模具 说明说（即正文范本）

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1 引言

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塑料制件的成型模具设计是一个复杂的系统工程。模具设计者应以模具设计任务书为依据，对塑料制件的质量要求、生产批量和周期要求进行详尽和明确的分析。在此基础上进行模具的结构设计和成型设备的选择。运用现代三维模具设计软件对模具结构进行设计，能够提高设计的可靠性和可预见性。说明书详细介绍了塑料弯头成型模具的结构设计及相关工艺。在该注塑模设计中，对成型零件的设计、合模导向机构的设计、环形抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容均作了比较详细的说明。

2 产品结构性能及工艺性能

2. 1 制件结构设计与分析

图2.1 塑料制件结构图

本设计的产品为塑料弯头（如上图2.1所示），其外形结构比较复杂，由环形部分和连接部分组成，两侧呈对称分布。环形曲面是该件的重要工作面,它的质量状况直接影响到弯头的质量。塑件整体宽度为140mm,环形部分壁厚为2.5mm，外圆弧半径为75mm，内圆弧半径为37mm，内腔的台阶深度为4mm，除环形外部需经皮革处理外，精度要求不高，其余表面需达到一定的精度要求。

该产品的模具的结构主要难点是环形抽芯机构，环形型芯不能直接脱模，故采用齿轮抽芯机构，外部连接液压马达传递动力将型芯抽出。

2．2 制件材料

根据对塑件的主要用途、基本性能及经济性进行分析，该塑件采用丙烯腈丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）材料。该材料具有三种单体所赋予的优点，具有较好的冲击

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韧性，且在低温下也不迅速下降，具有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，拥有良好的耐寒性，可燃性，良好的电性能，良好的耐化学试剂性和耐候性，并且属于无定形聚合物，熔融温度低，熔程较宽，熔融粘度适中，流动性好，易于充模。

3 工艺方案及设计步骤

3．1 设计目标

该塑料制件在日常生活中应用广泛，是长期占据市场的商品，为大批制造生产，产品质量为120g，年产量为30万件，模具预计寿命为50万件。塑件精度要求一般，根据标准SJ1372-78，采用四级精度。

3．2 成型工艺方案

根据ABS塑料的抗冲击韧性和易于塑性成型性，采用注塑成型，注塑机拟选用XS-ZY-500型，本设计预备采用注射成型方法,

塑料的成型工艺方法主要有注塑成型、挤出成型﹑压缩成型等。该塑件制造年产量为30万件，模具预计寿命为50万件，1件产品重量为120g，体积和重量均较大，开模一次能制造2件制品，故需要设计出高寿命的模具，这样才能达到使用者的要求。

根据产品的材料、精度要求和生产效率拟采用注塑成型。注塑成型是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有热塑性塑料都可以用这种方法成型，某些热固性塑料也可以用注塑模成型，它具备以下特点：成型周期短，能一次成型复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；对成型各种塑料的适应性强。所以我根据制件的材料选择该产品的加工方法为注塑成型。对此要选择合适的注射机来实现该产品的制造。

3．3 注射成型机的选择

在设计模具时，为了生产出合格的塑料制件，除了应掌握注塑成型工艺过程外，还应对所选用的注塑机的有关技术参数进行全面的了解。注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型时模具安装在注塑机的动模板和定模板上，通过注塑机的液压锁模机构使动定模处于合模状态。这就需要较核该模具所需要的锁模力。是否在注塑既允许范围内。另外模具的开模行程和最大闭和高度都应该通过较核。本次设计采用国产卧式XS-ZY-500注射机，其主要参数如表3-1所示

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表3-1 卧式XS-ZY-500注塑机参数表

理论注射压力 最大注射面积 模具最大厚度 模具最小厚度 机床工作台面尺寸 锁模力 开模行程 喷嘴口径 喷嘴球面 定模板定位孔直径 MPa cm×cm mm mm mm×mm KN mm mm mm mm 第 3 页 共 26 页

145 1000 450 300 850×750 3500 500 φ5 SR18 φ150 下面从注射量、注射压力和锁模力三个方面对该型注塑机进行初步校核，以验证该注塑机能否满足制品成型的要求。

