外壳注射模设计说明书.pdf

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1、 目 录 第一章 绪论1 1.1 课题的来源、目的、意义1 1.2课题主要内容和工作方法3 1.3 解决的重点问题与创新3 第二章 产品的设计与制作4 2.1塑件及材料分析4 2.2拟定模具结构形式及初选注射机7 2.3 浇注系统的设计11 2.4 成型零件的设计18 2.5 模架的选用21 2.6 排气槽的设计22 2.7 脱模推出机构的确定22 2.8 温度调节系统的设计23 第三章 模具零件制造与装配26 3.1 型腔制造工艺方案26 3.2 型芯制造工艺方案26 3.3 模具装配27 第四章 小结28 参考文献29 致谢30 摘要：本次毕业设计的题目是：外壳的塑件注射模。本次设计主要是

2、通过对塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析。塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚，斜度和圆角以及是 否有抽芯机构。通过以上的分析来确定模具分型面、型腔数目、浇口形式、位置大小；其中最重要的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用整体式还是镶拼式，以及它们的定位和固紧方式。此外还分析了模具受力，脱模机构的设计，合模导向机构的设计，冷却系统的设计等。最后绘制完整的具装配总图和主要的模具零件土及编制成型零部件的制造加工工艺过程卡片。关键词：外壳、注射模、模具结构、推出机构、浇注系统、成型零件、加工工艺 -1-第一章 绪论 1.1 课题的来源、目的、意义 大学的学习即将结束，毕业设计是

3、其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在 1989 年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模

4、具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。在国民经济的建设和发展中，塑料模具是一门年轻的新兴工业，它包含塑料生产和塑料制品生产两个系统。可以这样说没有塑料的生产，就没有塑料制品的生产；没有塑料制品的生产，塑料就不能变成工业产品和生活用品。塑料制造工业担负着为很多生产部门提供各种模具的任务。制造工业的发展是国民经济发展的关键，一切工业发达的国

5、家都非常重视制造工业的发展，而且一般都能使它的发展超前于其他工业和国民经济的发展。我国的塑料工业发展非常迅速，已经渗透到人们的生活以及其他的方方面面，并成为技术关键不可缺少的材料，在家用电器，仪器仪表，机械制造，化工，医疗卫生等领域发挥着不可替代的作用，特别是近几年来，产量和品种都大大增加。目前，塑料的体积产量和钢铁的产量持平，塑料工业的发展迅速带动了塑料成型机械和塑料模具的发展，高效率，自动化，大型，微型，精密，高寿命的模具的整个模具中所占的比重越来越大，但是与先进国家相比还存在较大差距。如：国产模具精度低，寿命低，制造周期长；塑料成型设备较陈旧，规格品种少；塑-2-料材料及模具材料性能差，

6、远不能适应工业高速发展的需要。为改变我国塑料行业的落后状态，赶超世界先进水平，必须大力发展塑料成型技术。塑料模具之所以如此迅猛发展，主要由于其具有优良的特性：1）塑料密度小，质量轻。2）绝缘性能好，介质损耗低。3）化学稳定性好，有良好的耐腐蚀性 4）成型性能，着色性能好。然而，根据各种塑料的固有性能，利用一切可以实施的方法，使其成为具有一定形状又有使用价值的塑料制品，却有一个复杂而繁重的过程。通过毕业设计，让我们完成了一个简单模具或部件的设计。运用以前所学的知识分析和解决问题，让我们在下述基本能力上得到培养和锻炼：塑料制品的设计及成型工艺的选择；一般塑料制品成型模具的设计能力；塑料制品的质量分

7、析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力；了解模具设计的常用商业软件以及同实际设计的结合。我们采取将模具设计内容同 CAD/CAM/CAE 紧密结合在一起，我们通过先进的软件仿真，可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处，会找出各种解决方案让设计趋于合理，同时掌握了最先进的设计，加上及分析技术，提高了我们的学习兴趣和创新能力，使毕业设计真正成为了学生实际工作前的一次全过程模拟。-3-1.2 课题主要内容和工作方法 本次毕业设计的主要任务是外壳注塑模具的设计，也就是设计一副注射模具来生产外壳塑件产品，以实现自动化提高产量。针对外壳的具体结构，依据课本标准例题的解题步骤进行。此次毕业设计的主要内容

