角通分线盒注射模设计 (完整版)

摘 要

注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。

本次的毕业设计是角通分线盒的注塑模的设计，分接线盒具有重量轻、耐腐蚀老化、使用寿命长，制作方便、价格低廉等特点，在现代房屋接线的常用塑件。

依据产品的数量和塑料的工艺性能确定塑件采用注射成形法生产。该产品设计为大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能够自动脱模。模具的型腔采用一模两腔平衡布置，浇注系统采用侧浇口成形，推出形式为四推杆推出机构完成塑件的推出。由于塑件的工艺性能要求注塑模中有冷却系统，因此在模具设计中也进行了设计。本次的设计中不仅参考了大量纸质文献，而且在互联网上查阅资料，设计过程比较完整。

关键词: 注射模具；斜导柱；角通分线盒；HPVC

I

ABSTRACT

The injection molding is after heating and melting the plastic material into the barrel, so that a highviscosity fluid as a pressing tool, with a plunger or screw so that the melt through the nozzle tothe high pressure injected into the mold cavity, after cooling solidification stage, and then removedfrom the mold, and plastic products.

The graduation design is a the corner common denominator box injection mold design, sub-junction boxes with light weight, corrosion resistance aging, long service life, which makes it easy to produce, inexpensive features plastic parts used in modern housing wiring.

Determined based on the number of products and process performance plastics production of plastic parts using injection molding method. The product is designed for mass production, so the design of the mold have a high injection efficiency, gating system to be able to automatic ejection. The mold cavity using a two cavity mold balanced layout, the pouring side gate forming, launched the form launched four putt institutions to complete the introduction of the plastic parts. Craft performance requirements of the plastic parts injection mold cooling system in the mold design design. The design, not only with reference to a large number of paper documents, and access to information on the Internet, the design process is relatively complete.

Keyword:Injection mold；Bevel Pillar ；corner common；denominator box

II

目 录 摘 要....................................................................... I ABSTRACT .....................................................................II 第 1 章 绪 论................................................................ 1

1.1塑料模具发展概况 ....................................................... 1 1.2 我国模具今后设计方向 ................................................... 1

第2章 角通分线盒塑件的工艺分析 ................................................. 3

2.1塑件成形工艺分析 ....................................................... 3 2.2塑件成形工艺参数确定.................................................... 4

2.2.1硬聚氯乙烯成形的注射成型工艺参数 ........................................................................... 4

第3章 模架选择与模具基本结构设计 ............................................... 6

3.1选择模架 .............................................................. 6

3.1.1模架结构 ..................................................................................................................... 6 3.1.2模架周界尺寸选择 ....................................................................................................... 6 3.1.3塑料注射模具技术要求 ................................................................................................ 7 3.2型腔布置及分型面设计.................................................... 7

3.2.1 型腔布置 .................................................................................................................... 7 3.2.2分型面设计 ................................................................................................................. 8 3.2.3排气槽设计 ................................................................................................................. 9 3.3浇注系统设计........................................................... 9

3.3.1主流道设计 ................................................................................................................. 9 3.3.2浇口设计： ................................................................................................................ 11 3.4脱模机构设计...........................................................12 3.5导向机构的设计 .........................................................12 3.6斜导柱结构 ............................................................13

3.6.1斜导柱的设计 .............................................................................................................13 3.7 斜滑块的设计 ..........................................................19

第4章 模具结构尺寸的设计计算 ..................................................20

4.1型腔尺寸计算...........................................................21

4.1.1型腔径向尺寸计算 ......................................................................................................21 4.1.2 型腔深度尺寸计算 .....................................................................................................22 4.2型芯的尺寸计算 .........................................................23

III

4.2.1型芯径向尺寸计算 ......................................................................................................23 4.2.2型芯高度尺寸计算 ......................................................................................................23 4.3模具冷却、加热系统计算 ..................................................24

4.3.1模具冷却 ....................................................................................................................24 4.3.2模具加热 ....................................................................................................................26

第5章 结论................................................................28 参考文献 .....................................................................29 致 谢 ....................................................................30

IV

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第 1 章 绪 论

1.1塑料模具发展概况

80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和 引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%，在未来的模具市场中，塑 料管件在模具总量中的比例还将逐步提高。 经过半个世纪的发展，模具水平有了较大提高。在塑料管件模具方面已能 生产 19 万吨，上规模，高水平的企业越来越多！由于他的抗腐蚀、廉价等优秀品质，被应用于我国现代化建设的各个领域。精密塑料模具方面，已能生产医疗塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。所生产的这类塑件的尺寸精度、 同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平。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 0.02mm～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。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、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，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/Engineer 软件等等。这些系统和软件的引进，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型过程，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。

