塑料模具毕业设计xiu

青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书

摘要

塑料工业是现代工业中的一个新兴的重要行业十几年来，塑料工业以惊人的速度发展-----平均以每年25%的速度递增。在电子、汽车、电器、仪器、家电合同新登产品中，60%到80%的零部件都要依靠注射模具成型。以其他加工制造方法相比，注射模具成型之间具备有高精度、高复杂程度、高一致等优良特点，因此得到了广泛的应用。

注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的塑件。本课题就是将上下盖作为设计模型，以注射模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。

本文将对上下盖精密注塑模设计，对塑件结构进行了工艺分析。完成制件的成型零件（型芯、型腔等）的设计以及成型工艺设计计算。本模具另一重要部分就是冷却系统的设计，根据塑件的结构特点以及顶杆的位置分布，冷却水管采用随形冷却。明确了设计思路，确定了注射成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。

完成模具的结构设计后，对受力的零部件进行校核，是设计出来的塑料模具安全可靠。完成校核后，确定各个零部件的尺寸精度，零部件之间的配合精度，成型零部件的粗糙度要求，使其达到生产要求的精度水平。

设计中将灵活利用所学的基础知识，并注意联系实践，应用UG、CAD等计算机辅助设计软件，完成模具的设计，并生成二维模具装配图、二维零件图和三维的模具装配图，所涉及的模具具有工程意义，可以用于生产实践。

关键词：精密注塑模；冷却系统；UG；CAD；Moldflow

I

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Abstract

Plastic industry is a rising industry .Pastic industry is increasing by amazing 25% every year , Most, that is , 60% to 80% ,of the electronic products、vehicle parts、electrical apparatus 、instrument、househould appliances and communication equipments are shaped with injection mould . Compare with other processings ,injection products have the advantage of high procision ,high complexion and high consistency, which make injection mould process is used more and more widely.

Plastic injection forming is an important method primarily applied for thermoplastic plastic forming, by which plastic parts with complexing shape can be forming at a stretch. This paper will exposit the designing course of the injection mould for the Upper and lower lid, on the basis of the mold-related knowledge.

This paper will design the injection mould for Upper and lower lid, and make some process analysis of the plastic part’s structure. And also the design and calculation of the forming parts (core, cavity, slider, etc.) will be completed. Another important part of this paper is cooling system. According to the structural characteristics of plastic part, as well as the distribution of ejection pin, cooling holes conbined with the formal cooling channels are used.。After the design injection molding process as well as some specific details of the calculation and verification. The design of such a structure can be used to ensure reliable Die work to ensure that the other parts of the tie.

This paper will exam the stress condition of parts, to ensure the reliability of the plastic mould. And then, precision and roughness is determined to meet the production requirements . Elementary knowledge is used flexiblely in the design course ,and contracting between theory and practice is noticed. This paper will Use CAD software UG,CAD and so on to finish 2D assembly mould drawing, 2D part drawings and 3D assembly mould drawing. The mould is of engineering importance.

Key words: the injection mould；cooling system；UG,CAD ,Moldflow;

II

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目录

摘要 ......................................................................................................... I Abstract ................................................................................................. II 第1章 概 述 ................................................................................................................... 1 第2章 塑料制件结构特点及其模具结构确定 ........................................ 3

2.1 塑料制件及注塑模工艺性分析 ...................................................................................... 3 2.2模具结构确定 .................................................................................................................. 5

第3章 注射机的选择与校核 ................................................................. 6 3.1 注射机初选……………………………………………………………………………..6 3.2注射机校核……………………………………………………………………………...8 3.3确定型腔的排列方式………………………………………………………………….10

第4章 浇注系统分析与设计 ............................................................... 11

4.1 浇注系统MOLDFLOW三维建模 ................................................................................... 11 4.2 CAE流动模拟分析........................................................................................................12

第5章 分型面的选择………………………………………………...22 第6章 导柱导向机构设计 .................................................................... 23 第7章 脱模机构设计………………………………………………..24

7.1 脱模机构的分类 ............................................................................................................ 24 7.2脱模力的计算 ................................................................................................................ 25

第8章 注射模设计…………………………………………………..26

8.1 成型部件尺寸的确定…………………………………………………………………26 8.2成型部件结构的设计………………………………………………………………….26 8.3推出结构设计………………………………………………………………………… 29 8.4 顺序分型结构设计…………………………………………………………………………..…29 8.5 模具零件设计…………………………………………………………………………29 8.6 模具钢材的选取及热处理……………………………………………………………29

第9章 冷却及排气系统的设计……………………………………….31

9.1冷却效果分析…………………………………………………………………………………..31 9.2 CAE翘曲分析………………………………………………………………………...................32 9.3 排气系统设计………………………………………………………………………...............36

III

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第10章 模具装配图及工作过程设计…………………………………38

10.1 模具装配图设计…………………………………………………………………..…38 10.2 模具工作过程………………………………………………………………………..40

总结.....................................................................................................42 参考文献…………………………………………………………......43 致谢………………………………………………………….............44 附件1………….………………………………………………………45 附件2………….………………………………………………………49

