模具课程设计

《塑料模具设计》课程设计

设计说明书

工具盒注塑成型工艺与模具设计

起止日期： 2011 年 12 月 19 日 至 2011 年 12 月 25 日

学班学成

生姓名 ##

级 高分子材料与工程###班 号 绩

###

指导教师(签字)

包装与印刷学院 11年12月 31日

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目 录

课程设计任务书…………………………………………………………4 第1章 塑料成型工艺性分析·····································································7 1.1 塑件分析··································································································7

1.2 性能分析··································································································8 1.3 注射工艺参数··························································································8

第 2 章 分型面位置的分析和确定···························································9

2.1分型面的选择原则····················································································9 2.2分型面选择方案······················································································10

第 3 章 塑件型腔数量及排列方式的确定·········································· 11

3.1 数量··································································································· 11 3.2 排列方式······························································································11

第 4 章 注射机的选择和有关工艺参数的校核···································11

4.1 所需注射量的计算················································································12 4.2 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·············12 4.3 注射机型号的选定················································································12 4.4 有关工艺参数的校核 ···········································································13

第5章 浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算·································15

5.1主流道的设计 ·························································································15 5.2冷料穴的设计· ·························································································16 5.3分流道的设计· ························································································17 5.4浇口设计··································································································17 5.5浇注系统的平衡·······················································································18

第6章 成型零件的设计及力学计算························································18

2

6.1成型零件的结构设 ············································································19 6.2成型零件工作尺寸计算· ·······································································19 6.3成型零件的强度及支撑板厚度计算· ·····················································21

第7章 模架的确定和标准件的选用· ·····················································21 第8章 导向机构的设计············································································21 第9章 脱模机构的设计·············································································21 第10章 温度调节系统的设计···································································22 第11 章 模具总体结构·············································································25 设计总结········································································································26 参考文献········································································································27

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课程设计任务书

2011-2012学年第1学期

###学院###专业###班级 课程名称：塑料成型模具设计

设计题目：工具盒注塑成型工艺及模具设计

完成期限：自2011年12月19日至2011年12月25日共1周

内1、独立拟订塑件(见产品附图)的注塑成型工艺，正确选用成型设备； ； 容2、合理设计模具结构，绘制注射模具总装图一张（CAD绘制成A1图幅）； 及3、合理设计模具零件图结构，绘制注射模具零件图纸1张（CAD绘制成A4图幅）任4、编写设计计算说明书一份（A4幅面，20页左右） 务 起止日期 12.19上午 设计准备工作 拟订设计方案 装配草图的绘制 装配图的绘制 零件工作图的绘制 编写设计说明书 答辩 工作内容 进度安排 12.19下午 12.20至12.21 12.22 12.23上午 12.23下午至12.25上午 12.25下午 [1]黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京:化学工业出版社.2002 主[2]王善勤主编.塑料注射成型工艺与设备.北京:中国轻工出版社.2000.3 要[3]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京:机械工业出版社1996.4 参[4]塑料模具技术手册编委会.塑料模具技术手册.北京:机械工业出版社.1997.6 考[5]何忠保等编.典型零件模具图册.北京:机械工业出版社.2000.11 资[6]钱可强.机械制图.北京:高等教育出版社.2003.6 料 [7]廖念钊,古莹庵等.互换性与技术测量.北京:中国计量出版社.2000.1 指导教师（签字）：________________ 年 月 日 系(教研室)主任(签字)：_________________ 年 月 日

工具盒产品图

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平面图

5

立体图

技术要求：

1、塑件外表光滑，不得翘曲变形； 2、脱模斜度30′～1°； 3、中批量生产；

4、未注圆角半径R1～R2；5、材料HDPE

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第1章 塑料成型工艺性分析

1.1塑件分析

该塑件为游标卡尺盒,所用材料为HDPE(高密度聚氯乙烯),无颜色要求,生产批量为中批量。该塑料外表要求光滑，无注射缺陷，不允许有飞边、毛刺及其他外观上明显的缺陷，色泽均匀协调，不允许有气泡、裂纹、划痕和缩孔等缺陷。