1.注射量的校核

注射量是注射机每次注射塑料的最大体积或质量。但是，注射机的公称最大注射量，通常是用聚苯乙烯标定的。所以在使用其它塑料时，柱塞式注射机的公称注射量应根据塑料的密度进行转换。一般，注射机注射量的利用率为80%～85%。所以，选择的注射机，其注射量应满足下式要求，即

W机≥W塑件/0.8

式中 W机——注射机注射塑料的最大质量，单位为g；

W塑件——塑件质量（包括浇注系统），单位为g；

本塑件的质量为120g，浇注系统凝料质量约为16g，拟采用一模两腔，所以m = 120 + 16 =136g ≤230 × 80%，所以该注塑机能满足制品成型的要求。

2.注射压力与锁模力的校核

当高压的熔料进入并充满型腔时，将产生一个很大的力，迫使模具分开，所以必须在模具上加一个锁模力。

型腔内熔料的压力：

p = 80%p注

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式中 p注——塑料的注射压力，可从资料中查得。

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从资料中查得p注＝60～100MPa，所以p = 80%×100 = 80 MPa ≤ 145 MPa。 锁模力 F锁 ：

F锁≥ F = pA

式中 F——总作用力；

A——塑件、浇注系统在分型面上的投影面积。

本塑件在分型面上的最大投影面积为

A=140?74.9?6?62-49?50-(3.14?3.5?3.5?14)?2-2?78.02

=13047.02 mm

所以F锁 = 80×13047.02 = 1043KN ≤ 3500KN。

所以该注射机能满足制品成型的要求，适用于本次注塑模具设计。

23．4 设计步骤

注塑模具的结构设计一般按如下步骤进行，在本章只作简要概述，初步拟订设计方案，具体详细设计依据及计算放在下面进行论述 。

1. 确定型腔的数目； 2. 选定分型面； 3. 确定浇注系统； 4. 确定成型零部件； 5. 确定合模导向机构； 6. 确定环形抽芯机构； 7. 确定脱模顶出机构； 8. 温度调节系统分析； 9. 排气系统分析；

10.绘制模具结构草图，选取标准模架。

另外，使用SolidWorks软件还可以将三维图形转化为二维图形，为二维图的绘制提供了很大的方便，也减少了一定的工作量。因此在这次毕业设计中准备采用AutoCAD和SolidWorks两套软件进行注塑模具的辅助设计

4 模具工艺方案

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4. 1 型腔数目的确定及分型面选择

4.1.1 型腔数目的确定

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型腔数目的确定，应根据制件的几何形状及尺寸、质量要求、批量大小、交货期长短、所选注射机能力、模具制造成本等因素综合考虑在本次设计过程中主要从以下两个方面进行考虑：

1. 塑件尺寸精度

型腔数目越多时，精度也相对地降低。一般生产经验认为，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4%。这不仅由于型腔加工精度的误差，也由于熔体在模具内的流动不均所致，所以精密塑件尽量不采用多腔成型。本次毕业设计中塑件样品为某日用塑料弯头，精度要求不是太高。

2. 模具制造可加工性及维护性

尽管多腔模的制造难度一般都要比单腔模大。并且在使用过程中，当其中某一腔先损坏（或磨损超差）时，都必须立即停机维修，将会影响生产，但根据该制件的外形，需采用动力传动机构将环形型芯抽出，传动距离为75mm,根据产品的外形结构采用矩形侧浇口，加上产品外形结构比较对称，故决定采用一模两腔制造。长度方向模板尺寸为500mm,宽度方向依据产品外形宽度选用315mm。

基于以上两方面的考虑，本设计中拟订采用一模两腔。 4.1.2 分型面的选择

模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面通称为分型面。 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. 分型面的选择应保证塑件的精度要求；

4. 分型面的选择应满足塑件的外观质量要求，并使其产生的溢料边易于消除或修整；

5. 分型面的选择应便于模具零件的加工制造； 6. 分型面的选择应有利于排气；

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形的对称面上，如图4-1所示。

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基于以上几方面的考虑，结合本塑件的特点，本设计中的分型面决定选在塑件外