1.2 我国模具今后设计方向

整体来看我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一 些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不 应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量 不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。 经过近几年的发展，塑料模具已显示出一些新的发展趋势：

⑴大力提高注塑模开发能力。

将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无 明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。 目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等

1

第1章 绪论

已采用这种方法， 手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有 了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。

⑵注塑模具从依靠钳工技艺转变为依靠现代技术。

随着模具企业设计和加工水平的提高，注塑模具的制造正在从过去主要依靠 钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转 变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高， 生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。 目前我国已有 10 多个国家级高新技术企业，约 200 个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才 是必然要求。

⑶模具生产正在向信息化迅速发展。

在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是 CAD/CAM 的 应用已远远不够。目前许多企业已经采用了 CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、 KBS、RE、CIMS、ERP 等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都 是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。

⑷注塑模向更广的范围发展。

随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现 在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含 量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把 握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。 随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此 对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结 构、性能还是加工都必将有较快发展。超大型、超精密、长寿命、高效模具；多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。更高性 能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的、更为先 进的加工方法。各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发

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第2章 角通分线盒塑件的工艺分析

2.1塑件成形工艺分析

如图2.1为角通分线盒图, 单位mm

图2.1三通分线盒

产品名称：三通分线盒 产品材料：硬聚氯乙烯(HPVC)

塑件材料特性：硬聚氯乙烯不含或含有少量增塑剂，它的机械强度高，有较好的

抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能，耐磨强度好、耐化学腐蚀，对酸碱的抵抗能力极强，化学稳定性好，价格低廉，但成形比较困难，耐热性不高。

塑件材料成形性能：它的流动性差，过热时极易分解，所以必须加入稳定剂和润

滑剂并严格控制成形温度及溶料的滞留时间。成形温度范围小，必须严格控制料温，模具应有冷却装置；采用带预塑化装置的螺杆式注射机。模具浇注系统应粗短，浇口截面宜大，不得有死角滞料。模具应冷却，其表面应该做镀铬处理。

产品数量：大批量生产

塑件尺寸: 79.5×79.5×32×3mm（长度×宽度×高度×厚度）

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第2章 角通分线塑件的工艺分析

塑件颜色：白色

塑件材料物理性能：密度：1.35~1.45gcm3

收缩率：0.2%~0.4% 熔点：160~212?C 热变形温度：67~82?C

材料力学性能：拉伸强度：35~50MPa

拉伸弹性模量：2.4~4.2GPa 弯曲强度：?90MPa

弯曲弹性模量：0.05~0.09GPa 压缩强度：74~80MPa 缺口冲击强度：58kJm2

硬度：洛氏R110~120

塑件质量：该产品材料为硬聚氯乙烯,由上得知其密度为1.35~1.45g为0.2%~0.4%，计算出硬聚氯乙烯平均密度为1.4gcm3cm3,收缩率

,平均收缩率

为0.3%。可根据塑件形状进行人工几何计算得到三通接线盒的体积。 通过计算得：塑件的体积 V塑?27.2cm3

（27.2?1.4）g ?38.1g 塑件的重量M塑?V塑?? 式中： ?——塑料密度

塑件要求：塑件外侧表面光滑分型面处允许有较小的痕迹，不允许有较大的浇口

痕迹，管沿无飞边或较少易清理。

2.2塑件成形工艺参数确定

2.2.1硬聚氯乙烯成形的注射成型工艺参数

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查文献得表2-1如下

塑料名称 缩写 注射成形机类型 密度(g/cm^3) 计算收缩率 料筒温度(℃)/后段 料筒温度(℃)/中段 料筒温度(℃)/前段 喷嘴温度(℃) 模具温度(℃) 注射压力(MPa) 保压压力(MPa) 注射时间(S) 保压时间(S) 冷却时间(S) 成型周期(S) 螺杆转速(r/min) 适用注射机类型 2.2.2关于硬聚氯乙烯设计时表面质量分析：