8、包括：（1）独立拟定塑件的成型工艺，正确选用成型设备；（2）合理选择模具结构。根据塑件图的技术要求，提出模具的结构方案，并使之结构合理，质量可靠，操作方便；（3）正确确定模具成型零件的结构形状，尺寸及技术要求；（4）所设计的模具应当制造工业性良好，造价便宜；（5）充分利用塑料成型优良的特点，尽量减少后加工；（6）设计的模具应当高效，优质，安全可靠的生产，且模具使用寿命长。针对外壳的成型特点及材料 ABS 的相关特性进行分析，查相关手册及丛书，首先确定其结构形式及分型面的确定，型腔数量的确定就可以确定其浇注系统的相关数据，成型零件的设计之后就可以选择适合的模架，再确定大体结构之后就可以设计里面的

9、小零件以及其他辅助零件。在整体和部分零件设计完之后就可以进入相关零件及总装图的绘制了。1.3 解决的重点问题与创新 1.绘制模具的结构草图；2.模具相关尺寸的计算；3.绘制 cad 三视图；4.排气系统和冷却系统的设计；5.模架的选择；6.公差配合，形位公差和表面粗糙度的确定；7.工作零件的材料选择和制造工艺路线。-4-第二章 产品的设计与制作 2.1 塑件及材料分析 2.1.1 塑件分析 图 1 为塑件图 图 1 1 外形尺寸 该塑件壁厚为 1mm，塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型。2 精度等级 塑件每个尺寸的公差不一样，任务书中已给定未注尺寸公差为MT5。3 脱模斜度

10、ABS 属于无定型塑料，成型收缩率较小，其脱模斜度参考文献【1】表 1-7 可知在 35130，选择统一脱模斜度为 1。2.1.2ABS 的性能分析 1.使用性能 综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表明可以镀鉻，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。-5-2.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，应按品种来确定成型的方法及成型条件。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要求长时间预热干燥。3）流动性中等。溢边料 0.04mm 左右。4）模具设计时要注意浇

11、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现白色痕迹。5）ABS 的主要性能指标，其性能指标见表 1（参见【1】附录 B）：密度/gcm-3 1.021.16 比体积 v/cm3g-1 0.860.98 吸水率（24h.pc100 0.20.4 收缩率 s 0.40.7 熔点 t/130160 热变形温度 t/0.46 MPa 90108 0.185 MPa 83103 抗拉屈服强度 t/MPa 50 拉伸弹性模量 tE/MPa 1.8103 抗弯强度 f/MPa 80 冲击韧度 an/kJm2 无缺口 261 ak/kJm2 缺口 11 硬度 HBW 9.7 R121

12、体积电阻系数 v/6.91016 表1 2.1.3 ABS 的注射成型过程及工艺参数 1.注射成型过程 混料-干燥-螺杆塑化-充模-保压-冷却-脱模-塑件后处理 1）ABS塑料的干燥。ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前应该进行充分的干燥和-6-预热，不但能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。干燥条件：干冬季节在7580以下，干燥2h3h，夏季雨水天在8090下，干燥4h8h，干燥达8h16h可避免因微量水汽的存在导致质检表面舞斑。2）注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，

13、由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3）塑件的后处理。处理方法为红外线灯、烘箱，处理温度为 70。处理时间24h。2.注射成型工艺参数 ABS注射成型工艺参数见表2（参见【2】表13-2）：注射机类型 螺杆式 预热 干燥 温度t/时间T/h 8085 12 料筒温度 t/后段 中段 前段 150170 165180 180200 喷嘴温度t/170180 模具温度t/5080 注射压力p/MPa 60100 成型时间 T/s 注射时间 2090 高压时间 05 冷却时间 20120 总周期 50220 螺杆转速N/（rmin-1）30 后处理 方