图4-1 分型面结构图

4. 2 确定浇注系统

所谓浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道。浇注系统可分为普通流道的浇注系统和热流道浇系统两大类，本设计中由于采用的是注塑成型，所以浇注系统用普通浇注系统。普通流道浇注系统一般由主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分组成，浇注系统的主要作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体平稳而顺利的充模、压实和保压。 4.2.1 主流道的设计

主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，其设计要点如下：

1. 为使凝料能从其中顺利拔出，主流道通常设计成圆锥形，其锥角?=2°～4°，对于流动性较差的塑料可取?=3°～6°。内壁表面粗糙度一般为Ra=0.8μm；

2. 为防止主流道与喷嘴处溢料主流道对接处应紧密对接，所以主流道对接处应加工出半圆形凹坑，其半径R2?R1+（1～2）mm，其小端直径d1?d2+（0.5～1）mm，凹坑深取h=3～5mm；

3. 在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，

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一般取L≤60mm；

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且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，

4. 由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道加工成可拆卸的主流道衬套（浇口套），便于用优质钢材进行加工和热处理。

基于以上要点，本设计中考虑到所采用的材料ABS的流动性较好，所以取?=2°，考虑到与注射机的配合，取R2 = 30mm，d1 = 4.5mm,凹坑深取h=4.8 mm，L取54mm，衬套材料为T8A钢，淬火50-55HRC，其结构如图4-2所示。

图4-2 主流道衬套结构图

4.2.2 冷料穴的设计

冷料穴的作用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。冷料穴一般开在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端也设冷料穴。冷料穴底部常做成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有在分模时将主流道凝料从主流道衬套拉出并滞留在动模一侧的作用。常见的冷料穴结构主要有带Z形头拉料杆的冷料穴、带球形头拉料杆的冷料穴、带尖锥头拉料杆及无拉料杆的冷料穴等。本次设计中选用的是ABS材料，决定采用倒锥形冷料穴，开模时靠倒锥起拉料作用，然后由推杆强制推出。

图4-3 冷料穴结构图

4.2.3 分流道的设计

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在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。本次设计采用的是侧浇口,而且是一模两腔,所以本设计的分流道位置设在两制件的中间，为取得浇注系统的平衡，分流道的截面形状为半圆形结构。 4.2.4 浇口的设计

浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，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。

本模具采用侧浇口设计，侧浇口的优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正，缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹。

至此，整个浇注系统设计已基本完成。若有不足之处在以后的设计过程中仍可再进行改进。

一般侧浇口的厚度为0.5～1.5mm，宽度为1.5～5mm，浇口长度为1.5～2.5mm。根据经验，侧浇口宽度与厚度的比例大致是3 : 1。本设计采用b×l×h=3mm×3mm×1mm

至此，整个浇注系统设计已基本完成。若有不足之处在以后的设计过程中仍可再进行改进。具体结构如图4-4所示。

图4-4 浇注系统结构图

4．3 成型零件的设计

成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量的前提下，从便于加工、装配、使用、

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维修等角度加以考虑。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。设计成型零件应根据塑料的特性、塑件的结构和使用要求，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，计算成型零件的尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 4.3.1 型腔设计

型腔是成型塑件外表面的零部件，按其结构可分为整体式和组合式两大类。由于本次设计的塑件外形比较复杂，采用整体式凹模加工工艺性差，若采用组合式型腔则可以改善加工工艺性，减少热处理变形，节省优质钢材。所以，在本次设计中定模型腔决定采用组合式凹模，即在直接加工比较困难的部位采用镶件。这种局部镶嵌式，除了便于加工外还使镶件磨损后更换方便。本设计先进行定模型腔的预加工，然后将两个镶件与定模型腔拼合，装配定位好后，再进行整体加工，最终获得要求的型腔。定模型腔的结构如图4-5所示。

图4-5 定模型腔板结构图

4.3．2 动模型腔板

由于该塑件的特殊结构，有两个型腔板，分别成型制件的内外圆弧，同样动模型腔板也应做成组合式的，但由于该型腔板上必须在下表面加工出传动机构的定位槽，固做成组合式的不合理，两者之间无法定位拼和，动模型腔板如图4-6所示。

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图4-6 动模型腔板结构图

4.3．3 型芯

型芯是用于成型塑件内表面的零部件，与型腔板类似，型芯板也可分为整体式和组合式两类。在本次设计中采用组合式，这是由于采用整体式的时，圆弧型芯上的凸台难以加工。如图4.7-1、4.7-2所示。