IV

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第1章 概述

我国塑料模具行业从起步到现在，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，已能生产大屏幕彩电塑壳注塑模具、大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表盘等塑料模具。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。用这些模具生产的一些塑料制件达到了国外同类产品的水平，但总体和国外相比仍有较大差距。

据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其他模具，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。

我国塑料模具工业今后的主要发展方向可以归纳如下：

①出于塑料模成形的制品日渐大型化、复杂化和高精度的要求，和为适应高生产率而发展的一模多腔的原因，今后应该重点提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。

②在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术，CAD/CAM的技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，随着CAD/CAM软件智能化程度的逐步提高，塑料制件及模具的三维设计与成型过程的模拟分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

③推广应用热流道技术、气辅注射成形技术和高压注射成形技术。

④开发新的成形工艺和快速经济模具，以适应多品种、少批量大生产方式。 ⑤提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制定统一的国家标准，并严格按标准生产；其次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；再次就是要进一步增加标准件的规格品种。

⑥应用优质材料和先进的表面处理技术来提高模具寿命和质量。

本次毕业设计是设计一套用来生产塑料制品的注塑模具。通过这次设计，可以对大

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学四年中所学知识进行系统的综合，加深对模具结构的认识，掌握模具设计与制造的基本方法与过程。相信这次毕业设计将使本人在以后的工作中受益匪浅。

注射成形是现在成形热塑性塑件的主要力法、因此应用范围很广。所使用的成形机称为注射机。

注射成形是把塑料原料(一般为经过造粒、染色、加入添加剂等处理后的颗粒料)放人料简中，经过加热熔化，使之成为高粘度的流体——称为“熔体”，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高的压力(约为25—80MPa)注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段、而后从模具中脱出，成为塑料制品。

注射成形的全过程可以分为：

(1)塑化过程 现代的注射机基本上是采用螺杆式的塑化设备。塑料原料(称为“物料”)自送料斗以定容方式送人料筒，通过料筒外的电加热和料筒内螺杆旋转的摩擦热使物料熔化．达到一定的温度后即开始注射。注射动作是由螺杆的推进完成的。

(2)充模过程 熔体自注射机的喷嘴喷出后，进入模具的型腔，把型腔内的空气排出，并充满型腔，然后升压到一定的压力，使熔体的密度增加，充实型腔的各部位。

充模过程是注射成形中最主要的过程。由于塑料熔体的流动是非牛顿流动．而且粘度很大，所以在充模过程中的压力损耗、粘度变化，多股汇流等现象，左右着塑件的质量。因此，充模过程的关键问题——浇注系统的设计就成为注射模设计过程中的重点。现代的设计方法已经运用了计算机辅助设计(CAD)以解决浇注系统设计中的疑难问题。

(3)冷却凝固过程 热塑性塑料的注射成形过程是热交换的过程。即： 塑化→注射充模→固化成形 加热→(理论上绝热)→散热

热交换效果的优劣，决定塑件的质量——外表质量相内在质量。因此，模具设计时对热交换也要作充分的考虑。现代的设计方法中也采用了计算机。

（4）脱模过程 塑件在型腔内固化后，必须用机械的方式把它从型腔中取出。这个动作要由“脱模机构”来完成。不合理的脱模机构对塑件的质量有很大的影响；但塑件的几何形状是千变万化的，所以必然采用最有效的和最适当的脱模方式。因此，脱模机构的设计也是注射模设计中的一个主要环节。由于标准化的推广、许多标准化了的脱模机构零、部件也有商品供应。

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第2章 塑料制件及其成型工艺的设计

2.1 塑料制件及注塑模工艺性分析

本次设计的制件是一个塑料小家电上下盖，如图2-1所示。其中内、外表面及底面均要求较高，制件还要具有一定的耐水、耐化学腐蚀性和绝缘性。选取（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）ABS为材料，电绝缘性一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料，特别是有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀，提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质，硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度较高。因此它可以被用于家电外壳、玩具等日常用品。

制品为薄壁件，在脱模过程中极易变形或被破坏，所以模具采用推杆顶出机构。选择在塑件最大截面处作为模具分型面，并设置小顶杆。开模后塑件留在动模一侧，便于推出塑件。进料口与塑件应圆滑过渡连接，防止去除浇口时损坏塑件。推出时塑件受力应均匀，防止脱模时发生开裂、变形。为了方便加工和热处理，型腔部分应采用总体式结构、型芯部分采用组合式结构。