由塑件图分析可知,精度未注,采用一般精度6级。所用塑料为高密度聚乙烯,该塑料流动性好,注射充型流动平稳,塑件外设置有脱模斜度。

塑件图如下：

1.2性能分析

① 使用性能

高密度聚乙烯的产生:聚乙烯按聚合时采用的压力不同分为高压,中压,低压。低压聚乙烯的分子链上支链较少,相对分子质量,结晶度和密度较高,因此称为高密度聚乙烯,广泛应用于制造塑料管塑料板塑料绳,以及承载不高的零件,如齿轮轴,手柄等。

② 成型性能 ⑴.结晶料吸湿性小

⑵.流动性极好,溢边值0.02mm左右,流动性对压力敏感 ⑶.可能发生熔融破裂,与有机溶剂接触可能发生开裂 ⑷.加热时间过长则发生分解烧焦

⑸.冷却速度慢,因此必须充分冷却,宜设冷料穴,模具应有冷却系统 ⑹.收缩率范围大,应控制模温,保持冷却,均匀稳定

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⑺.宜高压低温注射,料温均匀,填充速度快,保压充分

⑻.不宜用直接进料口,可能产生收缩不均匀,应选择进料的位置与数量,防止产生缩孔和缩松

⑼.质软易脱模

③主要性能指标 表１-１ 密度 吸水率 熔点 比热容 抗拉强度 抗弯强度 抗压强度 0.94-0.96g/cm3 <0.01 14h/% 105-137oc 2310J/(kg.k) 27MPa 27-40MPa 22MPa 比体积 玻璃化温度 计算收缩率 屈服强度 拉伸弹性模量 弯曲弹性模量 1.03-1.06cm3/g -120至-125oc 1.5-3.0% 22-30MPa 0.84-0.95GPa 1.1-1.4MPa 数据源自参考文献[4]

1.3注射工艺参数

表１-２ 注射成型机类型 料筒温度℃ 模具温度℃ 注射压力MPa 注射时间s 成型周期s 螺杆式 中段180-200 30-60 70-100 0-5 40-140 转速 喷嘴温度℃ 喷嘴形式 保压力MPa 保压时间s 30-60r/min 150-180 直通式 40-50 15-60 源自参考文献[1]表4-18

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第 2 章 分型面位置的分析和确定

2.1分型面的选择原则

在塑件设计阶段,就应该考虑成型时分型面的形状数量,否则就无法用模

具成型。在模具设计阶段,应首先确定分型面的位置,然后才选择模具的结构。分型面选择是否合理,对塑件质量工艺,操作难易程度和模具设计制造有很大影响。因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。选择分型面总的原则是保证塑件质量,且便于制品脱模和简化模具结构:由参考书[1]可知

①.分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构,选择分型面应尽量使塑件开模时留在动模;

②.分型面应尽可能选择在不影响外观的部位,并使其产生的溢料边易于消除和修整;

③.分型面的选择应保证塑件尺寸精度; ④.分型面选择应有利于排气;

⑤.分型面选择应便于模具零件的加工; ⑥.分型面选择应考虑注射机的规格

2.2 分型面选择方案

根据该塑件的形状,分型面选择的方案有如下几种,分析比较如下:

(1) 分型面选择方案1.如图所示

图１-１

分型面与开模方向平行,置于最大截面处,塑件包紧在动模型芯上。利用推出机构易于推出,开模行程合理,模具结构简单,制造方便,塑件成型精度高,能够满足要求。

(2) 分型面选择方案2如图所示

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图１-２

分型面与开模方向平行,但是没有置于最大截面处,塑件包紧在动模型芯上。利

用推出机构不易于推出,开模行程也合理,所以不能能够满足要求。

(3) 分型面选择方案3图所示

图１-３

与方案1很类似,但与“分型面应选择在塑件的最大截面处”的原则不

一致。对于塑件到底留在动模还是定模不能确定。虽然可以采用推板进行脱模,但由于球头下部很小,很容易造成此处破裂。对于球头型腔的加工工艺性也不好。故该方案不合理

综上所述,分型面采用方案一,模具结构简单。塑件成型精度可靠。

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第 3 章 塑件型腔数量及排列方式的确定

3.1 数量

分型面确定以后,就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。一般来说,大中型塑件和塑件精度要求较高的小型塑件优先采用一模一腔的结构。但对于精度要求不高的小型塑件(没有配合精度要求),形状简单,又是大批量生产时,若采用多型腔模可使生产率大为提高降低成本。结合塑件的批量,质量要求,塑料的品种形状尺寸及塑件的生产成本,所选用的技术要求和规范,选择一模一腔。

