MPa)。 （3）所需锁模力的确定 注射机锁模力必须大于或稍大于塑料充满型腔时注射压力模内产生的张力： F机 P模 A面 F机 P A面×K 式中：F机-注射机的最大锁模力； K-压力损耗系数； P模-模具型腔中溶体的平均压力 A面-制品和所有流道、浇口在分型面投影面积之和； P-螺杆对于塑料的注射压力。 第三章 塑件的参数计算及注射机选择 - 8 - 根据本塑件的质量和体积，选择 SZ-125/630 卧式注射机，主要技术参数如下: 理论注射容量（cm³） 140 螺杆直径（mm） 40 注射压力（Mpa） 126 注射速率（g/s） 110 塑化能力（g/s） 16.8 螺杆转速（r/min） 14200 锁模力（KN） 630 拉杆内向距（mm） 370*320 移模行距（mm） 270 最大模具厚度（mm） 300 最小模具厚度（mm） 150 锁模型式 双曲轴 模具定位孔直径（mm） 125 喷嘴球半径（mm） SR15 第四章 模具结构设计 - 9 - 第四章第四章 模具结构设计模具结构设计 图 2 塑件图 4.14.1 分型面的选择分型面的选择 制品表面质量，尺寸精度和形位精度、脱模，型腔型芯结构和排气以及进 料浇口和模具制造等都会受到分型面的直接影响。所以在选择和确定分型面时， 应全面分析、比较和考虑，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面 一般应遵循以下几项原则： （1）分型面应选在制品的最大外形尺寸之处，否则制品无法脱模。同时， 还应选在能使制品留在动模之处，有利于脱模。 （2）不能影响制品外观尤其是对表面质量有要求的制品。 （3）便于浇口进料，利于成型，易于排气。 （4）利于型腔加工，从而使制品的精度易于得到保证。 （5）有利于避免侧抽芯或便于侧抽芯。 （6）利于嵌件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹型芯的安装。 （7）有利于简化模具结构。 第四章 模具结构设计 - 10 - 本次毕业设计塑件的模具采用一模一腔其分型面如下图： 4.1.14.1.1 考虑塑件质量考虑塑件质量 1）确保塑件尺寸精度 应避免或减少因脱模斜度形成塑件两端尺寸差异过大而产生的塑件壁厚不 均匀的现象。 2）确保塑件表面要求 分型面应可能选择在不影响塑件外观的部位以及塑件外观的要求，而且分 型面处所产生的飞边应容易修整加工。 4.1.24.1.2 考虑注射机技术规格考虑注射机技术规格 1）考虑锁模力 尽可能减少塑件在分型面上的投影面积。模具的分型面尺寸在保证一定的 型腔不溢料边距的情况下，尽可能减小分型面接触面积，从而可以增加分型面 的接触应力，防止溢料，并简化分型面的加工。 2）考虑模板间距 4.1.34.1.3 考虑模具结构考虑模具结构 1）尽量简化脱模部件 4.1.44.1.4 考虑模具制造难易性考虑模具制造难易性 4.24.2 浇注系统设计浇注系统设计 (一一) 浇注系统设计要点浇注系统设计要点 （1） 浇注系统力求距型腔距离近、一致，并首先进入制品的厚壁部位、不宜 直冲型芯镶嵌件；应避免产生熔接痕，利于排气。 （2） 有利于制品的外观，并易于清除。当产生矛盾无法处理时，可协商量修 改制品结构。 （3） 还应考虑到制品的后续工序，利于后工序的加工、装配、工序间运送和 管理，必要时设辅助流道，将制品连为一体。 4.2.14.2.1 倾斜式主流道设计倾斜式主流道设计 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道。通常和注射机喷嘴在 第四章 模具结构设计 - 11 - 同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，为了便于浇注凝料从主流道中取 出，主流道采用 =2°6°左右的圆锥孔。对流动性差的塑料也可取得稍大 一些，但过大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。其长度，根据模具 结构确定，越短越好。 · 图 3 主流道剖面 主流道内壁的表面粗糙度在 Ra0.8×10以下，抛光时沿轴向进行，主 3 流道的长度 L，一般按模板厚度确定。为了减少熔体在充模时的压力损失和物 件损耗，应尽可能缩短主流道的长度，L 应控制在 60以内。浇口套常用 T8A 钢材制作，经淬火洛氏硬度为 30HRC。 倾斜式主流道的倾斜角：PE、PP、PA 等塑料最大可达 30°。 PS、SAN、ABS、PC、POM、PMMA 等塑料，倾斜角最大可达 20°。