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模具设计有关的材料参数

塑料密度 ρ=1.04～1.06g/cm3 弹性模量 E=3.2×103Mpa 收缩率 0.5%～0.6% 溢边值 0.03mm

图 2-1上盖设计图

图2-2 下盖设计图

根据二维图，用UG NX6 对其进行三维建模。如下所示：

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图 2-3盖设计三维图

图2-4 下盖三维图

2.2模具结构确定

三板式，一模上下盖两种塑件，两次分型，点浇口进料，推杆顶出，这样节省了模具，较为经济。

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第3章 注射机的选择与校核

3.1 注射机的初选

3.1.1 注射量

根据CAE分析结果，可得以下数据：

浇注系统体积 V浇=3.6722 cm^3

浇注系统质量 M浇=V浇×ρ=3.6722×1.06 g =3.89g 塑件体积 V件=44.5875 cm^3

塑件质量 Ms=V件×ρ=44.5875×1.06 g =47.26g

浇注系统和塑件总体积 V塑= V浇+V件=44.5875 +3.6722 cm^3=48.2597 cm^3

总质量 M塑=48.2597×1.06 g =51.16g 注射量须满足 V机≥V塑/0.80

式中 V机——额定注射量（cm3）

V塑——塑件与浇注系统凝料体积和（cm3）。 故 V机≥

V塑0.80?48.2597?60.32cm3 0.80或注射量须满足

M塑?2?1?0.8M机≥

式中 M机——额定注射量

M塑——塑件与浇注系统凝料的重量和（g）； ρ1——聚苯乙烯的密度（cm3）； ρ2——塑件采用塑料的密度（cm3）。 本塑件所选材料为ABS，故 M机≥

M塑0.8*1.04*1.10?54.11?67.6g 0.86

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图3-1注射位置处压力

3.1.2 初选注塑机及相关参数

V塑0.8048.2597?60.32cm3

0.80由3.1.1知：V机≥

?

图3-2注射过程锁模力

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1) 由CAE锁模力分析图表知：注射机锁模力应≥35KN 综上，查参考文献初选注射机型号为：SZ-60/40。 注射机XS-Z-60有关技术参数如下： 额定注射量V 60cm3 注射压力 150Mpa 锁模力 400 kN 注射方式 螺杆 模板最大行程 260mm 模具最大厚度 280mm 模具最小厚度 160mm 喷嘴圆弧半径 15mm 喷嘴孔直径 φ3.5mm

3.2 注射机的校核

3.2.1 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核

由于在之前初选注射机和设计模架时是根据注射量、锁模力、注射压力这三项技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力己符合所选注射机要求，不必进行校核。 3.2.2开模行程的校核 注射机最大开模行程H为 H≥2h件+h浇+（5～10）

式中 h件——塑料制品高度（mm）； h浇——浇注系统高度（mm）。

2h件+h浇+（5～10）=[2×20+83+（5～10）]mm=133mm H=260mm>133mm 故开模行程H满足要求。

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3.2.3 模具厚度校核

模具厚度 H模=270mm<280mm 显然小于所选注射机模具最大厚度， 3.2.4 模架的确定

模架采用标准模架，基本尺寸为： 定模板厚度 A=40mm 型芯固定板厚度 B=32mm 支承板厚度 C=63mm 模具总厚度 H模=270mm

模具外形尺寸 400mm×315mm×270mm 3.2.5型腔壁厚的计算

在塑料制品的成型过和中，塑料熔体在型腔中产生很高的压力，使用前型腔发生变形甚至破裂。型腔的变形，不但影响塑件的尺寸精度，还可能使拼合处产生间隙，形成溢料飞边。变形过大，甚至会影响塑件的顺利脱模。为了保证模具 的强度、刚度，我们应根据模具零件的结构和工作时的受力状况进行必要的强度、刚度计算。对大型模具，应以刚度计算为主，对小型模具，则以强度计算为主。

强度计算的条件是各种受力条件下的许用应力。刚度计算的条件是、则由于模具的特殊性，可以从以下三方面考虑：

（1）从模具型腔不发生溢料角度出发 （2）从保证制件精度条件出发 （3）从保证制件顺利脱模出发

大多数的注塑机模板都是铸钢件，铸钢件的屈服强度约为386MPa，由于接触压力过大会在模板上产生压痕或凹陷，难以修复，因此将安全系数ns取得很大，一般取为7.许用应力：[σ]=σs/ns=386/7=55(MPa)

不论是圆形型腔还是矩形型腔，均有整体式和组合式两种，本模具型腔板 壁厚度应根据整体式圆形型腔强度条件计算，即：

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?S?r???

从上式可以看出，从强度考虑侧壁厚度只要大于13mm即可，故取标准型腔板侧壁

?????1???6??????2P?????55?1??13mm55?2?24.5??厚度为32mm.

3.3确定型腔的排列方式

为了使模具与注射机匹配以提高生产率，并保证精度，模具设计时应合理的确定型腔的数目。型腔数目的确定方法：

a.按注射机最大注射量确定型腔数量。 b.按注射机额定锁模力确定型腔数量。 c.按制品精度要求确定型腔数量。 d.按经济性确定型腔数量。 e.按用户的要求确定型腔数量。 f.按产量要求确定型腔数量。

根据塑件的生产批量及尺寸精度要求采用一模一腔。考虑到顺利脱模，设计为双分型面注塑模，也称三板式注塑模。

寸较小，为降低成型费用，根据塑件的生产批量及尺寸精度的要求，为提高成型效率，采用一模两腔，点浇口，并不对制品进行后加工。由UG NX6算得塑件体积Vs≈45.349cm3。