聚氯乙烯(硬质) PVC 螺杆式 1.4g/cm^3 0.6～1.5 150~170C 165~180C 170~190C 150~170C 30~60C 80~130MPa 40~60MPa ?????2~5S 15~40S 15～40S 40～90S 28 r/min 螺杆式 塑料制件表面粗糙度是决定其表面质量的主要因素。塑件的表面粗糙度主要与模具的型腔表面的粗糙度有关。一般来说，模具表面的要比塑件低 1~2 级。塑件的表面粗糙度 Ra 一般为 0.8~0.2 ? m。模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大，所以应随时给予抛光复原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同而不透明塑件则根据使用情况来决定它们的表面粗糙度。

综上考虑，此次设计的塑件为透明塑件，所以型芯型腔的粗糙度值应该相同加上塑件的表面要求光滑，故塑件的粗糙度值 Ra 定为0.6m。

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第3章 模架选择与摸具基本结构设计

第3章 模架选择与模具基本结构设计

3.1选择模架 3.1.1模架结构

注射模标准：我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个；另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）两种。《中小型模架》标准中规定，模架的周界尺寸范围为：≤560mm×900mm，并规定模架的形式为品种型号，即基本型，A1、A2、A3和A4四个品种。其四种模架的组成、功能及用途见下表3-1

表3-1注射模标准模架种类

型号 A1型 组成模架，适用于立式和卧式注射机。 动、定模均采用两块模板，与推件机构组成模架，适用于立式A2型 和卧式注射机，可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具，也可用于斜滑块侧向分型的模具 定模采用两块模板，动模采用一块模板，它们中间设置了一块A3型 推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注 射机。 动、定模均采用两块模板，它们中间设置了一块推件板，用于A4型 推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。 组成、功能及用途 定模采用两块模板，动模采用一块模板，与推杆推件机构 根据以上四种模架的组成，功能及用途可以看出，A2型模型适用于本次模具的设计。

3.1.2模架周界尺寸选择

中小型模架的周界尺寸参数、规格有：100×L、125×L、160×L、180×L、200×L、250×L、315×L、355×L、400×L、450×L和500×L等模架规格。根据模具型腔布置可以选用的模架规格为：模具结构为单分型面注射模采用拉杆和限位螺钉，控制分型面的打开距离，其开距应大于75mm，方便取出制件，周界

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尺寸250mm×210mm，上、下模板的厚度为30mm。

3.1.3塑料注射模具技术要求

塑料注射模具应优先按GB/T12555.1—90和GB4169.1—11选用标准模架和标准件。模具成形零件材料和热处理要求，优先按下表4-2内容选用：

表3-2模具成形零件优先选用材料和热处理硬度 模具材料 零件名称 牌号 45 4Cr 40CrNiMOA 标准号 GB699 GB3077 GB3077 HBS 21—260 21—260 21—260 HRC 40—45 40—45 40—45 预硬状件、动模镶件、活动镶件 3Cr2Mo GB1299 态 35—45 4Cr 5MoSiV1 3Cr13 GB1299 GB1220 24—280 24—280 45—55 45—55 热处理硬度 型腔、型芯 定模镶3.2型腔布置及分型面设计 3.2.1 型腔布置

根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。

据设计要求可知，由于该塑件形状较简单，质量较小，且需要大批量生产所以模具选用一模两腔结构且平衡布置，采用单分型面注塑模，浇口形式采用侧浇口进料，这样模具尺寸较小，制造加工方便，利于充满型腔，塑件质量高， 生产效率高，塑件成本低。型腔的排列根据模具的形状及尺寸排列其排列方法如图3-1型腔布置。

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第3章 模架选择与摸具基本结构设计

图3-1型腔布置示意图

3.2.2分型面设计

分型面溢料是热固性塑料注射模的突出问题。因此要求减少接触面积，增加接触压力，以改善塑料溢边问题。 选择分型面时的考虑方向：

① 分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处

② 将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保证同心度 ③ 轴芯机构要考虑轴芯距离

④ 分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端。 ⑤ 塑件开模后留在动模上

⑥ 分型面的痕迹不影响塑件的外观 ⑦ 分型面的选择要便于模具的加工制造 ⑧ 推杆的痕迹不露在塑件的外观上 ⑨ 使塑件易于脱模

本塑件的分型面选择,如图3-2中分型面选择在轴线上,这种选择会使塑件表面留下分型面痕迹.虽然影响塑件的表面质量,但接线盒的表面质量要求不高.因此选择A-A处便于脱模.分型面上不允许有孔穴或凹坑，表面硬度在HRC30以上。