3.2 排列方式

由于是采用单型腔模具，所以型腔的排列方式的设计步骤可以省略。

第 4 章 注射机的选择和有关工艺参数的校核

注射模是安装在注射机上使用的工艺装备,因此设计注射模是应该详细了解

现有注射机的技术规格才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是依据塑件的大小及型腔的数目和排列方式,在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量,锁模力,注射压力,拉杆间距,最大和最小模具厚度,推出形式,推出位置,开模距离等进行计算。

4.1所需注射量的计算

① 塑件质量和体积的计算

对于该设计,用户提供了塑件样图,据此进行三维见建模,对其分析得: 塑件体积V1≈146.75cm3

塑件质量m1＝ρV1≈0.95×146.75＝139.41g ② 浇注系统凝料体积的估算

可按塑件体积的0.6倍计算,由于该模具采用一模四腔,所以浇注系统凝料体积为

V2＝V1×0.6＝146.75×0.6＝88.05 cm3 ③ 该模具一次注射所需塑料

体积V0＝ V1+ V2≈146.75+88.05= 234.80cm3 质量m0＝ρV0≈0.95×234.80=223.06g

4.2 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

流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积为A2,在模具设计前是个未知数,

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根据多型腔模的设计分析,A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2-0.5倍,因此可用0.35 A1来进行计算,所以

A = n A1+ A2= n A1+ 0.35nA2 = 1.35n A1 A1 = 234×83×2+ 20×8×2+ 8×8 = 39228mm2 A =1.35×1×39228 =52957.9mm2

则Fm = A×P型 =52957.8×20 =1059156N = 1059.16KN

其中P型由参考文献[1]表5-1查得P型 =20Mpa

4.3 注射机型号的选定

由上述数据查参考文献[1]附录6及参考文献[3]选注射机型号为SZ160/1000,基本参数如下 结构形式 注射容量 螺杆直径 注射压力 塑化能力 螺杆转速 注射机类型 生产厂家 表４-１

卧式 拉杆内间距 634 cm3 移模行程 58mm 最大模具厚度 150 Mpa 最小模具厚度 24 g/s 锁模形式 10～125 r/min 定位孔直径 柱塞式 喷嘴球半径 上海第一塑料机械厂 544 ?485 490mm 500mm 250mm 双肘型 ?180?0.060SR18mm 4.4 有关工艺参数的校核

① 按注射机的最大注射量校核型腔数量，公式源自参考文献[3]式4-2

n?kvg?v2v1?0.8?634?88.05146.75?2.8

n?kmN?m2m1?0.8?0.9?634?83.65139.41?2.7

n<2.7 , 符合要求。

式中，K—注射机的最大注射量的利用系数一般取0.8；

成型周期一般为40-140s,因塑件壁厚不大，取40s m1—单个塑件的质量或体积（g或cm3），m1=139.41g m2—浇注系统所需塑料的质量或体积（g或cm3），m2=0.6×m1=83.65g

3

mN—为注射机的最大注射量（g或cm）该注射机质量为634×0.9=570.6g，其他符号意义与取值同前。 满足要求

② 注射量的校核

一般情况下必须使一个注射成型同期内塑料的焙体的容量或质量应为制体或浇注系统额定注射两的80%以内。

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nvn?vj?0.8vg???nmn?mj?0.8mg??

式中n为型腔数，vn(

3mn)单个塑件容量或质量cm或g,

vg3vj (

mj)浇注系

统的凝料容量或质量cm或g,

即

注射机的额定注射量。

234.80?0.8?634?507??