图4.7-1，4.7-2型芯结构图

4.3.4 成型零部件的工作尺寸计算

所谓成型成型零部件的工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸与高度尺寸，以及中心距尺寸等。成型零部件的工作尺寸计算方法有平均值法和公差带法两种。本设计中采用平均值法。平均值法是按照塑料收缩率、成型零件制造公差和磨损量均为平均值时，制品获得的平均尺寸来计算的。

设计时按“入体”原则：塑件外形径向及高度方向（开模方向）的最大尺寸为基

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00本尺寸，偏差Δ用负值，分别为Ls??及Hs??,塑件内形径向及深度方向（开模方向）????的最小尺寸为基本尺寸，偏差Δ用正值，分别为Ls0及Hs0；型腔的最小尺寸为基本??z尺寸，制造公差δz用正值，即Lm0；型腔深度最小尺寸为基本尺寸，制造公差δz用

??z正值， 即Hm0型芯的最大尺寸为基本尺寸，制造偏差用负值，即Hm0??z；

具体计算如下：

按平均值法：塑件材质ABS收缩率为0.4%～0.6%，平均收缩率为0.5%，塑件表面质量一般，公差尺寸按SJ1372—78，四级，成型零部件的制造误差?z=1/3，成型零部件的磨损量?c=1/6， （1）型腔径向尺寸

Lm1=[140×(1+0.005)-0.75×0.56]Lm2=[50×(1+0.005)-0.75×0.28] Lm3=[49×(1+0.005)-0.75×0.28] Lm4=[62×(1+0.005)-0.75×0.32] Lm5=[34×(1+0.005)-0.75×0.26]

?0.1870?0.0930?0.0930?0.1070?0.0870 =140.28=50.04

0?0.1870mm

?0.093mm mm mm mm

=49.035 =62.07

?0.0930?0.1070 =33.975

?0.0870（2）型芯径向尺寸

lm = [lS +lSScp+0.75?]0??Z

代入数值可得

lm1=[135×(1+0.005)+0.75×0.56]

00?0.0.187 =136.095?0.0.187mm

0lm4=[34×(1+0.005)+0.75×0.26]0?0.087=34.365?0.087mm 0lm4=[30×(1+0.005)+0.75×0.26]0?0.087=30.345?0.087mm

lm4=[55×(1+0.005)+0.75×0.32]

（3）. 型腔深度与型芯高度 型腔深度尺寸为

0?0.107 =55.5150?0.107mm

??z Hm?[(1?Scp)HS?x?]0淮阴工学院毕业设计说明书（论文）

式中 x——修正系数，取x=2/3 代入数值计算可得

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?0.127?0.127Hm1=[75×(1+0.005)-0.38×2/3]0 =75.1200mm ?0.087?0.087Hm2=[36×(1+0.005)-0.26×2/3]0 =36.0010mm

同理可得型芯高度尺寸计算公式

hm?[(1?Scp)hS?x?]0??z

代入数值计算可得

?0.127?0.127hm1=[72.5×(1+0.005)+0.38×2/3]0 =73.120mm ?0.087?0.087hm2=[38.5×(1+0.005)+0.26×2/3]0 =38.860mm

式中：Scp—为塑料的平均收缩率；（%）

Δ—为塑件公差；

δz—为制造公差，一般为（1/6～1/3）Δ

4．4 合模导向机构

为确保动模与定模在合模时能准确对中，在模具中必须设置导向机构。导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模具内其他零部件之间的准确合，起定位和定向作用。绝大多数导向机构由导柱和导套组成，称之为导柱导向机构。在本次设计中，由于采用的是两板单分型面圆弧抽芯模具结构，所以决定采用常用的四组导柱导套作导向机构。

由于导柱导套长期配合使用，所以其使用要求很高，要求表面耐磨、有韧性、抗曲能力强、不易折弯，所以决定采用T8A钢，热处理为表面淬火到50-55HRC,58-6HRC.两者硬度选的不同是为了改善摩擦急防止导柱或导套拉毛，延长配合寿命。