查设计资料可知，ABS塑料的密度为1.05－1.2g/cm3（注射级密度为1.10g／cm3），算得塑件质量

ms=1.10×45.349 g≈50g

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第4章 浇注系统分析与设计

4.1 浇注系统Moldflow三维建模

4.1.1浇注系统的设计 4.1.1.1浇口位置的确定

下图为Moldflow对制件最佳浇口位置分析结果，由此确定浇口位置在制件侧面的中部位置。（图中颜色最蓝处）

图4-1最佳浇口位置

4.1.1.2流道设计

该模具一模两腔，为了提高成型效率，采用点浇口，浇口选在塑件顶面中部位置。根据材料和质量选择点浇口尺寸为直径为1mm。运用Moldflow的建模功能建立浇注系统，如下图所示：

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图4-2 浇注系统结构

4.2 CAE流动模拟分析

4.2.1充填分析/保压分析/残余应力分析 4.2.1.1模型详细资料

网格类型 = 双层面 网格匹配百分比 = 85.6 % 相互网格匹配百分比 = 83.5 % 节点总数 = 3296 注射位置节点总数 = 1 三角形单元的平均纵横比 = 2.3085 三角形单元的最大纵横比 = 5.9806 总体积 = 48.2597 cm^3 最初充填的体积 = 0.0000 cm^3

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要充填的体积 =48.2597 cm^3 要充填的制品体积 = 44.5875 cm^3 要充填的主流道/流道/浇口体积 = 3.6722 cm^3 总投影面积 = 140.4970 cm^2 4.2.1.2充填时间

参考下图，由Moldflow分析日志可知：充填时间为1.6650 s 。

图4-3充填时间

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4.2.1.3 CAE分析日志相关数据

图4-4速度压力切换时的压力

1) 充填阶段:

状态: V = 速度控制 P = 压力控制 V/P= 速度/压力切换 |-------------------------------------------------------------| | 时间 | 体积 | 压力 | 锁模力 | 流动速率|状态 | | (s) | (%) | (MPa) | (tonne) |(cm^3/s) | | |-------------------------------------------------------------|

| 0.08 | 3.48 | 13.12 | 0.03 | 28.92 | V | | 0.16 | 7.44 | 27.35 | 0.82 | 21.67 | V | | 0.22 | 11.63 | 31.58 | 0.99 | 32.29 | V | | 0.30 | 16.83 | 32.24 | 1.08 | 32.30 | V | | 0.38 | 21.82 | 32.71 | 1.17 | 32.35 | V | | 0.45 | 26.59 | 33.14 | 1.29 | 32.36 | V | | 0.53 | 31.70 | 33.63 | 1.45 | 32.35 | V |

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| 0.60 | 36.47 | 33.98 | 1.62 | 32.39 | V | | 0.68 | 41.62 | 34.36 | 1.84 | 32.39 | V | | 0.74 | 46.17 | 34.86 | 2.22 | 32.34 | V | | 0.82 | 51.26 | 35.38 | 2.60 | 32.40 | V | | 0.90 | 56.17 | 35.84 | 2.96 | 32.40 | V | | 0.97 | 61.33 | 36.24 | 3.29 | 32.44 | V | | 1.04 | 65.65 | 36.58 | 3.62 | 32.40 | V | | 1.12 | 70.59 | 37.06 | 4.02 | 32.43 | V | | 1.19 | 75.75 | 37.43 | 4.35 | 32.47 | V | | 1.27 | 80.70 | 37.96 | 5.09 | 32.47 | V | | 1.34 | 85.26 | 38.26 | 5.44 | 32.48 | V | | 1.41 | 90.11 | 38.54 | 5.84 | 32.49 | V | | 1.49 | 94.74 | 39.35 | 7.04 | 32.49 | V | | 1.55 | 99.08 | 41.03 | 9.89 | 32.21 | V/P | | 1.56 | 99.19 | 35.09 | 13.47 | 15.97 | P | | 1.56 | 99.24 | 32.82 | 14.38 | 11.57 | P | | 1.64 | 99.86 | 32.82 | 20.20 | 5.27 | P | | 1.66 | 99.96 | 32.82 | 22.78 | 4.00 | P | | 1.66 |100.00 | 32.82 | 22.99 | 4.00 |已充填 | |-------------------------------------------------------------| 2) 保压阶段:

|-------------------------------------------------------------| | 时间 | 保压 | 压力 | 锁模力 | 状态 | | (s) | (%) | (MPa) | (tonne) | | |-------------------------------------------------------------|

| 1.67 | 0.00 | 32.82 | 23.03 | P | | 3.07 | 4.73 | 32.82 | 31.26 | P | | 4.57 | 9.76 | 32.82 | 23.33 | P | | 6.07 | 14.79 | 32.82 | 15.37 | P | | 7.57 | 19.82 | 32.82 | 8.05 | P |