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图3-2分型面选择示意图

3.2.3排气槽设计

当塑料熔体充填型腔时，热固性塑料在固化时会放出大量的气体,易阻塞缝隙，如果气体不能顺利地排出，塑件会由于填充不足而出现气泡，接缝式表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑件焦化，所以必须开设专用排气槽排出气体。通常排气槽设计有多种方式，大多数都采用配合间隙排气的方式，但是考虑到硬聚氯乙烯流动性差性能，本模具在分型面上设置排气槽，深度为0.03—0.08mm，宽5--8mm.这样有利于清理飞边及排出气体。

3.3浇注系统设计

浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，进入模具的型腔以前所流经的一段路程的总称。模具浇注系统应尽量粗短，流道设计分为主流道、浇口和冷料井的设计。

3.3.1主流道设计

主流道是指连接注射机喷嘴与分流道或型腔（单腔模）的进料通道。负责将塑料熔体从喷嘴引入模具，其形状、大小直接影响塑料的流速及填充时间。在卧式或立式注射机用的模具中，主流道垂直与分型面，通常作在淬硬浇口套内，为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有2°-6°的锥角，内壁为Ra0.8um以下的表面粗糙度，小端直径应大于喷嘴直径约0.5-1mm，凹坑半径R也应比喷嘴头半径大1-2mm，以便凝料顺利拔出。主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选用优质材料单独加工和热

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第3章 模架选择与摸具基本结构设计

处理。浇口套大端高出定模面H=5-10mm，起定位作用，与注射机定模板的定位孔呈间隙配合。为了拆卸更换方便，模具的定位圈常与浇口套分开设计。

主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷喷嘴在同一轴线上，主流道衬套的材料常用T8A、T10A制造，热处理后硬度为50—55HRC。主流道衬套与定模板采用H7/m6的过渡配合，主流道衬套与定位圈采用H9/m9的过渡配合。由于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向定位移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。主流道直径计算的经验公式：

D?4V(mm) （3-1）

?K式中 D——主浇道大头直径 mm V——流经主浇道的熔体体积 cm3

K——因熔体材料而异的常数 如表3-3

表3-3 塑料种类与K值表

塑料种类 K值 PS 2.5 PE\\PVC 4 PA PC 1.5 POM 2.1 CA 2.25 5 故 D?4?3943.14?4?10.01mm

主流道断面尺寸：主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷喷嘴在同一轴线上，如下图：

图3-3主流道衬套示意图

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表3-4 主流道衬套中尺寸关系表

d D SR 16 20 25 30 注射机喷嘴直径+（0.5～1）mm 与注射机定位孔间隙配合 注射机喷嘴球面半径+（1～2）mm 主流流道的大头直径确定为10mm ，考虑硬聚氯乙烯流动性较差，所以主流道如下选择，锥度4?、SR?19mm、D?10mm、d?4mm

3.3.2浇口设计：

浇口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关，而且与塑件的成形质量有着密切的关系。直接浇口又称主流道型浇口，它属于非限制性浇口，如图3-4所示。

图3-4 直浇口示意图

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第3章 模架选择与摸具基本结构设计

3.4脱模机构设计

塑件在模腔中成形后，便可以从模具中取下，但在塑件取下以前，模具必须完成一个将塑件从模腔中推出的动作，模具上完成这一动作机构称为脱模推出机构。

推出机构的组成：第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件；第二部分是用来固定推出零件的零件，有推杆固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出动作的导向及合模时推迟推出零件复位的零件。推出机构应使塑件脱模时不发生变形或损伤塑件的外观；推力的分布以脱模阻力的大小合理安排；推出机构的结构力求简单，动作可靠，不发生误动作，合模时要正确复位。脱模力的计算要将塑件从模腔中推出必须克服推出所遇到的阻力，因此塑件脱模时必须有一个足够大的脱模力，脱模力可用下式计算：

F1?AP??cos??sin?? （3-2）

式中 F1——脱模力 N

?——型芯的脱模斜度

A——塑件包容型芯的面积 m2 ?——塑件对钢的摩擦系数 取0.2

P——塑件对型芯的单位面积上的包紧力(一般情况下,模外冷却的塑件,P取2.4?107Pa;模内冷却的塑件,P取

0.8?10?1.2?1077Pa)