223.06?634?0.8?0.9?456.5?当每次注射量过小时，塑料在塑筒中停留的时间将过长，如此会使塑料高温分解，影响制件的质量和性能，因此，其最小的注射量不应该小于注射量的20%。

因此vmin?0.2?v0?0.2?234.80?47.00cm3 而

v0=234.80满足

vmin?v0?vmax 符合要求。

满足要求

③ 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核

A?nA1?A2

式中A1?234?83?2?20?8?2?8?8?39228mm2

A2是每个塑件分型向上的投影、面积的0.2～0.5倍，该处取0.35倍，

A2 =0.35nA1=13729.8mm2

T推=AP平均≤AP=AkP0

其中，A—塑料与浇注系统在分型面上的投影面积mm2；

k--压力损耗系数，取0.4； P0--注射压力，取90Mpa；

P平均—型腔内塑料熔体的平均压力，20MPa。

A??A1?A2??39228?13729.8?52957.8mm2

T推=52957.8×20=1059156N=1059KN

1059KN≤52957.8×0.4×90N=1906480.8N=1906.5KN＜锁模力=3500KN 满足要求 ④ 注射压力的校核

所选注射机额定注射压力为130MPa,该塑件的注射压力为70-100MPa,由于选用的是螺杆式注射机,其注射压力的传递比柱塞式要好,同时HDPE流动性好,因此注射压力选用80MPa,注射应满足 Pmax≥k’P0

式中: max注射机额定注射压力 P0注射成型时所用的注射压力

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k’安全系数,常取k’ = 1.25-1.4

左边 = 150MPa 右边 = 1.25×80---1.4×100= 100-140MPa 满足要求。 ⑤ 模具厚度的校核

模具厚度指模板闭合后达到规定锁模力时,动模板与定模板之间的距离。 模具厚度H应满足: Hmin≤H≤Hmax

对于所选注射机 式中Hmin = 250mm, Hmax = 490mm 而模具厚度为H = 260mm 满足要求 ⑥定位环尺寸

?0.06注射机定位孔的尺寸为?1800，定位环与定位孔要呈较松动的间隙配合，

由于此处为小型模具，所以定位环的高度取8～10mm. ⑦喷嘴尺寸的校核

主流通道的小端D直径大于注射机喷嘴直径d以有利于塑料熔体流动，通常为D?d?(0.5~1)mm?4?(0.5~1)mm

对于该模取d=4mm 取D=4.5mm满足条件。

主流道入口处的凹坑球面半径SR0应该大于注射机的喷嘴球头半径SR,以利用同心和紧密接触,否则主流通道凝料无法脱出.通常取SR0= SR+(1～2)mm 对于该模具SR=18mmm ， 所以SR0=19mm 符合条件。 ⑧ 开模行程的校核

该套模具用的注射机为具有液压-机械式机构的注射机，其最大开模行程由肘杆机构的最大行程所决定，而不受模具厚度的影响，当模具厚度变化时可由调整装置调整。故校核时只要使注射机最大开模行程大于模具所需的开模距离，即

Smax≥S

对于双分型面模具，模具所需开模距离为：

S?H1?H2?a?(5~10)mm

式中 H1—塑件脱模需要的顶出距离，为15mm；

H2—塑件厚度（包括流道凝料在内），H2=15+30=45mm。

a—取出浇注系统凝料所需浇口板与固定板之间的距离，mm

开模行程需要满足：

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Smax?S?15?45?50?10?120mm，而Smax?490mm（由表2-1得）

所以，符合要求。

综上,注射机选择合理,能够满足使用要求

第5章 浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算

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浇注系统和无流道浇注系统两类。普通浇注系统由主流道。分流道.浇口.冷料穴四部分组成。浇注系统的作用是使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳而顺利的充模,压实,保压。

5.1 主流道的设计

主流道是浇注系统中从喷嘴与模具相接触部位开始,到分流道为止的塑料熔

体的流动通道,属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具中的过渡阶段,因此它的形状和尺寸非常重要。

主流道部分在成型过程中,其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度和压力的塑料熔体冷热交换的反复接触,属于易损件,对材料的要求高,因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式----浇口套 主流道部分尺寸如下:

① 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + (0.5-1) = 4 + 0.5 = 4.5mm

② 主流道球面半径 SR = 注射机喷嘴球面半径 + (1-2) = 18 + 1 = 19mm ③ 球面配合高度 h = 3- 5 取h = 4mm ④ 主流道锥角 α=2°-6° 取α=4°