14、法 红外线灯、烘箱 温度t/70 时间T/h 24 表2 取成型时间（s）：30（注射时间2.5，冷却时间20，辅助时间7.5）。-7-2.2 拟定模具结构结构形式及初选注射机 2.2.1 拟定模具结构结构形式 1.分型面的确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应选择在外壳截面积最大且利于开模取件的底平面上，其位置图如图 3 所示。图 3 本设计采用的是点浇口，双分型面-分型面设置在流道板上面，塑件底部为-分型面。2.型腔数量及排列方式选择 此外壳属小型塑件，形状比较规则，精度要求一般，且为批量生产，无需侧抽芯。如果用一模一腔的或一模两腔固然可以简化模具结构，但考虑到经济效益和生产效率，并结合

15、模具结构，防止其过于复杂，初步拟选一模四腔。由于该模具选择的是一模四腔，流道采用 H 形对称排列，使型腔进料平衡，如图 4 所示。图 4 -8-3.模具结构形式的初步确定 由以上分析可知，本模具设计为一模四腔，对称 H 型直线排列，根据塑件结构形状。推出机构初选推杆推出方式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用点浇口。因此定模部分需要添加流道板，动模部分需要添加推杆。由上综合分析可确定采用点浇口双分型面注射模。2.2.2 选择注射机 1.注射机选型 1）注射量计算。（1）塑件质量、体积计算。通过Pro/E建模分析，如图5所示，塑件体积V1=41.37cm3塑件质量m1=43.44g（A

16、BS 密度取 1.05 g/cm3），流道凝料的质量 m2的 0.2 倍来估算。从上述分析中确定为一模四腔，所以注射量为：m=1.2nm1=1.2443.44=210.624g mv=05.1624.210=200.594 cm3 图 5（2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算。-9-流道凝料在分型面上的投影面积 A2，在设计模具之前是个未知数，根据多型腔模的统计分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积 A1的 0.2 倍0.5 倍，可取 0.35nA1，来进行估算，所以：A=nA1+A2=1.35nA1=8442.4 2 式中 A1=1563.4 2（通过 Pro/E 分析

17、得出）A2=0.35nA1=0.3541563.4=2188.8 2 模具所需锁模力 Fm=Ap型=8442.435=295484N=295.48kN 式中 型腔压力 p型查【2】表 2-2，为 35MPa。2）选注射机 根据以上每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，初选 XZY-300 注射机，其主要技术参数见表 3（参见【2】中表 13-1）。理论注射容积/cm3 320 移模行程/mm 340 螺杆直径/mm 60 最大模具厚度/mm 355 注射压力/MPa 175 最小模具厚度/mm 285 注射行程/mm 150 拉杆空间/mm 400300 注射时间/s 2.5 合模方式 液压-

18、机械 塑化能力（g/s）19 推出形式 中心及两侧推出 注射方式 螺杆式 喷嘴球半径/mm 18 合模力/N 15105 喷嘴口直径/mm 5 最大成型面积/cm2 650 定位孔直径/mm 150 表 3 3）型腔数量及注射机参数的校核 型腔数量校核（1）由注射机料筒塑化速率校核模具型腔数 n 123600/mmKMtn（公式参见【1】式 2-1）=44.4344.4342.03600/303600198.09.7 9.74，故型腔数校核合格。式中 K-注射机最大注射量的利用系数，无定型塑料一般取 0.8；M-注射机的额定塑化量（g/h 或 cm3/h）；t-成型周期（s）m2-浇注系统所需

19、塑料质量或体积（g 或 cm3），取 0.2nm1；-10-m1-单个塑件的质量或体积（g 或 cm3）；n-型腔数目。（2）按注射机的公称注射量确定型腔数目 12mmKmnp（公式参见【1】式 2-2）=44.4344.4342.03208.05.09 5.094，故型腔数校核合格。式中 mp-注射机公称注射量（g 或 cm3），该注射机的公称注射量为 320cm3。其他符号意义同上。（3）按注射机的锁模力确定型腔数目 12pApAFnp（公式参见【1】式 2-3）=6666104.156335104.156335.01035105.124.5 24.54，故型腔数校核合格。式中 Fp-注射

20、机的额定锁模力（N），该注射机为1.5106N；A1-一个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2）,A1=1563.4 mm2；A2-浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm2），A2=0.35 A1；p-塑料熔体对型腔的成型压力（MPa），该处取 35MPa。2.2.3 注射机工艺参数的校核 1.注射量校核 注射量以容积表示，最大注容积为 Vmax=V=0.8320=256cm3 式中Vmax-模具型腔和流道在注射压力下所能注射的最大容积（cm3）；V-指定型号与规格的注射机的注射容积（cm3），该注射机为 320cm3；-注射系数，取 0.750.85，该处取 0.8。倘若实际注射量过小，注射