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| 9.07 | 24.85 | 32.82 | 1.73 | P | | 10.57 | 29.88 | 32.82 | 1.68 | P | | 11.57 | 33.20 | 0.00 | 1.56 | P | | 11.57 | | | |压力已释放

|-------------------------------------------------------------|

| 11.96 | 34.53 | 0.00 | 0.52 | P | | 13.46 | 39.56 | 0.00 | | 14.96 | 44.59 | 0.00 | | 16.46 | 49.62 | 0.00 | | 17.96 | 54.65 | 0.00 | | 19.46 | 59.68 | 0.00 | | 20.96 | 64.71 | 0.00 | | 22.46 | 69.74 | 0.00 | | 23.96 | 74.77 | 0.00 | | 25.46 | 79.80 | 0.00 | | 26.96 | 84.83 | 0.00 | | 28.46 | 89.86 | 0.00 | | 29.96 | 94.89 | 0.00 | | 31.46 | 99.92 | 0.00 | | 31.71 |100.00 | 0.00 | 充填阶段结果摘要 :

最大注射压力 (在3) 充填阶段结束的结果摘要 :

充填结束时间 = 总重量(制品 + 流道) = 最大锁模力 - 在充填期间 =

图4-5为推荐的螺杆速度曲线(相对):

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0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P | 0.00 | P |

1.553s) =41.0262 MPa

1.6650 s 46.2389 g 22.9897 tonne

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图4-5推荐的螺杆速度

%射出体积 %流动速率 --------------------------------- 0.0000 18.1835 7.1026 18.1835 20.0000 58.9459 30.0000 81.4070 40.0000 87.6054 50.0000 95.3916 60.0000 100.0000 70.0000 96.3322 80.0000 99.3270 90.0000 61.5860

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100.0000 15.1757

% 充填时熔体前沿完全在型腔中 = 7.1026 %

图4-6流动前沿处的温度

4) 制品的充填阶段结果摘要 :

体积温度 - 最大值 (在 1.561 s) = 239.6510 C 体积温度 - 最小值 (在 1.665 s) = 208.3860 C 剪切应力 - 最大值 (在 1.553 s) = 0.4449 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 1.553 s) = 1.1388E+04 1/s 5) 制品的充填阶段结束的结果摘要 :

制品总重量(不包括流道) = 42.6427 g 体积温度 - 最大值 = 238.3890 C 体积温度 - 最小值 = 208.3860 C 体积温度 - 平均值 = 229.8580 C 体积温度 - 标准差 = 5.7352 C 剪切应力 - 最大值 = 0.3142 MPa

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剪切应力 - 平均值 = 0.0356 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0587 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.1359 冻结层因子 - 最小值 = 0.0000 冻结层因子 - 平均值 = 0.0649 冻结层因子 - 标准差 = 0.0270 剪切速率 - 最大值 = 611.9900 1/s 剪切速率 - 平均值 = 14.5144 1/s 剪切速率 - 标准差 = 34.7258 1/s 6) 流道系统的充填阶段结果摘要 :

体积温度 - 最大值 (在 1.553 s) = 240.3800 C 体积温度 - 最小值 (在 0.077 s) = 230.3550 C 剪切应力 - 最大值 (在 1.339 s) = 0.6310 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 1.553 s) = 1.1600E+05 1/s 7) 流道系统的充填阶段结束的结果摘要 :

主流道/流道/浇口总重量 = 3.5962 g 体积温度 - 最大值 = 237.0600 C 体积温度 - 最小值 = 233.4850 C 体积温度 - 平均值 = 234.4560 C 体积温度 - 标准差 = 0.6232 C 剪切应力 - 最大值 = 0.3648 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0936 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0402 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.0759 冻结层因子 - 最小值 = 0.0223 冻结层因子 - 平均值 = 0.0531 冻结层因子 - 标准差 = 0.0182 剪切速率 - 最大值 = 1.4096E+04 1/s 剪切速率 - 平均值 = 279.5070 1/s 剪切速率 - 标准差 = 444.5110 1/s

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8) 保压阶段结果摘要 :

压力峰值 - 最小值 (在 3.074 s) = 18.1509 MPa 锁模力 - 最大值 (在 3.074 s) = 31.2620 tonne 总重量 - 最大值 (在 11.566 s)= 47.6960 g 9) 保压阶段结束的结果摘要 :

保压结束时间 = 31.7127 s 总重量(制品 + 流道) = 47.6741 g 10) 制品的保压阶段结果摘要 :

体积温度 - 最大值 (在 1.665 s) = 238.3760 C 体积温度 - 最小值 (在 31.713 s) = 50.0630 C 剪切应力 - 最大值 (在 6.074 s) = 1.4772 MPa 体积收缩率 - 最大值 (在 1.665 s) = 9.2677 % 体积收缩率 - 最小值 (在 9.074 s) = 1.4209 % 制品总重量 - 最大值 (在 11.963 s) = 43.9334 g 11) 制品的保压阶段结束的结果摘要 :

制品总重量(不包括流道) = 43.9334 g 体积温度 - 最大值 = 170.5440 C 体积温度 - 最小值 = 50.0630 C 体积温度 - 平均值 = 71.0160 C 体积温度 - 标准差 = 21.0347 C 冻结层因子 - 最大值 = 1.0000 冻结层因子 - 最小值 = 0.2226 冻结层因子 - 平均值 = 0.9354 冻结层因子 - 标准差 = 0.1681 体积收缩率 - 最大值 = 7.6759 % 体积收缩率 - 最小值 = 1.4209 % 体积收缩率 - 平均值 = 4.3677 % 体积收缩率 - 标准差 = 1.2216 %