⑤ 主流道长度 L 尽量≤60mm 42+5 = 47mm

? ⑥ 主流道大端直径 D = d + 2Ltg?4.5?2?47?tg2?=7mm

2 取D = 7mm

为减少料流转向过渡时的阻力，主流道大端要设计成圆角过渡，圆角半径r=1～3mm。

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主流道衬套及定位圈的固定形式如下图:

图５-１

5.2 冷料穴的设计

冷料穴的作用是贮存两次注射间隔而产生的冷料及熔体流动前锋冷料,以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设置在主流道的末端,当分流道较长时,在分流道的末端有时也设冷料穴。同时冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。本设计采用推板脱模机构,采用代球形头的冷料穴,适用于弹性较好的HDPE,结构如图所示:

图５-２

5.3 分流道的设计

分流道的布置与前面的型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，应遵守两方面的原则：一方面应排列紧密，缩小模具板面尺寸；另一方面应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小流道的容积，使流程尽量短，锁模力力求平衡。由于该模具采用的是单型腔注塑，模具，所以其分流道可以省去。

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5.4 浇口设计

浇口是连接分流道与型腔的通道，是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状以及对塑件的 性能影响很大。浇口面积通常为分流道面积的0.03～0.09，浇口面积形状有矩形和圆形的两种，浇口长度约为0.5～2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其限值，然后在试模时逐步修正。 ① 类型及位置的确定

该模具是中小型塑件的多型腔模具。有塑料顾问分析可知,选择在SR20与分型面交界处合理。类型选用常用的点浇口,这类浇口加工容易,修整方便,并且可以根据塑件的形状特征灵活选择进料位置。

② 浇口的结构尺寸经验数据

点浇口的截面积与矩形侧浇口的截面积相等，设点浇口直径为d（mm）,则

d?0.206n4t2A

式中，t—塑件厚度（平均厚度约为3 mm）

n—与塑料品种有关的系数，由教材133表6—4查得n=0.6. A—塑件的外表面面积

A?B?J?2?15?J?13?J?20?8?2?8?8?83?234?2?15?234?13?234?20?8?2?8?8 ?45780mm2(上式中，等式右边的B、J分别为塑件上各处对应的尺寸。) 从而求得

d?0.206n4t2A?0.206?0.6?432?45780?3.13mm

此时，取浇口长度l为3.2mm，圆弧半径R1为2.1mm，H为1.8mm。

如下图：

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5.5浇注系统的平衡

对于该模具,从主流道到各个型腔和分流道的长度相等,形状及截面尺寸相同,各个浇口也相同,浇注系统显然是平衡的。

第6章成型零件的设计及力学计算

模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。成型零部件

在工作时，直接与塑料接触，承受塑料容体的高压。料流的冲刷以及脱模时与塑件的摩擦，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底的表面粗糙度。此处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。

成型零部件工作尺寸计算方法有平均值法和公差带法。在这里采用平均值法计算。即：按塑料收缩率、成型零件制造公差和磨损量均为平均值时，制件获得的平均尺寸来计算的。

6.1 成型零件的结构设计

① 型腔.型腔采用整体式,用机械加工方法易于成型,结构简单,牢固不易变形。

塑件无拼接缝痕迹,适用于简单形状的塑件。

② 型芯.球内壁八个筋板的成型采用八个小型芯,考虑到制造安装准确方便,其底部采用圆形。中间深孔由于长度较大,脱模时采用推管推出,需单独设置型芯。这样八个小型芯的内孔即为深孔的型腔,计算考虑时需特别注意。

6.2 成型零件工作尺寸计算

成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。本设计为便于计算采用平均值法。塑件尺寸按一般精度取6级,除中心孔已注公差外,在计算之前,将各个尺寸按入体原则注上公差如下:（公式参考文献[1]7-7，7-9，7-11，7-13，7-14）

?0.47?0.130017415. . . . 168?0.4712?0.12006.2.1凸模：（型芯） ①型芯径向尺寸

设塑件内型尺寸为ls，塑料平均收缩率为Scp，其公差为?，则其平均尺寸为ls???；型芯基本尺寸为lm，制造公差为?z，其平均尺寸为lm?z。 22013则，可得 lm?[ls?lsScp???] 式中，??~