21、机的塑化能力得不到发挥。塑料在料筒中停留时间就会过长。所以最小容积Vmin=0.25V=0.25320=80cm3。故每次注射的实际注-11-射量容积V应满足VminVVmax,而V=1.2n V 1=1.2441.37=198.716cm380cm3，符合要求。2.锁模力校核 在前面已经较合了，符合要求。3.最大注射压力校核 注射机的额定注射压力即为该注射机的最高压力pmax=175MPa（见表 2-2），应该大于注射机成型时所需的注射压力p0，即 pmaxKp0=1.4(70100)=98MPa140MPa 故符合设计要求。式中 K-安全系数，常取 K=1.251.4，这里取 1.4；p0

22、-实际生产中，该塑件成型时所需注射压力为(70100)MPa。其他安装尺寸及开模行程的校核待模具设计完了之后进行。2.3 浇注系统的设计 2.3.1 浇口形式的确定 此外壳属小型塑件，采用的是一模多腔，若采用侧浇口就可以采用单分型面模来成型，结构形式较为简单，但采用侧浇口塑料熔体流程较长，在浇口对面容易产生熔接，对塑件质量有一定的影响。若采用点浇口从塑件底部的中心进料，点浇口被拉断之后痕迹很小，流程较小，熔接痕较短，对塑件的外观和内在质量比较有利。因此本设计采用一模四腔、点浇口的普通流道浇注系统，包括：主流道、分流道、冷料穴、点浇口。2.3.2 浇注系统的设计 1.主流道的设计 1）主流道尺寸

23、：（1）主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径 d0+（0.51）=5+（0.51）,取 d=5.5mm。（2）主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球半径 SR0+(12)=18+(12),取d=20mm。-12-（3）球面配合高度 h=35mm，取 3mm。（4）主流道长度 尽量小于 60mm，本次设计初取 50mm 进行计算。（5）浇口套总长 L=L0+h=60mm。（6）主流道大端直径 D=d+2Ltan8.12mm（半锥角为为 12，这里取=1.5）。2）主流道浇口套的形式 浇口套剖面图如图6 所示 图 6 2.分流道的设计 1）分流道的布置形式 该模具的分流道布置采用平衡式，以使塑料熔体经分

24、流道能均衡的分配到四个型腔和避免局部膨胀模力过大影响锁摸。流道布置如图7 所示 图 7 -13-2）分流道的长度（1）梯形分流道单向长度。根据型腔布置，可计算得分流道单向长度为 L1=35+35=70mm（2）圆锥形分流道单向长度。根据所选模板厚度，模具结构，型芯高度及考虑到水道的布置可取圆锥形分流道单向长度为 L2=20mm（3）分流道单向长度为 L=L1+L2=90mm 3）分流道的形状及尺寸。为了减少流道内的压力损失，所以水平流道设计成梯形流道。为了方便脱模垂直分流道设计成圆锥形流道。（1）梯形分流道设计 该塑件壁厚小于 3mm，根据经验公式4L 2654.0mD（参见【2】式 2-20

25、）=5.4mm 式中 D-分流道直径；m-单个塑件的质量（g）；L-单向分流道的长度 注：上式的适用范围，即塑件厚度在3mm 以下，质量小于 200g，且 D 的计算范围在 3.2mm9.5mm 内才合理，对 ABS 塑料在 4.89.5mm 范围内（参见【2】表 2-4），故合理。对于梯形流道，设梯形的下底为x，底面圆角半径 R=1mm，并根据【2】式2-21（h=(3243)B）设置梯形高 h=4mm。梯形斜度为 8，则该梯形的截面积为 A梯=2)8tan2(hhxx=4x+2.25 再根据该面积与当量直径为 5.4 的圆面积相等，可得：4x+2.25=44.52,求得 下底宽x=5.2m