故 F1?3.2?10?3?1.0?107?0.2cos0.75?cos0.75? ?6.96?103N

因为本塑件结构简单所以使用一般的推杆推出机构、推板推出机构等既可满足塑件脱模的要求。

3.5导向机构的设计

导向机构由导柱及导套等组成。在模具各类机构中都可能设置导向机构，以

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保证各类机构在工作过程中定位、定向。导向机构主要有导销和导柱导套两种形式。因为导销主要用于移动式小型压模，不符合设计要求，所以本模具中采用导柱导套形式的导向机构。

模具的导柱和导套的配合形式及设计尺寸如下图3-6

图 3-6 导柱和导套的配合形式示意图

3.6斜导柱结构 3.6.1斜导柱的设计

（1）斜导柱结构的设计

其工作端部大多数设计成锥台形，其斜角应大于斜导柱倾角?，一般

?1????2~3???，以免端部锥台也参与侧抽芯，而导致滑块停留位置不符合

原设计要求。斜导柱材料多为T8、T10等碳素工具钢，斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7m6.斜导柱固定端与模板之间可采用H11/b11或两者之间采用0.4——0.5mm的大间隙配合。如图

图3-7 斜导柱零件图

（2）斜导柱倾斜角确定

斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角?,如图所示，它是决定

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第3章 模架选择与摸具基本结构设计

斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。?的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。

?一般在设计时??25?，最常用的为12????22?。

图3-8 斜导柱的倾斜角

由图可知

L?ssin? H?scot? 式中L——斜导柱的工作长度； s ——抽芯距；

?——斜导柱的倾斜角； H——与抽芯距s对应的开模距。

图中所示是斜导柱抽芯时的受力图，可得出开模力 Fw?Ftcos? Fk?Fttan? 式中Fw——侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力；

Ft——侧抽芯时的脱模力，其大小等于抽芯力Fc； Fk——侧抽芯时所需的开模力。

所以取?为20?，由零件图可知抽芯距为18mm，可得 L?s18sin???18sin20??0.374?52.63mm

3-3）

3-4） （3-5）

（3-6） 14

（（四川理工学院课程设计（论文）

H?scot??18?2.75?49.5mm （3）斜导柱的长度计算

斜导柱的长度见图，其工作长度与抽芯距有关。当滑块向动模一侧或向定模一侧倾斜? 角度后，斜导柱的工作长度L（或称有效长度）为 L?scos?sin? （3-7）

斜导柱的总长度与抽芯距、斜导柱的直径和倾斜角以及斜导柱固定板厚度

等有关。

图3-9 斜导柱的总长度

斜导住的总长为：

Lz?L1?L2?L3?L4?L5?d22tan??hcos??d12tan??ssin??(5~10)mm（3-8）

式中 Lz ——斜导柱总长度；

d2 ——斜导柱固定部分大端直径； h ——斜导柱固定板厚度； d ——斜导柱工作部分直径； s ——抽芯距。 固Lz?L1?L2?L3?L4?L5?502tan20??25cos20??302tan20?52.63?5mm?

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第3章 模架选择与摸具基本结构设计

?9.1?26.62?5.45?52.63?5?98.8mm

斜导柱安装固定部分的长度为：

Lg?L2?l?(0.5~1)?hcos?250.939?d12302tan??(0.5~1)mm

??0.403?0.5 ?26.62?5.45?0.5?20.67mm

式中 Lg——斜导柱安装固定部分的长度，mm；

d1 ——斜导柱固定部分的直径，mm。

（4） 斜导柱的受力分析与直径计算

①斜导柱的受力分析

斜导柱在抽芯过程中受到弯曲力Fw的作用，如图所示。为了便于分析，先分析滑块的受力情况。在图中：Ft是抽芯力Fc的反作用力，其大小与Fc相等、方向相反；Fk是开模力，它通过导滑块施加于滑块；F是斜导柱通过斜导孔施加于滑块的正压力，其大小与斜导柱所受的弯曲力Fw相等；F1是斜导柱与滑块间的摩擦力，F2是滑块与导滑槽间的摩擦力。另外，假定斜导柱与滑块、滑块与导滑槽之间的摩擦力系数均为?。

图3-10 斜导柱受力分析图

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?FX?0 则 Ft?F1sin??F2?Fcos??0 （3-9）