??z24对于游标卡尺盒模具中可采用中、小型塑件计算公式： 即 lm?[ls?lsScp3??]4

0??z

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式中，ls?168mm；

Scp?1.5%~2%（此处取1.5%）；

（塑件内径为168mm;HDPE一般精度等级为6查表得?值） ??1.4mm111?z?(~)?，取?z???0.47mm

363所以

lm?[ls?lsScp?34?]0??z?[168?168?1.5%?34

00?171.57?0.47mm?0.47?1.4]2型芯高度尺寸 ○

按公差带标注原则，塑件高度尺寸为h磨损小，计算时磨损量可不予考虑，

则 hm?[hs?hsScp??'?]0??z0s??，型芯高度尺寸为h0m??z，因

对于游标卡尺盒采用中、小型塑件计算公式： 即 hm?[hs?hsScp?20?]??z 3?3?0.12mm

式中，hs?12mm；Scp?1.95%;查表得??0.36mm；?z?所以

hm?[hs?hsScp?23?]0??z?[12?12?1.95%?230?0.36]0?0.12?12.47?0.12mm

6.2.2凹模：（型腔）

1型腔径向尺寸 ○

设塑件平均收缩率为Scp；塑件外型基本尺寸为Ls，其公差为?，则塑件平均尺寸为LS?Lm??；型腔基本尺寸为Lm，其制造公差为?z，则型腔基本尺寸为2?z2。

34对于游标卡尺盒采用中、小型塑件计算公式：

?? Lm?[Ls?LsScp??]0

z式中，Ls?174mm；Scp?1.5%；查表得??1.4mm；?z?所以

13??0.47mm

19

Lm?[Ls?LsScp?34??z?]0

?[174?174?1.5%?34

?0.47??1.4]0?176.6100.47mm2型腔深度尺寸 ○

按公差带标注原则，塑件高度尺寸为H??z00s??，型腔深度尺寸为H??zm0，型

腔底面和型芯端面均与塑件脱模方向垂直，因磨损小，计算时磨损量可不予考虑。

则 Hm?[Hs?HsScp??'?]

对于游标卡尺盒用中、小型塑件计算公式： 即 Hm?[Hs?HsScp?2??z?]0 3?3?0.13mm

式中，Hs?15mm；Scp?1.95%;查表得??0.40mm；?z?所以

Hm?[Hs?HsScp?22??z?0.13?0.13?]0?[15?15?1.95%??0.40]0?15.030mm 336.3成型零件的强度及支撑板厚度计算

① 型腔侧壁厚度

该型腔属于组合式矩形型腔，刚度计算时，将每一侧壁视为均布载荷的两端固定梁，其最大挠度发生在中点，由此得侧壁厚度的计算公式

3S?phl1432EH[?] 式中 p----型腔内压力,Mpa,查教材P113可得为15Mpa

E----弹性模量,Mpa;一般中碳钢E=2.1 ×105Mpa,

预硬化塑料模具钢E=2.2×105Mpa,

[?]----型腔材料的许用应力Mpa,此处取[?]=300Mpa

h---型腔内壁受压部分的高度，mm;

H---型腔外壁高度，mm; l1---型腔内壁长度，mm;

3S?phl41332EH[?]?13?15?174432?2.2?105?57?300?1.14mm

② 型腔底版厚度

该底板属于组合式矩形型腔的底板，可视为均布载荷简支梁.设支脚间距L和型腔长度l相等.

按强度条件计算，简支梁最大弯曲应力也发生在底板中部，其值为

20

??3pbL24Bt2

故按强度计算所得底板厚度为 t?3pbL24B????3?15?228?17424?234?300?33mm

第7章 模架的确定和标准件的选用

以上计算内容确定以后,便可根据计算结果确定模架。在生产中尽量选用标

准模架,这样可大大缩短模具制造周期,提高企业经济效益。由于该模具预直接采用定模板作型腔以节省材料,同时尺寸较小,但垫块厚度很厚,难以选择模架,故决定自制。

第8章 导向机构的设计

导向机构主要用于保证动模和定模两大部分及其他零部件之间的准确对合。

导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式,设计的基本要求是导向精确,定位准确,并且有足够的强度,刚度和耐磨性,多采用导柱导向机构。 ① 动定模合模导向机构