26、m 上底宽 B=5.2+2tan8=5.2+1.1=6.3mm -14-按标准铣刀直径取圆整 B=6mm，h=4mm。经计算下底宽约为 4.9mm，其截面形状及尺寸如图 8 所示。图 8 其当量半径322LARn（公式参见【2】式 2-23）=0.269cm 式中 A-梯形的面积，由图 8 计算得 A=0.218cm2；L-梯形的周长，由图 8 计算得 L=1.548cm。（2）圆柱形分流道设计 为了方便凝料的脱出，流道板上的分流道设计成圆锥形。其锥角位于24，此处取 4。由于上述计算的分流道直径为 5.4mm，则圆锥形分流道大端直径 D=5.4mm，估算小端直径为 d=D-2h1tan2=5

27、.4-2160.035=4.28mm 4）分流道的表面粗糙度 分流道内表面的粗糙度 Ra 并不要很低，一般 0.63m1.6m，这样表面不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处 Ra=0.8m。3.冷料穴的设计 1）主流道冷料穴的设计 为了避免前端冷料进入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的对面设冷料-15-穴，由于本模具属双分型面模具，故主流道冷料穴设在流道板上。主流道冷料穴形式如图 9 所示。图 9 2）分流道冷料穴的设计 当分流道较长时，可将分流道端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料。本模具在分流道端部加长 8mm，见

28、图 10 所示。4.浇口的设计 1）点浇口尺寸的确定 42)20.014.0(Ad（公式参见【1】式 4-1）=（0.140.20）441370=（2.002.85）mm 式中 d-点浇口直径（mm）；-塑件在浇口处的壁厚（mm）；A-型腔表面积(等于 V/t)，为 41370（mm2）。浇口截面尺寸根据经验公式计算得结果及【1】表 4-1 点浇口推荐尺寸，浇口先取 1mm，在试模时根据填充情况再进行调整。流道尺寸如图10 所示 图 10 -16-2）浇口位置的确定 采用点浇口进料，位置在底面中心，选择该位置不但模具简单，而且去除浇口的后加工操作也非常简单，提高了工作效率。5.浇注系统的平衡

29、对于该模具，从主流道到四个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应形同，各个浇口也相同，浇注系统显然平衡的。6.浇注系统凝料体积的计算 1）主流道与主流道冷料穴凝料体积 V主=V锥+V冷=30200020813421)(12RddDDL =1250（8.122+8.125.5+5.52）+32.71=1875mm3 式中 D0-主流道大端直径；d0-主流道小端直径；R0-冷料穴半径；L-主流道长度。2）分流道凝料体积（1）梯形分流道凝料体积 V梯=)3542)9.46(6=4578 mm3（2）圆锥形分流道凝料体积 V圆锥=4)(12211121ddDDL =320（5.42+5.44.28

30、+4.282）=1478mm3 式中 D1-圆锥形分流道大端直径；d1-圆锥形分流道小端直径；L-圆锥形分流道长度。3）浇口凝料体积 V浇很小，可忽略。4）浇注系统凝料体积 V总=V主+V梯+V圆锥+V浇=（1875+4578+1478）mm3=7931mm3=7.9cm3 该值小于前面对浇注系统凝料的估算（约为 33.1 cm3），所以前面有关浇注系统的各项计算与校核都符合要求，不需要再做计算。-17-7.各截面流过熔体的体积计算 1）流过浇口的体积 VG=V塑=41.37cm3 2）流过分流道的体积 VR=V塑+(V圆锥+V梯)/4=43.17+（1.478+4.578）/4=44.68c

31、m3 3）流过主流道的体积 VS=4VR+V主=444.68+1.875=180.6cm3 2.3.3 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核 1.确定适当的剪切速率.根据 ABS 塑料的流动性，浇注系统各段.的取值，所成型的塑件质量较好。1）主流道、分流道 .S=5102s-15103s-1 2）点浇口最大剪切速率（参见【2】表 2-8）.G=5104s-1 2.确定体积流率 q 1）主流道体积流率sq 主流道流率不大，取.S=2103s-1，代入得 SssRq.34=40.34132103=62cm3/s 式中 RS-主流道平均半径（cm），为1104)5.512.8(=0.341cm。2）浇口