而其它设计参 数与垂直主流道相同 第四章 模具结构设计 - 12 - 4.2.24.2.2 分流道设计分流道设计 4.2.34.2.3 型腔的排列和流道的布局型腔的排列和流道的布局 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布 置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一 方面流程尽量短、锁模力力求平衡。 本塑件体积较小，所以模具采用一模八腔，型腔和分流道布置形式采用平 衡式排列，圆形对称八腔。 4.2.44.2.4 浇口的位置浇口的位置 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注 系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺 寸对塑件性能和质量的影响很大。 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性 浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加 速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另 一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时 充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止 塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 4.2.54.2.5 冷料穴的设计冷料穴的设计 冷料穴一般设置在主流道的末端，即主流道正对面的动模板上或处于分流 道的末端。它的作用是用来储存注射间隙，喷嘴前端由散热造成温度降低而产 生的冷料。在注射时，如果它们进入流道，将堵塞流道并减缓料流速度；进入 型腔，将在塑件上出现冷疤或冷斑。影响塑件质量。同时在开模时，冷料穴又 起到将主流道的凝料从浇口套中拉出的作用。冷料穴的直径应大于主流道的大 端直径，其长度约为主流道的大端直径，这样有利于物料的流动。 第四章 模具结构设计 - 13 - 图 4 冷料穴剖面 4.34.3 零件的结构设计零件的结构设计 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、凸模、 镶块、成型杆等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、流料 的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状， 较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较 高的强度、刚度及较好的耐磨性能。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔 的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据 成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件 的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。一般还应考虑如下问题： (1)大尺寸的零件，主要进行刚度计算，强度在其次；尺寸小的零件主要进行 强度计算，刚度在其次 4.3.14.3.1 凸模的结构设计凸模的结构设计 凸模即成型塑料制品内表面的大型芯，而成型制品上的孔是小型芯称为成 型杆。凸模分整体结构的凸模、整体镶入结构的凸模和镶拼组合结构的凸模三 种。 第四章 模具结构设计 - 14 - 图 5 凸模 4.3.24.3.2 凹模的结构设计凹模的结构设计 第四章 模具结构设计 - 15 - 图 6 凹模 凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形状、结构的复制。本 模具整个定模板的尺寸为 280×280×110mm。由于一模八腔的分流道板选用形 状简单对称，易于加工的圆形，所以按照它的布局安排进行凹模的定位及尺寸 确定。 直接在模板上加工出制品外表面要求的形状、尺寸精度和质量的成型件。 本模具采用整体结构的凹模，结构简单易于制造，制品上无镶拼结构留下的拼 接痕，制品质量较好；制造中省去了镶拼组合所需的工时和费用。相同的钢材 截面尺寸，比强度高。整体结构的凹模适于形状比较简单，精度要求不高，适 用寿命可成型几千至一万次左右的中、小型模具。 4.3.34.3.3 成型零件的钢材成型零件的钢材 成型零件的钢材可根据制品材料和产量以及精度，技术要求，结构类型等 因素综合分析、考虑选取。一般性能要求包括力学性能、高温性能、表面性能、 工艺性能及经济性等。 