4. 5 抽芯机构

注塑模中凡与注塑机开模方向一致的分型和抽芯都比较容易实现，根据本塑件的外形轮廓和结构，适宜采用齿轮抽芯机构，这样可以获得较大的抽芯距和抽芯力。但这种机构设计时应注意合模注塑时，型芯固定板会因为注塑时的侧向压力而产生向下旋转的趋势，故必须使固定板的侧向端面与楔紧块端面紧紧贴合在一起。开模时，通过外部液压马达传输动力将圆弧型芯抽出，具体结构如图4-8。

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图4-8 抽芯结构图

4. 6 液压马达的选用

液压马达是作连续旋转运动并输出转距的液压执行元件，其常见的分类方法是根据结构形式分的，可分为齿轮马达、叶片马达、柱塞马达等，根据本塑件的外形轮廓和结构，本次设计采用的是轴向柱塞式液压马达，它由液体压力作用在往复运用的柱塞上而工作的

4.6.1 液压马达的压力

液压马达的出口压力称为背压，为保证液压马达运转的平稳性，取其液压马达的背压为0.5MPa-1MPa。 4.5.2 液压马达的排量、流量

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液压马达的排量、理论流量、实际流量、额定流量及泄露量与液压泵相类似，所不同的是指进入液压马达的液体体积，且实际流量qM大于理论流量qMt，即qM-qMt=q1 4.5.3 液压马达的转速和容积效率

液压马达在其排量一定时，其理论转速n1取决于进入马达的流量qM，即

n1?qM VM由于马达实际工作时存在泄露，并不是所有进入液压马达的液体都能推动液压马达做功，一小部分液体因泄露损失掉了，所以计算实际转速时必须考虑马达的容积效率?MV，即

?MV?则马达实际输出转速为

qMtqM?q1q??1?1 qMqMqM?M?qM?q1qM??MV VMVM4.5.4 液压马达的转矩和机械效率

设马达的进、出口压力差为?p，排量为VM，不考虑功率损失，则液压马达输入液压功率等于输入机械功率，即

?pqt?Ttwt 所以马达的理论转矩Tt为 Tt??pVM 2?液压马达的机械效率定义为实际输出转矩与理论转矩Tt之比，即 ?Mn?TTt??T?T ??1?TtTtTt该制件的圆弧型芯需旋转出75mm的距离，故需采用低速大转速的液压马达，经计算采用ZM型轴向点接触柱塞式液压马达，其结构如4-9图所示。

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图4-9 ZM型轴向点接触柱塞式液压马达

4．7 楔紧块的设计

楔紧块用于在模具闭合后锁紧滑块，承受成型时塑料熔体对固定板的推力，它结构简单，加工方便，使用比较广泛，其设计如图4-10所示。

图4-10楔紧块的结构图

4. 8 脱模顶出机构

注射成型后，使塑件从成型零件上脱出的机构为脱模机构。脱模机构是由一系列推出零件及其辅助零件组成，可具有不同的脱模动作。脱模机构的动力来源于安装在注射机合模机构上的顶杆。由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆

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来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。其图如4-11所示。

图4-11 推出机构结构图

当制件的圆弧型芯抽出后，因为制件的连接部分的小型芯将塑件留在动模型腔板上。参考制件样品，决定采用8根推杆推出塑件，推杆的直径为8mm，其在设计时应注意将其放在脱模阻力大的地方，且应具有一定的强度和耐磨性，所以采用40Cr，热处理方式为淬火40～44HRC。另外，推杆孔与推杆之间的间隙应小于所用材料的许用溢料间隙。经查表可知，ABS的许用溢料间隙为0.04～0.06mm，所以我采用的配合为H7/f6。

制件为矩环形端面时所需脱模力（N）为

F?2?rESL(f?tan?)?0.1A

（1???K1）K22?3.14?75?1800?0.005?（30.21?tan10） ?