缩痕指数 - 最大值 = 5.7118 % 缩痕指数 - 最小值 = 2.4204 %

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缩痕指数 - 标准差 = 1.1921 % 流道系统的保压阶段结果摘要 :

体积温度 - 最大值 (在 1.665 s) = 236.3990 C 体积温度 - 最小值 (在 31.713 s) = 50.0970 C 剪切应力 - 最大值 (在 9.074 s) = 1.5980 MPa 体积收缩率 - 最大值 (在 1.665 s) = 7.6347 % 体积收缩率 - 最小值 (在 14.963 s) = 1.0268 % 主流道/流道/浇口重量 - 最大值 (在 11.566 s) = 3.7626 g 12) 流道系统的保压阶段结束的结果摘要 :

主流道/流道/浇口总重量 = 3.7407 g 体积温度 - 最大值 = 100.5050 C 体积温度 - 最小值 = 50.0970 C 体积温度 - 平均值 = 68.0000 C 体积温度 - 标准差 = 8.8291 C 冻结层因子 - 最大值 = 1.0000 冻结层因子 - 最小值 = 0.9988 冻结层因子 - 平均值 = 0.9999 冻结层因子 - 标准差 = 0.0002 体积收缩率 - 最大值 = 4.1726 % 体积收缩率 - 最小值 = 1.0268 % 体积收缩率 - 平均值 = 3.3627 % 体积收缩率 - 标准差 = 0.5957 % 缩痕指数 - 最大值 = 2.2036 % 缩痕指数 - 最小值 = 1.4951 % 缩痕指数 - 标准差 = 0.5047 %

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第5章 分型面的选择

分开模具取出塑件的面，通称为分型面。注射模具可以有一个或多个分型面，塑件的分型面可采用平行于开模方向的形式也可采用垂直与开模方向，倾斜与开模方向。分型面的形状有平面和曲面等。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：

(1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。

(2)分型面的选择应当便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 (3)分型面的选择应当保证塑件的尺寸精度要求。 (4)分型面的选择应当满足塑件的外观质量要求。 (5)分型面的选择应当便于模具加工制造。 (6)分型面的选择应当有利于排气。 (7)分型面的选择应当有利于侧向抽芯。

综合考虑各方面因素，分型面选在文件盒底上表面，选在最大轮廓处，便于加工成型。

图2-1所示塑件制品，根据其特点及表面质量要求，选择在塑件最大截面处作为模具分型面。在发生变化的部位要制成一定的角度，以免合模时发生碰伤。

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第6章 导柱导向机构设计

导向机构主要用于保证动模和定模两大部分和模内其他零件之间的准确对合，起定位和导向作用。绝大多数的导向机构由导柱和导套构成，称之为导柱导向机构。

在本套模具中采用导柱导向机构，其具体结构及配合如图6-1、6-2所示。

图6-1 模架导柱导套示意图

图6-2复位杆示意图

对导柱与导套孔的配合在此选用间隙配合H7/g6,而导套或导柱与安装孔的配合选用过渡配合H7/k6。其装配位置如图，每套系统各有四根在模具对称安装；粗糙度要求在装配图中详细标注。

该制品为非对称塑件，在注射熔料过程中，型腔压力不对称，容易造成末句的侧移，侧移力导柱来承受，容易影响导柱的刚度和强度，并加剧其磨损，从而导致其变形、破坏或导向不精确，容易影响了导柱的使用效果和使用寿命。

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第7章 脱模机构设计

注射成型机的动模部分设有 脱模推出机构，有的使用液压推动，也有用机械推动。总之，在塑件成型后，动模后退到一定距离，就开始由注射机的脱模机构推动模具的推板和推杆固定板，使塑件从动模上推出。

一般情况下，推出塑件的动作在动模上完成。但是在特殊情况下，也可以在定模上设脱模机构，在这种场合必须采用特殊机构。

制品顶出是注射成型过程中的最后一个环节，顶出质量的好坏将最后决定制品质量。因此，制品的顶出是不可忽视的。

7.1脱模机构的分类

由于塑件的形状与尺寸千变万化，因此脱模机构具有多种类型。如果按照推出动作的动力源对机构分类，有手动脱模、机动脱模、气动与液压脱模等不同类型；如按照推出机构动作特点分类，又可以分为一次脱模（简单脱模机构）、二次脱模、顺序脱模、点浇口自动脱落以及带螺纹塑件脱模等不同类型。由于脱模机构种类繁多，所以脱模机构的设计是一项既复杂又灵活的工作。脱模机构设计原则：

（1）为使制品不致因顶出产生变形，推力点应尽量靠近型芯或难于脱模的部位，推力点的布置应尽量均匀；

（2）推力点应作用在制品刚好的部位，如筋部、突缘、壳体形制吕的壁缘等处； （3）尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制品破裂，穿孔等。如壳体形制品及筒形制品多采用推件板脱模；