设计时将导柱置于动模,其导向部分尺寸由资料查得直径为16mm。.导柱与动模板的配合精度及导套与定模板的配合精度在装配图中得以体现。 ② 推出板的导向

推出板在推出塑件过程,必须采用导向机构以使塑件受力均匀,保证塑件不变形,其导向本设计采用与动定模合模导向机构合二为一的设计,原因是厚度不大,运动距离不大,以节约材料。 ③ 顶板的导向

由于设计时采用推管推出机构,推管不仅起了推出塑件的作用,还起了对顶杆导向的作用,无需另设导柱导套而使模具机构复杂而且成本提高。

第9章 脱模机构的设计

注射成型每一循环中,塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构也称推出机构。 1) 脱模机构的设计原则

塑件推出(顶出)机构是注射成型过程中最后一个环节,推出质量的好坏将最后决定塑件的质量,因此,塑件的推出不可忽视。在设计推出脱模机构时应遵循以下原则:

21

1.尽量设置在动模的一侧; ○

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。 ○

2) 塑件的脱模机构

由于本塑件的形状所确定,采用推板推出机构和推管推出机构。推板推出机构在塑件表面不留推出痕迹,同时受力均匀,推出平稳,且推出力大,结构简单,用于将本塑件球柄部分脱模。推管脱模机构用于环形,筒形或塑件带孔部分的推出,由于推管以环形周边接触塑件,故推顶塑件力量均匀,塑件不易变形,也不会留下明显的推出痕迹。对于此塑件合理适用简单。 3) 复位机构及其他

推出及复位时,推管始终在成型套内运动,能够起导向作用,可以保证准确复位,无需另设复位杆。推板在运动过程中的移动距离和推管一样,为保证推出板不掉下,故应将导柱长度设置较长。

第10章 温度调节系统的设计

1) 加热系统

由于该套模具的要求在80℃,又是小型模具,所以无需设计加热装置。 2) 冷却系统

对热塑性塑料,注射成型后必须对模具进行有效的冷却,使熔融塑料的热量尽可能的传给模具,以使塑料可靠冷却定型并迅速脱模。对于黏度低,流动性好的塑料(如聚乙烯,聚丙烯等),因成型工艺要求模温不太高,所以常用温水进行冷却。 1 冷却介质 ○

冷却介质有水和压缩空气,但用冷却水较多,因为水的热量大,传热系数大,成本低。决定用水冷却,即在模具型腔周围开设冷却水道。 2 冷却系统的简单计算 ○

A. 塑件固化每小时释放的热量

由参考文献[1]表10-4查得高密度聚乙烯的单位热流量Q1 = (6.9-8.1)×102KJ/kg Q = WQ1

W---单位时间(每分钟)内注入模具的塑料质量(Kg/min),

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?m0T?223.06?10?3Wkg50?0.268kg/min

60min T为成型周期，HDPE为40～140s,此处取50s. 代入数据得

Q?WQ1?0.268?700?60?9648kJ/h

B. 冷却水的体积流量（用20℃的水做冷却液） 由[1]中式（102）得

9648qWQ1v?60?c?320)?7.68?10?3m3/min 1(?1??2)10?4.187?(25??—冷却水密度kg/cm3 ，取103

c1—冷却介质比热容kJ/kg??C，取4.187 ?1—冷却介质出口温度℃，取25 ?2—冷却介质进口温度℃，取20

C. 冷却管道直径d，查[1]中表10—1得，为使冷却水处于湍流状态取

d?13mm

D. 冷却水在管道内的流速v: 查[1]中式10-16得

v?4qv4?7.68?10?3?d2??0.965m/s3.14?(13 1000)2?60E. 冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数h

查[1]中表10—5得,f=7.22(水温为30℃时)，在由[1]中式（10—2）得h?4.187?f(?v)0.8d0.2

式中，f—与冷却介质有关的物理系数，查[1]中表10-5得f?7.22

?—冷却介质在一定温度下的密度，kg/m3此处取996kg/m3

?—冷却介质在圆管中的流速m/s,0.099m/s

d—冷却管道的直径，取13mm

代入数据得

23

4.178?7.22?(996?0.965)0.8h?4.187f(?v)0.8/d0.2?(130.21000) ?17477.8kJ(m2?h??C)F. 冷却管道的总传热面积