?Fy?0 则 Fsin??cos??Fk?0 （3-10） 式中 F1??F；F2??Fk。 由以上方程解得

F?Ftsin???cos??tan???1?2?cot???2 （3-11）

由于摩擦力和其他力相比较一般很小，常常可略去不计（即μ=0），这样上式为： F?Fw?②斜导柱的直径计算

斜导柱的直径主要受弯曲力的影响，、根据图中所示，受的弯矩为

MwFtcos??Fccos? （3-12）

?FwLw （3-13）

式中 Mw ——斜导柱所受弯矩；

Lw ——斜导柱弯曲力臂。

由材料力学可知

Mw???w?W （3-14）

式中 ??w? ——斜导柱所用材料的许用弯曲应力；

W ——抗弯截面系数。

?32斜导柱的截面一般为圆形，其抗弯截面系数为

W?所以斜导柱的直径为

d?3d3?0.1d3 （3-15）

FwLw0.1??w??310FtLw??w?cos??310FcHw??w?cos2? （3-16）

式中 Hw ——侧型芯滑块受的脱模力作用线与斜导柱中心线交点到斜导柱固

定板距离，它并不等于滑块的一半。

由于计算比较复杂，有时为了方便，也可查表方法确定斜导柱的直径，先

17

第3章 模架选择与摸具基本结构设计

按抽芯力Fc和斜导柱倾斜角?可查表4-7、查出最大弯曲力Fw，然后根椐Fw和

Hw以及?可查表3-7得出斜导柱直径d。

经计算得d?10mm

表3-7 最大弯曲力与抽芯力和斜导柱倾斜角

最大弯曲力 Fw/KN 斜导柱倾斜角?/(?) 8 10 12 15 18 20 脱模力（抽芯力）Ft/KN 0.99 1.98 2.97 3.96 4.95 5.94 6.93 7.92 8.91 6.90 10.89 11.88 12.87 13.86 14.85 15.84 16.83 0.98 1.97 2.95 3.94 4.92 5.91 6.89 7.88 8.86 6.85 10.83 11.82 12.80 13.79 14.77 15.76 16.74 0.97 1.95 2.93 3.91 4.89 5.86 6.84 7.82 8.80 6.78 10.75 11.73 12.71 13.69 14.67 15.64 16.62 0.96 1.93 2.89 3.86 4.82 5.70 6.75 7.72 8.68 6.65 10.61 11.58 12.54 13.51 14.47 15.44 16.40 0.95 1.90 2.85 3.80 4.75 5.70 6.65 7.60 8.55 6.50 10.45 11.40 12.35 13.30 14.25 15.20 16.15 0.94 1.88 2.82 3.76 4.70 5.64 6.58 7.52 8.46 6.40 10.34 11.28 12.22 13.16 14.10 15.04 15.93 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

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表3-8斜导柱、高度Hw、最大弯曲力、斜导柱直径之间的关系

斜导柱倾斜角Hw [9]

最大弯曲力/KN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ?/(?) /mm 10 15 20 8 10 10 10 12 12 12 10 12 12 14 14 14 15 斜导柱直径/mm 12 12 14 14 14 14 15 16 16 18 18 18 18 18 20 20 12 14 14 15 16 18 18 18 18 20 20 20 20 22 22 22 14 14 16 18 18 18 20 20 20 22 22 22 22 24 24 24 14 16 18 18 20 20 20 22 22 22 24 24 24 25 25 26 15 18 18 20 20 22 22 22 24 24 24 25 25 26 28 28 16 18 20 20 22 22 24 24 24 24 26 26 28 28 28 28 18 18 20 22 22 25 24 25 25 26 28 28 28 30 30 30 20 25 30 35 40 3.7 斜滑块的设计

滑块是斜导柱侧抽芯机构中的一个重要零部件，它上面安装有侧向抽芯或侧向成形块，注射成形时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都需要靠它的精度保证。滑块的结构形状可以根椐具体塑件和樫具的结构灵活设计，它可以分为整体式和组合式两种。

在滑块上直接制出侧型芯和侧滑块制成一体的结构称为整体式，这种结构仅适合于十分简单的侧向移动零件，尤其是适合于对开式瓣合模侧向分型，如线圈骨架件的侧型腔滑块。在一般的设计中，把侧向型芯或侧向成形块和滑块分开加工，然后再装配在一起，这就是所谓组合式结构，采用组合式结构可以节省优质钢材，且加工容易，因此应用广泛。 侧滑块零件图如图3-11所示。

图3-11 滑块零件图

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第4章摸具结构尺寸的设计计算

第4章 模具结构尺寸的设计计算

为了降低模具加工难度和制造成本，在满足塑件使用的前提下，采用较低的尺寸精度。 塑件精度等级与塑料品种有关，根据塑料的收缩率的变化不同，塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种。