32、体积流率Gq 点浇口用适当的剪切速率.G=4104s-1 GGGRq.34=410405.014.343=3.925cm3/s 式中 RG-点浇口半径（cm）。3）分流道体积流率Rq tVqRR=5.2198.46=18.48cm3/s -18-式中 RV-流过分流道的体积，为 46.198cm3；t-注射时间，查【2】表 13-1，为 2.5s。3.校核各处剪切速率 1）浇口剪切速率 3.4GGGRq（公式参见【2】式 2-24）=305.014.3925.34=4104s-15104s-1 合理 式中符号意义同上。2）分流道剪切速率 3.3.3nRRRq（公式参见【2】式 2-22）=32

33、69.014.348.183.3=9.98102s-15102s-1 合理 式中 qR-分流道体积流率，为 18.48 cm3/s。Rn-分流道当量半径，为 0.269cm；其他符号意义同上。3）主流道剪切速率 3.3.3SSRq（公式参见【2】式 2-19）=3341.0623.3=1.643103s-1 5103s-1 合理 式中符号意义同上。2.4 成型零件的设计及计算 2.4.1 成型零件的结构设计 1 型腔的结构设计 型腔是成型制品的外表面的成型零件，根据对塑件的结构分析及模具结构，本设计中采用整体式型腔。2.型芯的结构设计 -19-型芯是成型制品的内表面及孔的成型零件，根据对塑件的

34、分析采用整体式。2.4.2 成型零件钢材的选用 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性，同时考虑它 的机加工性能和抛光性能。又因为该塑件为批量生产，所以嵌入式型腔选用 P20。对于成型塑件内表面的型芯来说，由于脱模时磨损严重，因此钢材选用 P20，进行渗碳处理。2.4.3 成型零件的设计 以下计算采用【2】式 2-26式 2-29 中相应公式进行计算。1.型腔径向尺寸的计算 064.0144sLmm,相应的塑件制造公差1=0.64mm；064.0242sL mm,相应的塑件制造公差2=0.64mm；056.0332sLmm，相应的塑件制造公差3=

35、0.56mm。101111)1(zxLSLscpM=107.0064.058.044)0055.01(=107.00871.43 =177.007.08.43 202222)1(zxLSLscpM=107.0064.058.042)0055.01(=107.0086.41 =167.006.08.41 303333)1(zxLSLscpM=093.0056.058.032)0055.01(=093.00851.31 =144.0051.08.31 式中 Scp-塑件的平均收缩率，查表 1 可得 ABS 的平均收缩率=0.004+0.0072=0.0055；321,xxx-修正系数，查【2】表

36、2-10 可知，321xxx=0.58；21,-塑件上相应尺寸的公差（下同）；21,zz-塑件上相应尺寸的制造公差，对于中小塑件取6z（下同）。-20-2.型腔深度尺寸计算 038.015.17sH,相应的塑件制造公差1=0.38mm；024.025.3sH,相应的塑件制造公差2=0.24mm。101111)1(zxHSHscpM=063.0038.058.05.17)0055.01(=063.00155.17=118.0055.01.17 202222)1(zxHSHscpM=04.0024.06.05.3)0055.01(=04.00375.3 =115.0075.03.3 式中 21,x

37、x-修正系数，查【2】表 2-10 可知，7.0,6.0,58.0321xxx。3.型芯径向尺寸计算 64.00142sl，相应的件制造公差1=0.64mm；50.00230sl，相应的塑件制造公差2=0.5mm；24.0034sl，相应的塑件制造公差3=0.24mm。011111)1(zxlSlscpM=0107.064.058.042)0055.01(=0107.0602.42 =002.0105.06.42 022222)1(zxlSlscpM=0083.05.06.030)0055.01(=0083.0456.30 =056.0027.04.30 033333)1(zxlSlscpM=

38、004.024.07.04)0055.01(=004.019.4 =09.005.01.4 式中 321,xxx-修正系数，查【2】表 2-10 可知，7.0,6.0,58.0321xxx。4.型芯高度尺寸计算 38.0015.16sh,相应的塑件制造公差1=0.38mm。011111)1(zxhShscpM=0063.038.058.05.16)0055.01(=0063.0811.16=011.0052.08.16 -21-式中 1x-修正系数，查【2】表 2-10 可知，1x=0.58。4 的型芯是与型腔碰穿，所以高度应取正公差，以利于修模。所以24.0025.3Mh。2.5 模架的选用