（1?0.35?1.12）5?1.004?5296N

推杆直径的校核：

d = K(L2F/nE)1/4

式中 d——推杆的最小直径，mm； K——安全系数，可取K = 1.5； L——推杆的长度，mm；

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F——脱模力，N； n——推杆数目；

E——钢材的弹性模量，MPa。

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在本设计中d =1.5[225.52×5296/(8×211700)]1/4=6.49mm≤8mm，适合本次设计的要求；

推杆强度校核：

σ = 4F/nπd2≤[σ]

式中 [σ]——推杆材料的许用应力，MPa； σ——推杆所受的应力，MPa。

本次设计中σ= 4×5296/(8×3.14×82)= 130.17 MPa≤[σ]，满足设计要求。

脱摸模机构中还应具有复位装置，以便使脱模机构在动模和定模合模时复位。本次设计中决定采用回程杆进行复位，这样就可以减少定模板和推杆之间的碰撞，延长两者的使用寿命。

4. 9 温度调节系统与排气系统

无论何种塑料进行注塑成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高。为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。

本塑件的材料为ABS塑料，它要求较低的模温，所以仅需要设置冷却系统即可。因为通过调节水的流量就可以调节模具的温度。而常用的冷却方法是在模具内开设冷却水通道，本塑件外形较大，可以在定模中开设冷却水通道，便于冷却。

如果忽略模具因空气对流、热辐射以及与注塑机接触所散发的热量，则模具冷却时所需冷却介质的体积流量可按下式计算

qv?WQ1

?c1(?1??2)式中 qv——冷却介质的体积流量，m3/min

W——单位时间（每分钟）内注入模具内的塑料质量，kg/min

Q1——单位重量的塑件在凝固时所放出的热量，kJ/kg ?——冷却介质的密度，kg/m3

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℃） c1——冷却介质的比热容，kJ/（kg· ?1——冷却介质出口温度，℃ ?2——冷却介质进口温度，℃

其中Q1可表示为

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Q1??c2(?3??4)???

式中 c2——塑料的比热容，kJ/（kg·℃）

?3、?4——分别为塑料熔体的温度和推出前塑件的温度，℃

?——结晶形塑料的化潜热，kJ/kg

经查表可知，ABS的单位热流量为Q1=3.1?102～4.0?102 kJ/kg。本设计中取，?2=20℃，则 Q1=4.0?102 kJ/kg，W=3.35kg/min，?1=25℃

WQ13.35?4.0?102qv??=5.82?10?3m3/min

?c1(?1??2)1000?4.2?(25?20)求出冷却水的体积流量qv后，便可根据冷却水处于湍流状态下的流速?与管道直径的关系，再通过查表便可以得出冷却水管道的直径d。本次设计中冷却水管道的直径d=10mm。

冷却水管道的直径确定后，还应合理地确定冷却管道的中心距以及冷却管道与型腔壁的距离。冷却管道的布置应合理，保证型腔表面温度均匀分布。根据经验，一般冷却管道中心线与型腔壁的距离应为冷却管道直径的1～2倍，冷却管道的中心距约为管道直径的3～5倍。但由于在本次设计中动模型腔板内有较大的面积来成型制件的内圆弧外表面且其背面要开出从动轴的槽，因此根据经验，动模部分不开设冷却水道，且型芯是圆弧状的，水道不易开设，故可通过钢板和空气传散热量。定模部分的冷却水道如图4-12所示：

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图4-12 水道布局结构图

排气是注射模设计中不容忽视的一个问题。在注射成型中，当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。若排气不良，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，而且一方面将会在塑件上产生气泡，接缝表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。

根据经验，本模具在分型面、推杆和拉料杆与型腔板之间的配合处进行排气已经足够。

5 标准模架的选择和注射机的校核

5. 1 选择标准模架

在注射的过程中模具型腔受到高压的作用，因此模具型腔应该具有足够的刚度和强度。强度不够将导致塑性变形，刚度不足将导致弹性变形，导致型腔向外膨胀，产生间隙，从而使加工的产品成为废品。综合考虑模具的布局和型腔的大小，选择GB/T12556.1-90模架标准中的A2型标准模架。因为本设计采用齿轮抽芯结构，动、定模板，抽芯板的厚度进行了重新分配。其它部分仍保持原标准，因此改动较小，成

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本较低。

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5. 2 注射机的校核

虽然在前面选择注射机的时候曾对注射机进行过初步校核，但整体模具设计完成后还应对注射机进行详细校核。下面将从安装尺寸以及开模行程等方面进行校核。 5.2.1 安装尺寸的校核