表4-1精度等级与公差数值 精度等级 基本尺寸/mm 1 2 3 4 5 6 7 8 公差数值/mm --3 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.10.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.16 0.19 0.26 0.30.08 0.08 0.10 0.12 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.20.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.32 0.38 0.40.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40 0.46 0.52 0.60.24 0.28 0.32 0.36 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56 0.64 0.76 0.84 1.20.32 0.36 0.40 0.44 0.48 0.56 0.64 0.72 0.80 0.92 1.00.46 0.56 0.64 0.72 0.80 0.56 0.96 1.00 1.2 3—6 6--10 10--14 14--18 18--24 24--30 30--40 40--50 50-65 1.4 1.60 1.820

65-80 80-100

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6 100-120 120-140 0.18 -- 2 0.25 0.28 0 0.34 0.38 4 0.50 0.56 0 0.68 0.76 8 1.00 1.12 0 1.36 1.52 0 2.00 2.20 表4-2硬聚氯乙烯建议采用精度等级表

建议采用精度等级 塑料品种 硬聚氯乙烯 4 5 6 高精度 一般精低精度 度 由塑件的工作环境知道工件的精度要求不高，所以精度等级选择一般精度。

4.1型腔尺寸计算

计算中取硬聚氯乙烯的平均收缩率0.3%。公差按照表4.1和表4.2中所查的公差进行计算。模具制造公差，统一取塑件尺寸公差的?3。

4.1.1型腔径向尺寸计算

对于塑件 62?0.46mm 塑件尺寸公差取0.46

L??z模具0??L塑件1?S?0.75????0????z （4-1）

式中 L塑件 ——塑件常温下的实际尺寸

S? ——塑件的平均收缩率 ——塑件的尺寸公差 —— 模具制造公差

?0.46/3?L模具???62??1?0.003??0.75?0.46??0??62.186?0.345?0?0.15?61.840?0.15mm

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第4章摸具结构尺寸的设计计算

?0.20对于塑件中的小孔型腔70,尺寸公差取0.20

L??z模具0??L塑件1?S?0.75????0?0.20/3????z （4-2）

?0.07?0.07

L模具???7??1?0.003??0.75?0.20??0??7.021?0.15?0?6.870对于塑件侧型腔24?0.280,尺寸公差取0.28

L??z模具0???L塑件?1?S????0.75??z?0 L??z1?0.003??0.75?0.28??0.283模具0???24??0??24.072?0.21??0.090?23.86?0.090mm

4.1.2 型腔深度尺寸计算

对于塑件高度36?0.360mm尺寸模具设计，塑件尺寸公差取0.36 ??zH??z模具0???H?S?2?塑件?1???????3??? ?0 式中 L塑件——塑件最 高方向最大尺寸

?0.36/3 H??/3??36??1?0.003???2???模具0???0.36 ??3???0 ??36.108?0.27??0.120?35.84?0.120mm

对于小型腔深度34?0.360,尺寸公差取0.36mm

??zH??z模具0????H塑件?1?S???2????3???? ?0?0.36/3H??/3???1?0.003???2??模具0?34?

???3??0.36???0 ??34.102?0.27??0.12?0.120?33.8320mm

mm（4-3）

（4-4）

（4-5）

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4.2型芯的尺寸计算 4.2.1型芯径向尺寸计算

对于600mm尺寸的模具设计，塑件尺寸公差取0.46 ?0.46 l0模具??Z??l塑件1?S?0.75?? ?? （4-6）

??0??Z式中 l塑件——大塑件内形径向的最小尺寸 0 l0模具?Z??60?1?0.003???3???????4??0.46?

???0.46/3 ??60.18?0.345?00?0.15?60.53?0.15mm 对于小型芯30?0.16,尺寸公差取0.16mm l0模具???Z??l塑件?1?S?0?0.75????? Z0 l0模具??Z???3?1?0.003???3????4??0.16??

???0.16/3 ??3.009?0.345?0?0.05?3.350?0.05mm 对于侧滑块型芯200?0.28,尺寸公差取0.28mm l0模具???Z??l塑件?1?S?0?0.75????? Z??3?0l0模具??Z??20??1?0.003?????4??0.28??