39、 因为型腔是采用整体式的，预设为 200mm200mm，又根据模具结构需要，查表【2】7-4，采用 300mm300mm 的模架，符合要求。2.5.1 各模板的尺寸的确定 1.A 板尺寸 A 板定模型腔板，塑件高度为 17.5mm，考虑到模板上，还要开设冷却水道，还要留出足够的距离，故 A 板厚度取 35mm。2.B 板尺寸 B 板是型芯固定板，取 40mm。3.C 板（垫块）尺寸 垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板+（510）mm=（30+20+25+510）mm=80mm85mm，初选 80mm。尺寸标注如图 11 所示 图 11 -22-2.5.2 模架各尺寸的校核 根据所选注射机来校

40、核模具设计的尺寸。模具平面尺寸 350mm300mm400mm300mm，校核合格。模具高度尺寸 305，285mm305mm355mm，校核合格。模具的开模行程 S=H1+H2+（510）mm=30mm+45mm+（510）mm=80mm85mm340mm，校核合格。2.6 排气槽的设计 该塑件的分型面设在底部，在型腔板的上面，可以排气。同时，底面的气体会沿着型芯与推杆之间的间隙向外排气。所以不用专门设计排气槽。2.7 脱模推出机构的确定 2.7.1 脱模力的计算 8.24114.34432tbl10，视为薄壁件。其脱模力为：thTTEfFjfcC)(10（公式参见【2】式 2-36）=10

41、0.458.510-52.2103（100-60）116.5N =555.4N 式中 Cf-脱模系数,取 0.45；-塑料的线膨胀系数（1/），取 8.5；E-在脱模温度下塑料的抗拉弹性模量，取2.2103（MPa）；fT-塑件的软化温度，（），取 100；jT-脱模时塑件温度（），取 60；t-塑件的壁厚（mm），t=1mm；h-型芯脱模方向的高度（mm），16.5mm。-23-【2】表 2-12 塑件脱模力参量 塑料名称)10/(3MPaE Cf fT jT/(10-5/)MPa/ABS 1.82.6 0.350.55 90108 5070 710 11.716.7 2.7.2 推出方式的

42、确定 脱模推出机构的设计原则：（1）推出结构应尽量设置在动模一侧；（2）保证塑件不因推出而变形损坏；（3）机构简单，动作可靠；（4）良好的塑件外观；（5）合模时的准确复位。由以上原则及根据模具的结构，采用推杆推出机构 1.推杆推出的面积 设 6mm 的圆推杆设置 6 根 mmdA56.1692636422 2.推杆推出应力 MPaAF28.356.1694.55511.7MPa 合格 2.8 温度调节系统的设计 2.8.1 加热系统 由于该套模具的模温要求在 5080，又是小型模具，所以无需设置加热系统。2.8.2 冷却系统设计和冷却介质 1.冷却介质 对于黏度低、流动性好的塑料，应为成型工艺

43、要求模温都不太高，所以常温水对模具进行冷却。由于 ABS 的流动性为中等，且水的比热容大，成本低，传热-24-系数大，故该套模具亦采用常温水进行冷却。2.冷却系统的计算 1）求塑件在固化时每分钟释放的热量 m m=2Vs=2180.61.050.3793/min=22.758/h 式中 m-每分钟内注入模具中的塑料质量（/min），生产周期按每分钟注射次2 次（即循环周期为 30s）计算；2）求冷水的体积流量 )(60q 21vcmQ（公式参见【1】式3-32）=510187.460350758.223=6.3410-3m3/min 式中 qv-冷却水体积流量（m3/min）；m-单位时间注射

44、入模具内的塑料质量（/h）；Q-单位质量塑料在模具内释放的热量（kJ/）（Q 值参见【1】表 3-13，在 300400kJ/，这里取 350kJ/）；c-冷却水的比热容（J/()）；-冷却水密度（/m3）；1-冷却水出口处温度（），取 25；2-冷却水入口处温度（），取 20。3）求冷却水管道直径 d，查【3】表 4-30，为使冷却水处于湍流状态，取d=8mm。4）求冷却水在管道内的流速 2604dqv=60)108(14.31034.6433=2.1m/s1.66 m/s 达到了湍流状态，满足冷却要求。5）求冷却水的表面传热系数 2.08.0)(d（公式参见【1】式3-30）=2.038.