第四章 模具结构设计 - 16 - 各种模具的工作条件不同，对材料的性能要求也不同各有差异。我国塑料 模具用钢目前还缺乏专用钢种，生产部门采用一般工具钢，如 T10A、CrWMn、Cr12MoV 钢等。这些钢由于切削加工性一般较差，难以制造复杂 的型腔的模具，而且一旦热处理变形超差即难以修复使用。因此，近年来模具 制造业常采用退火或正火状态的 45 钢及预硬作模具用钢，但此钢不能满足模具 发展的需要，因此常参考国外塑料模具用钢并结合我国的基本条件进行选用。 总之，形状简单的塑料模具可选用 45、40Cr、T10A 钢和低熔点合金锌基合金等， 复杂的塑料模可选用 9Mn2V、GCr15、CrW Mn、Cr12MoV、锌基合金、铜铍合金 等。对于尺寸精度、表面粗糙度、模具寿命有特殊要求的高精度模具。 塑料与制品型腔注射次数适用钢种 10 万次左右50 55 正火 20 万次左右50 50 调质 30 万次左右P20 ABS 等一般制品 50 万次左右SM1 5NiSCa 4.44.4 脱模机构设计脱模机构设计 第四章 模具结构设计 - 17 - 图 7 分解视图 4.4.14.4.1 脱模机构脱模机构 在开模方向，须克服塑件与型腔壁的附着力，称为直接开模力 F0。 在模具冷却作用下，塑件在等于或略高于模具温度时开模或脱模。塑件的 体积在收缩之中，与型腔和型芯表面存在接触压力。塑件处于高压状态，致使 塑件与型腔壁之间存在正压力。又由于型腔压力使型腔壁厚和型芯产生弹性变 形。也加剧了塑件和模具之间的接触压力。 因此，开模力 F0的计算式为 F0= fPrAr 式中，f 塑件与模具表面间的静摩擦系数； Pr 开模瞬时塑件与模具表面间的接触压力； Ar 塑件与模壁间的接触面积。 脱模机构由推管、推管固定板和推板组成。开模时，由注塑机的顶出装置 推动推板，再由推板推动推管固定板，使推管将塑件推出。 脱模在开模的后期，脱模过程是制件留在动模一边，通过脱模机构的顶出 第四章 模具结构设计 - 18 - 动作，将塑件从主型芯脱出。脱模的设计原则如下： （1）尽可能让塑件留在动模，使脱模机构易于实现； （2）不损坏塑件，不因脱模而使塑件质量不合格； （3）塑件被顶出的位置应尽量在塑件内侧，以免损伤塑件外观； （4）脱模零件配合间隙合适，无溢料现象； （5）脱模零件应有足够的强度和刚度； （6）脱模机构要工作可靠，运动灵活，制造容易，配换方便。 4.4.24.4.2 脱模力的计算脱模力的计算 将注塑件从型芯上脱出，是注塑成型的最后环节，为使脱模可靠，不损坏 制件和模具，近而实现自动脱模，就必须计算脱模力作为注塑模脱模机构的设 计依据。 脱模力是注塑件通常从动模边的主型芯上分离时所需施加的外力。它包括 型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。包紧力是指塑件 在冷却固化中，因体积收缩而产生的对型芯的包紧。真空吸力是指壁式壳类塑 件，脱模中塑件与型芯形成真空腔，与大气压的压差产生的阻力。粘附力是指 脱模时，塑料件表面与模具钢材表面的吸附。 运用简单估算法估算脱模力Qe Qe=Qc+Qb 式中， Qc 克服塑件对型芯包紧力的脱模阻力； Qb 一端封闭壳体需克服的真空吸力。 其中， Qb=1bar.Ab= 0.1MPa . Ab Ab 型芯的横断面面积。 4.54.5 合模导向机构设计合模导向机构设计 4.5.14.5.1 导向机构导向机构 导柱导向机构包括导柱和导套两个部分，分别安装在动模和定模的两边。 导柱导向结构是利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。导向机 构只要用于保证上模和下模两大部分或者模内其他零部件之间的准确对合，起 定位和导向作用。 导柱、导套选用标准结构导柱 22×182、导套 26×116（与标准模架对 应） ，导柱有足够的抗弯强度，且表面耐磨，芯部坚韧，导柱材料选为 GCr15 调 质 2832，表面渗氮处理，硬度 HRC5862。导柱的长度高出凸模最高点 20 30mm，以保护凸模。 第四章 模具结构设计 - 19 - 导柱与导套采用间隙配合 H7/f6，与安装孔采用过渡配合 H7/m6，配合部分 表面粗糙度 0.8。导套的滑动部分按 H8/f8 配合，导套外径按 H7/m6 配合，通 常导套的硬度应低于导柱的硬度，以改善摩擦。 导柱的相关计算： A.直径和长度： 导柱的直径在12-63mm之间时，按经验其直径d和模板宽度B之比为： d=0.8×25=20mm 同时导柱长度比模端面的高度高出6-8mm, L=198mm。 B.形状： 导柱前端要倒角，使其能顺利进入导向孔，取，取与其相邻的圆mmR10 柱直径的1/3。导柱为了增加它的寿命，在其导向段开设油槽，以便储存润滑油 脂。 C.