（4）为避免顶出痕迹影响制品外观，顶出位置应设在制品隐蔽面或非装饰面，对于透明件尤其要注意顶出位置及顶出形式的选择。

（5）为使制品在顶出时受力均匀，同时避免因真空吸附而使制品变形，往往采用复合顶出或特殊形式的顶出系统，如推板或推件杆和推管复合顶出、或采用进气式推杆、推块等顶出装置，必要时还应设进气阀。

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7.2 脱模力的计算

脱模力 Ft??f2πrESl?ta?n??0.1A (3-6) ?1???K1?K2式中 A——盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积（mm2），通孔制件等于零； K1——无量纲系数，K1=4.545； K2——无量纲系数，K2=1.0074； S——塑件平均收缩率； E——塑料弹性模量，Mpa

l——制件对型芯的包容长度，mm； f——塑料对钢的摩擦系数，f≈0.45～0.75； φ——脱模斜度，φ=40′； r——型芯平均半径，mm； μ——塑料的泊松比，μ=0.32。

?2π?44.5?3.2?103?1.10%?8??0.75?tan40???Ft???0.1?0???1?0.32?4.545??1.0074???2π?44.5?3.2?103?1.10%?16??0.75?tan40????0.1?0 ???1?0.32?4.545??1.0074??=29311.8 N≈29.3 kN

将塑料各参数与型芯各参数代入到公式中得到：脱模力F约为29.3KN

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第8章 注射模设计

8.1成型部件结构的设计

1）凹模

凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构形式可分为： a.整体式凹模，适用于形状简单加工容易的型腔。 b.整体嵌入式凹模，可节约模具材料，降低成本。

c.局部嵌入式凹模，用于局部加工较情况。 d.大面积镶嵌组合式凹模，可使加工及热处理简单。

e.四壁拼合的组合式凹模，用于尺寸较大，热处理易变形的模具。 本次设计采用整体式凹模。

（2）型芯

型芯是成型塑件内表面的部件，按其结构形式同样可分为：

a.整体式型芯，其结构坚固，但不便于加工，切削加工量大，材料浪费多，不便于热处理，仅适用于形状简单、高度较小的型芯。

b.整体组合式型芯，型芯本身是整体式结构，型芯和模板之间采用组合的方式，这是最常用的形式。

c.组合式型芯，对于形状复杂的型芯，为便于加工，可采用组合式结构。 本模具型芯形状简单，高度较小，因此采用整体组合型芯的结构形式。

8.2成型部件尺寸的确定

所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑料部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩型或异形型芯的长和宽），型腔或型芯的深度尺寸，中心距尺寸等。对于本套模具推件板上也有一部分成型结构。

影响塑件尺寸的因素： a.型零件工作尺寸的制 b.型零件的磨损。

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c.塑料的收缩率波动。 d.配合间隙引起的误差。

本次主要是运用UG三维设计软件进行产品设计，然后再进行零件工作尺寸的计算步骤。

成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。这里仅介绍按平均收缩率计算成型零件的工作尺寸。在计算之前，对塑件和成型零部件统一规定按照―入体‖原则进行标注，即对包容面（型腔和塑件内表面）尺寸采用单向正偏差标注，基本尺寸为最小。而对被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用单向负偏差标注，基本尺寸为最大。

由ABS塑料的收缩率0.4%～0.8%算得其平均收缩率 S＝

0.4%?0.8%＝0.60%

2?z??zLm? 0?[(1?S)Ls?x?] 0型腔工作部位尺寸计算公式 型腔径向尺寸

（3-1）

?z?zHm??[(1?S)Hs?x?]? 0 0 型腔深度尺寸 （3-2）

型芯径向尺寸 型芯高度尺寸

0 0 lm??[(1?S)l?x?]s??z?z （3-3） （3-4）

0 0 hm??[(1?S)h?x?]s??z?z11Cm??z???1?S?Cs???z22 （3-5） 中心距尺寸

式中 Ls——塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）； ls——塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）； Hs——塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）； hs——塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）； Cs——塑件型芯中心距尺寸（mm）； χ——修正系数，取0.5～0.75； Δ——塑件公差（mm）；

δz——模具制造公差，取（1/3～1/4）Δ。

图给出零件公差数据SJ/T10628-95,8级，查设计资料得塑件精度，则塑件中各尺寸极限

0.88 0?0.640.760.760.32 0偏差分别为：?89?，?93?，?72?，?68?，8?，13? 00.88，?62 0 0 0 00.32，48.5?0.28，0.320.40 0?0.64 0，20?0.22，15.5?，20?，?12??9.5? 0 00.44，?63 00.36

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将以上数据及平均收缩率S＝0.60%分别代入式（3-1）～（3-5）得型腔和型芯尺寸。 对于上盖 型芯径向尺寸L 0m??z3?? 0???1?0.60%??89??0.88??141.74?0.293mm

4???0.2933?? 0???1?0.60%??72??0.76??114.63?0.253mm

4???0.2533?? 0???1?0.60%??62??0.64??98.72?0.213mm

4???0.2133?? 0???1?0.60%??68??0.76??108.23?0.253mm

4???0.253 0 0 0 0 L 0m??z Lm??z 0m??z 0 L

型芯深度尺寸H 0m??z3?? 0???1?0.60%??8??0.32??12.56?0.11mm

4???0.11?0.2930.293?149.46?mm 0 0型腔径向尺寸l??zm 03?????1?0.60%??93??0.88?4?? 0型腔高度尺寸hm 0z中心距尺寸