A?60WQ1h?t

式中，?t—模具与冷却水温度之间的平均温差，模具温度取80℃。

其余均已求出 代入数据得

A?60?9648?0.58m217477.8?(80?25?20

2)G. 模具应开设的冷却管道数n

n?A?dL

式中，L为模具长度340mm 代入数据得

n?A0.58?dL?3.14?13?10?3?340?10?3?4根

考虑到塑件的冷却效率,在定模板中设两个水管,能够满足设计要求。

24

第11章 模具总体结构

由以上设计步骤，综合得设计的模具机构如下：

?18523145252467891011231213221415161718192021260

2852627340

1—浇口套 2—定位圈 3—螺钉 4—定模板 5—拉杆 6—弹簧 7—型腔板 8—动模板 9—盒底型芯 10—支撑板 11—支脚 12—顶出杆 13—螺钉 14—动模底板 15—推杆固定板 16—推板 17—螺钉 18—型芯 19—盒底型芯 20—密封圈 21—成型顶杆 22—螺钉 23—螺钉 24—导柱 25—导套 26—吊环27—回拉杆

图１１-１

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工作原理为：该模具为三板式点浇口结构。

注射时，熔融塑料经浇注系统进行充型，经保压补缩冷却后开模。开模时，在弹簧（件6）的作用和制品对型腔的胀力作用下，型腔板（件7）随动模移动，拔断点浇口，拉杆（件5）限位，制品脱出型腔，最后靠顶出装置将制件顶出。由于制品只有一处凹槽，故成型杆（件21）顶出后，制品靠自重即可落下。

设计总结

在设计过程中的经验教训总结：

1、设计的过程中必须严肃认真，刻苦专研，一丝不苟，精益求精，才能在设计思想，方法和技能各方面获得较好的锻炼与提高。

2模具设计课程设计是在老师的指导下独立完成的。必须发挥设计的主动性，主动思考问题分析问题和解决问题。

3、设计中要正确处理参考已有资料和创新的关系。熟悉和利用已有的资料，既可避免许多重复的工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证。善于掌握和使用各种资料，如参考和分析已有的结构方案，合理选用已有的经验设计数据，也是设计工作能力的重要方面。

4、在教师的指导下订好设计进程计划，注意掌握进度，按预定计划保证质量完成设计任务。机械设计应边计算，边绘图，边修改，设计计算与结构设计绘图交替进行，这与按计划完成设计任务并不矛盾，应从第一次设计开始就注意逐步掌握正确的设计方法。

5、整个设计过程中要注意随时整理计算结果，并在设计草稿本上记下重要的论据，结果，参考资料的来源以及需要进一步探讨的问题，使设计的各方面都做到有理有据。这对设计正常进行，阶段自我检查和编写计算说明书都是必要的。

通过这次为期几个星期的课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。

安排课程设计的基本目的，在于通过理论与实际的结合、人与人的沟通，进一步提高思想觉悟。尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。

作为整个学习体系的有机组成部分，课程设计虽然安排在一周进行，但并不具有绝对独立的意义。它的一个重要功能，在于运用学习成果，检验学习成果。运用学习成果，把课堂上学到的系统化的理论知识，尝试性地应用于实际设计工

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作，并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。

对我们非机械专业的本科生来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。这也是一次预演和准备毕业设计工作。

通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。课程设计促进了我系人才培养计划的完善和课程设置的调整。课程设计达到了专业学习的预期目的。在一个星期的课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对机械设计流程的了解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。

由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点。但我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更合理科学的模具。

读万卷书，行万里路。实践是认识的来源，实践是认识的 动力，实践是认

识的目的，实践也是检验真理的唯一标准 。今后应该更加重视实践。

参考文献

[1].黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京:化学工业出版社.2002 [2].王善勤主编.塑料注射成型工艺与设备.北京:中国轻工出版社.2000.3 [3].屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京:机械工业出版社1996.4 [4].塑料模具技术手册编委会.塑料技术手册.北京:机械工业出版社.1997.6 [5].何忠保等编.典型零件模具图册.北京:机械工业出版社.2000.11 [6].钱可强.机械制图.北京:高等教育出版社.2003.6

[7].廖念钊,古莹庵等.互换性与技术测量.北京:中国计量出版社.2000.1

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