粗糙度： 固定端表面用Ra0.8um，导向段表面用Ra0.4um。 4.5.24.5.2 复位结构复位结构 复位就是将推出制品使之脱模的零部件回复到合模注射时的正确位置的全 过程。模具闭合时，整个脱模机构依靠复位杆碰及定模而复位。复位杆与推管 材料相同，且端部淬火。用四根并以最大间距均匀布置在推管固定板和动模板 上，且与分型面平齐。 本模具采用复位杆复位，这种复位结构是模具设计制造中和实际生产中应 用最广泛也是最普通最常用的结构。 4.64.6 排气方式排气方式 如果排气不畅会有下述种种危害： （1）对射入流道的熔融塑料产生阻力，降低了流动速度，使成型困难，甚至 难以充满型腔，造成凹陷或缺料，产生废品。 （2）在制品上形成空洞（气泡）接痕，云纹等缺陷，降低制品质量。 （3）降低连续注射的速率，影响生产效率。 排气槽位置的确定原则： 1.熔料流程的最终点 2.两股料流的汇合处 1 . 006. 0 B d 第四章 模具结构设计 - 20 - 3.型腔内容易滞留空气处 4.型腔中盲孔的底部 4.74.7 模架的选择模架的选择 模架一般采用标准模架，特殊情况或客户指定要求时，可以对模架的部分 形状、尺寸和材料做出更改。 标准件包括通用标准件和模具专用标准件两大类。通用标准件采用了紧固 件等。模具专用标准件有定位圈、浇口套、顶针、顶管、导柱、导套、模具专 用弹簧、冷却元件。 第五章 模具尺寸和成型机械的校准 - 21 - 第五章第五章 模具尺寸和成型机械的校准模具尺寸和成型机械的校准 5.15.1 模具尺寸校核模具尺寸校核 喷嘴尺寸 注射机喷嘴头一般为球面，其球面半径应与相接触的模具主流 道始端凹下的球面半径相适应。 定位圈尺寸 模具安装在注射机上必须使模具中心线与料筒、喷嘴的中心线 重合，因此注射机模板上设有一定位孔与模具的定位圈相配合 模具厚度 模具厚度H（又称闭合高度）必须满足： Hmin H Hmax 式中，Hmin 注射机允许的最小模厚，即动、定模板之间的最小开距 Hmax 注射机允许的最大模厚 5.25.2 注射机相关参数校核注射机相关参数校核 5.2.15.2.1 最大注射量的校核最大注射量的校核 KM机 maxMs*n+m1 式中，M机 max注射机最大注射质量（g） ；K利用系数（0.8） ； Ms每件塑料制品的质量（g） ；n每模型腔数； m1浇口凝料的总质量（g） 。 5.2.25.2.2 注射压力的校核注射压力的校核 注射机最大注射压力应稍大于塑件成型所需要的注射压力。 P机maxP 式中：P机max 注射机最大注射压力（MPa） Ps 制品成型所需要成型压力（MPa） 注射压力校核的目的是校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需 要。PP 所需注射压力通常选为 70100 MP，而所选用的 SZ-125/630 型注塑 机额定注射压力为 126MP，126 MP100 MP，故注射机注射压力满足条 件。 5.2.35.2.3 锁模力的校核锁模力的校核 注射机锁模力必须大于或稍大于塑料充满型腔时注射压力模内产生的张力，即 第五章 模具尺寸和成型机械的校准 - 22 - F机P模*A面 式中，F机注射机的最大锁模力； P模模具型腔中熔体的平均压力； 面制品和所有流道，浇口在分型面投影的面积之和 5.2.45.2.4 开模行程校核开模行程校核 所选注塑机为双曲轴式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此时最 大开模行程 S等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。 开 其开模行程： SH +H +（510）mm 开12 式中：S注塑机移模行程； 开 H 推出距离； 1 H 流道凝料与塑件高度。 2 第六章 模温的调节与控制 - 23 - 第六章第六章 模温的调节与控制模温的调节与控制 为使制品材料在成型时获得最佳的成型温度，有些模具要降温，而有些模 具则要加热升温。所以，对制品成型时的模温必须进行有效的调节与控制。这 是保证制品质量和提高生产效率的重要环节。 各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。流动性差 的塑料如PC，POM等，要求模具温度高，温度过低会影响塑料的流动，增大流动 剪切力，使塑件内应力增大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。普通的模具 通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短 成型周期，还可以把常温的水降低温度后再通入模内，可以提高成型效率。对 于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为了防止填充不足，有时也 在水管中通入温水把模具加热。