模具的外形尺寸为L×B×H=315mm×500mm×394mm。安装尺寸的校核主要校核的是模具的长度与宽度、模具的厚度。模具的长度和宽度必须小于注塑机连接柱内距。卧式XS-ZY-500的连接柱内距为440mm×540mm，而模具的外形尺寸为315mm×500mm，所以满足要求。该模具的闭合高度为394mm，卧式XS-ZY-500在容模量300～450mm之内，也满足要求。 5.2.2 开模行程的校核

卧式XS-ZY-500的开模行程为500mm，而本模具为单分型面，它的开模距离

S=H1+H2+(5～10) mm

式中 H1——塑料脱模需要的顶出距离，mm H2——塑件厚度（包括浇注系统凝料）,mm 本模具中，S=8+(95+2)+10=115mm < 500mm ,满足要求。

推出行程的校核

本模具的推出行程为8mm,远小于卧式XS-ZY-500的最大推出行程为200mm。 所以，卧式XS-ZY-500注射机完全适用于该塑件的加工。

6 模具材料的选择

塑料模具由于成型方法、结构形式、使用要求、模具大小及产品产量多少、制品外观光泽要求等有许多不同，因此模具选材应依模具实际情况合理地选择，模具选材原则是在保证模具质量的前提下，尽量考虑经济效果。同时在一副模具中，选料的品种也不宜太多、太杂。

选用单个材料需要综合考虑的方面有：首先是考虑它的功能，其次是机械加工性能、耐磨性、抗疲劳性能、耐腐蚀性、热处理性能等。但是模具是一个整体，选用材料因综合考虑生产成本、相互配合、生产要求等，权衡利弊，最终确定整套模具的材料选择方案。模具的总装图如图6-1所示：

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图 6-1 总装图

本设计模具所选用材料如表6-1所示：

表 6-1 模具材料

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名 称 动模底座 小齿轮 大齿轮 内六角圆柱头螺钉 固定板 内螺纹圆柱销 内六角圆柱头螺钉 内螺纹圆柱销 内六角圆柱头螺钉 圆柱销 楔紧块 型芯 材 料 45 40Cr 40Cr 45 45 45 45 45 45 45 45 40Cr 备 注 28-32HRC 32-36HRC 32-36HRC 32-36HRC 28-32HRC 42-46HRC 32-36HRC 42-48HRC 32-36HRC 42-46HRC 42-46HRC 40-44HRC 淮阴工学院毕业设计说明书（论文）

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 内六角圆柱头螺钉 小型芯 圆柱销 内六角圆柱头螺钉 主流道衬套 定模型腔板 定位圈 镶块1 回程杆 推杆 动模型腔板 定模底座 导套 内六角圆柱头螺钉 导柱 抽芯板1 抽芯板2 内六角圆柱头螺钉 垫块 推板固定板 推板 拉料杆 圆柱销 内六角圆柱头螺钉 圆柱销 内六角圆柱头螺钉 从动轴 大轴套 主动轴 45 40Cr 45 45 T8A P20 45 T8A T8A 40Cr P20 45 T8A 45 T8A 45 45 45 45 45 45 T8A 45 45 45 45 20CrMnTi 45 20CrMnTi 第 22 页 共 26 页

32-36HRC 40-44HRC 42-46HRC 32-36HRC 50-55HRC 36-38HRC 28-32HRC 50-55HRC 50-54HRC 40-44HRC 36-38HRC 28-32RC 58-62HRC 32-36HRC 56-60HRC 40-44HRC 40-44HRC 32-36HRC 28-32HRC 30-34HRC 42-46HRC 50-54HRC 42-46HRC 32-36HRC 42-46HRC 32-36HRC 渗碳淬火56-62HRC 44-48HRC 渗碳淬火56-62HRC 淮阴工学院毕业设计说明书（论文）