45、03)108()101.2(725.7=9227kJ/（m2h）-25-式中-冷却水的表面传热系数 kJ/（m2h）；-与冷却水温度有关的物理系数，查【1】表 3-14 取=（7.5+7.95）/2=7.725（平均温度为 23）-冷却水密度（/m3）；d-冷却水管道直径（m）；-冷却水流速（m/s）。6）求冷却回路总表面积 A )(3600wmmQA（公式参见【1】式3-29）=)2252065(92273600350758.22=5.6410-3m2 式中 A-冷却回路总表面积（m2）；m-模具成型表面的温度（），取 65；w-冷却水平均温度（）；其他符号意义同上。7）求模具上应开设的冷却

46、管道的孔数 n dBAn（公式参见【2】P104）=3331030010814.31064.5=0.751（孔）式中 B-型芯长度，为300mm。虽然经上述理论计算，仅需一条冷却水道，但结合实际，一条冷却水道是不够的，达不到效果，所以增设一条冷却水道。-26-第三章 模具零件制造与装配 3.1 型腔制造工艺方案 序号 工序名称 加工工艺过程及要求 设备 1 备料 备 310mm310mm40mm 料（锻件）2 热处理 等温退火 热处理炉 3 铣削 数控铣床进行端铣平面 数控铣床 4 电火花 进行型孔加工及加工出脱模斜度 电火花机床 5 热处理 淬火，硬度达 5052HRC 高温炉 6 精磨 精

47、磨上下平面及型孔 磨床 7 钳工精修 倒锐角、去毛刺，全面达到图纸要求 钳工台 3.2 型芯制造工艺方案 大型芯制造工艺方案 序号 工序名称 加工工艺过程及要求 设备 1 备料 备 80mm65mm55mm 料（锻件）2 热处理 等温退火 热处理炉 3 铣削 加工中心进行粗、精加工 加工中心 4 热处理 表面渗碳，硬度达 5862HRC 渗碳炉 5 精磨 按图纸加工并达到图纸要求 磨床 6 钳工精修 全面达到图纸要求 钳工台 小型芯制造工艺方案 序号 工序名称 加工工艺过程及要求 设备 1 备料 备 2510mm 棒料（锻件）2 热处理 等温退火 热处理炉 3 车削 数控车床进行粗、精车 数控

48、车床 4 热处理 表面渗碳，硬度达 5862HRC 渗碳炉 5 精磨 按图纸加工并达到图纸要求 磨床 6 钳工精修 全面达到图纸要求 钳工台 -27-3.3 模具装配 根据塑料模的特点，先装动模部分，再装定模部分较为合理，并调整间隙，返修。具体过程如下：（1）动模装配。1）仔细检查各将要装配零件是否符合图纸要求，并做好划线，定位等准备工作。2）先将垫块放在下模座上，再装入推板，推杆与推杆固定板装配好放在推板之上，再装上支撑板，然后把型芯与型芯固定板装配好放在支撑板之上，拧入紧固螺钉，并依次检查调整。（2）定模装配。1）仔细检查每个将要装配零件是否符合图纸要求，并做好划线，定位等准备工作。2)把

49、脱料板与定模座板依次装配好，并拧入定距螺钉紧固两者，并进行间隙调整。再依次装上流道板、型腔板，最后装上拉杆导柱，并依次检查调整。-28-第四章 小结 毕业设计是我学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的给塑料外壳的设计与制造，我摆脱了单纯的理论知识学习状态和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际模具设计与制造问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这

50、是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，模具的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求。在设计过程中一些模具的设计让我很头痛，原因是由于本身设计受到模具图本身的框定，而又必须考虑本专业的一些要求规范，从而形成了一些矛盾点，这些矛盾在处理上让人很难斟酌，正是基于这种考虑我意识到：要向更完美的进行一次设计，与其他专业人才的交流沟通是很有必要的，这其中也包括更好的理解模具市场的各种要求，更要从祖国的高度看待