PP的成型温度是180210，模具温度为 4060。 模温对制品质量和生产效率的影响： 1）保持制品熔料料温的稳定，均衡。 2）温度稳定收缩稳定。制品变形就小，尤其是形状和结构复杂的制品、壁厚 不均的更是明显。 3）改善了塑料的成型性能。 4）可改善制品的外观质量，避免产生云丝、无光泽、粘模等缺陷。 5）保持所需要模温。并使之稳定，可缩短成型时间，从而缩短了成型周期， 提高了制品的生产率。 6.16.1 冷却系统设计冷却系统设计 熔融塑料由注射机喷嘴射出，进入模具时的温度以 ABS 和 POM 为例是 （170-180）oC。熔料一旦进入并充满型腔后，则要求尽可能迅速地冷却固化， 以便保压定型后出模。ABS 在型腔中冷却固化的最佳温度为（40-60）oC；POM 为（80-120）oC 因此，要使模具保持塑料冷却固化所需的最佳温度，必须对高 温塑料带入模具的温度进行有效的调节和控制，常用且又简单的方法就是利用 冷却介质水对模具进行循环冷却，将模具中多余的热量带出模外，以保持制品 冷却所需的最佳模温。 一般情况下塑料熔体带入热量的90%95%都是通过模具冷却通道由冷却介 质带走的。为了提高冷却效率和争取型腔表面温度的均匀与稳定，在系统的综 合设计中应遵守生产中的准则。在管道回路布置时，还需进一步考虑型腔的形 第六章 模温的调节与控制 - 24 - 状和尺寸，并使加上方便和密封效果良好。 基本设计原则有以下几点： (1) 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。 (2) 冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好。 (3) 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经 验表明，冷却水管中心距 B 大约为 2.533.5，冷却水管壁距模具边界和制件 壁的距离为 0.81.5B。最小不要小于 10。 (4) 浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳。 (5) 应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过 5。 (6) 冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向 开设水孔。 (7) 合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他 机构发生干涉。 6.26.2 冷却时间的确定冷却时间的确定 在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到 可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型 而且具有一定强度和刚度为准。这段冷却时间一般约为占整个注射生产周期的 80%。 第六章 模温的调节与控制 - 25 - 参考文献 - 26 - 参考文献参考文献 1 邹继强 塑料制品成型及其成型模具设计 北京： 清华大学出版社 2005 年 2 孙印杰 野火 por/engineer 模具设计 北京： 电子工业出版社 2004 年 3 屈华昌 塑料成型工艺与模具设计 北京： 机械工业出版社 1996 年 致谢 - 27 - 致致 谢谢 毕业设计是对在大学所学知识与能力的综合应用和检测，是每一个合格的 大学生的必经工程，也是一个重要的实践性教学环节。历经近三个月的毕业设 计终于完成了，有说不出的喜悦。通过这次毕业设计培养了我们正确的设计思 想，同时也让我们掌握了工程设计的一般程序和方法，以及锻炼了我们综合运 用知识的能力。在本次设计过程中，我们大量阅读了各种技术资料及手册，不 仅认真探讨了模具设计领域内的各种问题，而且对塑料零件的性能等问题进行 了研究。因此，本次设计不仅加深了自己对专业所学知识的的理解和认识，而 且也拓宽了自己的知识面。此外，本次设计在绘图过程中，使用了 AUTOCAD、PRO-E、等二维和三维绘图软件，这些都不同程度地使我们学到了更 多的知识，进一步提高了我们绘图的能力。 虽然在设计过程中遇到了许多的问题，但是在老师和同学的帮助下，都一 一解决了。首先要感谢史清卫老师给我耐心的指导，并在设计中及时为我们解 答疑难。让我在本次毕业设计中积累知识，能力得到了一个质的飞跃，这对我 的将来都会产生深远的影响。还要特别感谢刘爱萍老师的鼓励和支持。 大学生活在此划上了圆满的句号，在这块土地上有众多莘莘学子辛勤的耕 耘，在这块土地也留下了我快乐的身影，感谢帮助和关心过我的所有老师和同 学，衷心地谢谢你们。