??3????(1?0.60%)?13??0.32?4?? 0?0.11?11.70 0?.0.11mm

111Cm??z???1?0.60%??48.5????0.28?77.6mm?0.035mm

224对于下盖： 型芯径向尺寸L 0m??z3?? 0???1?0.60%??63??0.64??100.32?0.213mm

4???0.2133?? 0???1?0.60%??9.5??0.32??14.96?0.11mm

4???0.113?? 0???1?0.60%??15.5??0.40??24.50?0.13mm

4???0.13?0.120.12?19.47?mm 0 0 0 0 L 0m??z型芯深度尺寸H 0m??z型腔径向尺寸l??zm 03?????1?0.60%??12??0.36?4?? 028

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型腔高度尺寸h中心距尺寸

??zm 03????(1?0.60%)?20??0.44?4?? 0?0.15?32.33 0?.0.15mm

111Cm??z???1?0.60%??20????0.22?32mm?0.0275mm

2248.3推出结构设计

根据制品结构特点，确定在每个制品的两侧分布共五根圆推杆，总数是十根。根据塑件质量的要求，塑件由推杆作用推出。

8.4 顺序分型结构设计

如图3-4所示，模具有两个分型面，四个弹簧的张力大于塑件脱出型腔的阻力，从而保证分型面I先打开；由定距杆作用，分型面Ⅱ后打开。

分型面I的分型距离由固定在垫板12上的定距拉杆28限定；同时导柱13又对定模板30起支承和导向作用。

8.5 模具零件设计

据模具方案图设计模具所有的零件图。根据前面算得的型腔尺寸设计成形零件的相应尺寸。详细结构及数据见零件图。

8.6模具钢材的选取与热处理

模具的承载能力、精度、使用寿命、生产成本、制造周期、及产品质量在很大程度上取决于材料的合理选择与热处理工艺。模具材料的种类有很多，并且有多种不同的分类方法，但是大多根据模具工作条件对模具钢材进行分类：冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢。

在选择模具钢时，一般要考虑钢材的加工性能、热处理变形、淬硬性和淬透性、脱

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碳敏感性，同时还要考虑材料的抛光性、耐腐蚀性以及模具钢材的通用性和价格等因素。

热处理是利用加热、保温和冷却的办法，促使金属内部组织发生变化，从而获得所需要的各种机械性能，如强度、硬度、韧性等的一种工艺过程。通常，模具的使用寿命及其制品质量在很大程度上取决于热处理的质量。因此，在模具制造中，制定合理的热处理工艺和提高热处理技术水平显得十分重要。模具材料常用的热处理有退火、正火、淬火和回火。

虽然模具钢材有很多种，但是最广泛利用的塑料模具钢材只集中在几个钢号上，如大量使用的中碳钢（45＃钢，50＃钢，55＃钢），以及合金钢P20以及P20的衍生钢种。

对于本套模具，选用钢材的种类以及热处理为： 型芯嵌件及型腔用5CrMnMo，淬火HRC48～55。 模板45钢，淬火至HRC40～45，调质处理。 浇口套选用T10A，淬火HRC53～57。 导柱选用T8A，淬火HRC56～60。 导套选用T8A，淬火HRC50～55。 推板选用45钢，淬火HRC50～55。 定位圈选用T8A，淬火HRC50～55。

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第9章 冷却及排气系统的设计

9.1 排气系统设计

制品产生的气穴可参考图9-1Moldflow相关分析图表。

由于制品尺寸较小，利用分型面和推杆配合间隙以及分型面和侧滑块的配合间隙排气即可。排气是注射模设计中不可忽视的问题。注射成型中，若模具排气不良，型腔内气体受压将产生很大的背压力，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩产生高温，可能使塑料烧焦。在充模速度大、温度高、物料粘度低、注射压力大和塑件壁厚较厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气要求就更严格。

模内气体主要有以下来源：型腔中原有的空气；塑料原料中所含水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气；注射温度过高，塑料分解所产生的气体；塑料中某些添加剂挥发或化学反应所产生的气体。

模内型腔和浇注系统积存空气所产生的气泡，常分布在型腔最后充满的部位；塑料内含有的水分蒸发产生的气泡，不规则地分布在整个塑料上；分解气体产生的气泡则沿塑件的厚度分布。从气泡的分布状况，可以判断气体的来源，从而选择合理的排气部位。

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图9-1气穴分布图

9.1.1排气方式的分类

注射模具的排气方式有： （1）利用分型面上的间隙排气。

（2）利用型芯和模板之间的配合间隙排气。 （3）利用推杆的配合间隙排气。 （4）利用侧型芯的配合间隙排气。

（5）在模具中适当的部位开设排气槽或排气孔。

本模具采用的是利用分型面上的间隙、型芯和模板之间的配合间隙、推杆配合间隙。

9.2冷却效果分析

9.2.1 冷却分析日志相关数据 型腔温度结果摘要

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7423.html