??0.28/3??20.06?0.21?00?0.09?20.27?0.09mm

4.2.2型芯高度尺寸计算

对于塑件340?0.36mm尺寸的模具设计，塑件尺寸公差取0.36 （4-7）

（4-8）

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第4章摸具结构尺寸的设计计算

l0模具??Z??2????l塑件1?S????? （4-9）

0????3????Z式中 l塑件——大塑件内腔的深度最小尺寸

0 l0模具?Z???34?1?0.003???2??? ???3??0.36????0.36/3 ??34.102?0.27?00?0.12?34.37?0.12mm 对于小型芯高度340?0.36mm,塑件尺寸公差取0.36 0l0模具??Z??l?2????塑件?1?S????3????? ??Z0 l0模具?????34?1?0.003???2????Z3??0.36??

???0.36/3

??34.102?0.27?00?0.12?34.37?0.12mm

4.3模具冷却、加热系统计算 4.3.1模具冷却

冷却回路所需总表面积可按下式计算

A?Mq3600???M?? W?式中 A——冷却回路总表面积，m2

M——单位时间内注入模具中树脂的质量，kgh q——单位质量树脂在模具内释放的热量，JKg，?——冷却水的表面传热系数，W?m2?K?

?M——模具成形表面的温度，℃; ?W——冷却水的平均温度，℃ 。

4-10）

4-11）

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（（

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A?122.4?5.9?1033600?10.54??260?40??0.087m

2冷却水的表面传热系数a可用下式计算

a??????0.8d0.2 （4-12）

式中 a——冷却水的表面传热系数 w/(m2?k); ?——冷却水在该温度下的密度 kg/m3 ?——冷却水的流速 m/s d——冷却水孔直径 m

?——与冷却水温度有关的物理系数，?值查表4—3

表4-3水的?值与其温度的关系表

平均水温5 /℃ ?值 10 15 20 25 30 35 40 45 56 6.16 6.60 0.87.06 7.50 7.95 8.40 8.84 9.28 9.66 10.05 a?9.28??100010?5?0.2?10.54w/(m?k)

2冷却回路总长度可用下式计算

L?1000A?d （4-13）

式中 L——冷却回路总长度 m A——冷却回路总表面积 m2

d——冷却水孔直径 mm

计算得 L?2650mm

确定冷却水孔的直径时应注意，无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来

确定。平均壁厚为2mm时，水孔直径可取10~14mm。本模具的冷却水孔直径取10mm。 冷却水体积流量的计算：塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。

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第4章摸具结构尺寸的设计计算

假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话，即忽略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可用下式计算

qV?Mq60c???1??2? （4-14）

式中 qv——冷却水体积流量 m3/min

M——单位时间注射入模具内的树脂质量 kg/h q——单位质量树脂在模具内释放的热量 J/kg c——冷却水比热容 J/(kg?k)

?——冷却水的密度 kg/m3

?1——冷却水出口处温度 ℃ ?2——冷却水入口处温度 ℃

qv?Mq60c???1??2?

5?104.6?4?103360?4.2?10?1.02?80?10?

?0.15m/min

4.3.2模具加热

当注射成形工艺要求模具温度在80℃以上时，模具必需有加热装置，由于硬聚氯乙烯注射成形工艺要求模具温度在20—60℃，因此模具中不用设置加热装置即可满足注射成形需要。

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第5章 结论

这次角通课程设计，我所设计的内容包括：注射模的结构设计，模温调节系统有结构设计，总体结构设计及总装图的绘制，编写课程设计书一份。

通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我学到了许多知识，包括课本上学不到的知识，在掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。我在指导老师史老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力。

并且我也发现自己的一些不足，知道该怎么做，需要通在在接下来的时间里，不断加强学习，强化知识，使其整体化结构化。累积经验，为以后更好的工作提供基础。

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李德群等编.塑料成型模具设计.武汉：华中理工大学出版社，1990. 张如彦等译.塑料注射成型与模具.北京：中国铁道出版社，1987. 李钟猛编著.型腔模设计.西安：西北电讯工程学院出版社，1985. 卜建新编著.侧浇口点浇口并用的双层型腔注射模.模具工业,1992. 李大树编著.分流道截面形状和尺寸计算的探讨.模具工业,1991. 29

致 谢

在此，我要感谢在一起愉快的度过大学生生活的机电系全体老师和同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!向在百忙之中评阅本方案并提出宝贵意见的各位评委老师表示最诚挚的谢意，同时向所有关心、帮助和支持我的老师和同学表示衷心的感谢，祝你们工作顺利，万事如意！

由于本人的学识水平、时间和精力有限，文中肯定有许多不尽人意和不完善之处，我将在以后的工作、学习中不断以思考和完善。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n1bg.html