42 43 44 45 大轴套 镶块2 6027深沟球轴承 6025深沟球轴承 45 40Cr GCr15 GCr15 第 23 页 共 26 页

44-48HRC 40-44HRC 60-65HRC 60-65HRC 7 模具的整体结构

为了更加直观、清晰地表达整个模具的结构，下面将附上两张在设计过程中使用SolidWorks对模具进行的三维造型图：

模具闭合状态

模具开模状态

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结 论

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本模具结构方案解决了成型零件、合模导向机构、抽芯机构、推出机构、排气系统、冷却系统等的设计，满足了产品成型的质量和工艺要求。针对塑料件中环形部分巧妙地设计了齿轮抽芯机构。本模具的模板采用了标准模架，节省了模具的制造时间，节约了模具成本，缩短了产品推向市场的时间，创造了更好的经济效益。但在设计中对模温调节系统还是主要依据了经验分析。

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致 谢

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在毕业设计即将完成之际，我要对我的老师和同学表示感谢！在这次设计过程中虽然没有经历什么特别大的困难，但小困难总是如影随行，就是这些困难使我有了进步。在我遇到困难时，总是有老师和同学在我身边帮我度过难关，在这儿特别在这次设计中帮助和鼓励我的人致以最诚挚的谢意！

我要衷心地感谢康志军老师，在他的悉心指导和亲切关怀下，这次设计才能得以顺利完成。在这短而漫长的三个月中康老师对我不断的教诲和帮助，做到有问必答，指导细心，使我在设计过程中遇到的困难迎刃而解，使我受益匪浅。如果没有康老师指导，那我将会没有一个良好的开端！同时，还应感谢系里领导为我们提供了一个良好的场所来完成毕业设计，还有帮助过我的同学，在此一并致以衷心的感谢。

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参 考 文 献

第 26 页 共 26 页

1 张中元.塑料成型工艺及模具设计.北京：航空工业出版社，1995

2 《塑料模具设计手册》编写组.塑料模具设计手册.北京：机械工业出版社，1994

3 模具标准选编组.模具标准汇编.北京：中国标准出版社，1992 4 程培源. 模具寿命与材料.北京：机械工业出版社，2002 5 王旭. 塑料模结构图册.北京：机械工业出版社，1994

6 张祥杰，黄圣杰. Pro/ENGINEER Wildfire模具设计.北京：中国铁道出版社，2004

7 初利宝.Pro/ENGINEER 模具设计.北京：北京大学出版社，2002 8 何煜琛.SolidWorks 2001 Plus零件设计.北京：电子工业出版社，2001 9 徐进，陈再枝.模具材料应用手册.北京：机械工业出版社，2001 10 叶伟昌.刀量模具设计简明手册.北京：机械工业出版社，1999 11 杨占尧.注塑模具典型结构图例.北京：化学工业出版社，2005

12 钟日铭.Pro/ENGINEER Wildfire工业产品设计.北京：兵器工业出版社，2005 13 李世国.Pro/ENGINEER Wildfire 中文版范例教程.北京：机械工业出版社，2004

14 黄虹.塑料成型加工与模具.北京：化学工业出版社，2003

15 [德] E．林纳 P．恩格.注射模具130例.北京：化学工业出版社，2005

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参 考 文 献

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1 张中元.塑料成型工艺及模具设计.北京：航空工业出版社，1995

2 《塑料模具设计手册》编写组.塑料模具设计手册.北京：机械工业出版社，1994

3 模具标准选编组.模具标准汇编.北京：中国标准出版社，1992 4 程培源. 模具寿命与材料.北京：机械工业出版社，2002 5 王旭. 塑料模结构图册.北京：机械工业出版社，1994

6 张祥杰，黄圣杰. Pro/ENGINEER Wildfire模具设计.北京：中国铁道出版社，2004

7 初利宝.Pro/ENGINEER 模具设计.北京：北京大学出版社，2002 8 何煜琛.SolidWorks 2001 Plus零件设计.北京：电子工业出版社，2001 9 徐进，陈再枝.模具材料应用手册.北京：机械工业出版社，2001 10 叶伟昌.刀量模具设计简明手册.北京：机械工业出版社，1999 11 杨占尧.注塑模具典型结构图例.北京：化学工业出版社，2005

12 钟日铭.Pro/ENGINEER Wildfire工业产品设计.北京：兵器工业出版社，2005 13 李世国.Pro/ENGINEER Wildfire 中文版范例教程.北京：机械工业出版社，2004

14 黄虹.塑料成型加工与模具.北京：化学工业出版社，2003

15 [德] E．林纳 P．恩格.注射模具130例.北京：化学工业出版社，2005

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