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应用PROE设计塑料端盖注射模具


毕业设计(论文)正文

题 专 班 姓 学

目 业 级 名 号

应用 PRO/E 设计塑料端盖注射模具
机械设计制造及其自动化 机 制 0811

指导教师 职 称

2012 年 5 月 20 日

摘 要:介绍了利用 Pro/E 及其注塑模设

计专家(EMX5.0)设计塑料 顶盖注塑模具的设计过程, 特别阐述了利用 Pro/E 进行塑料模具设计 的高效率特性。其单一数据库、参数化、基于特征、全相关联的设计 特点,不但使设计模具的周期大大缩短,且从设计到制造的整个过程 中,保证了数据的完整性与一致性。 关键词:塑料顶盖;注塑模;Pro/E;EMX

Abstract: Design process of the injection mould for the plastic top cover using Pro/E and expertmoldbase extension was introduced in detail.High efficiency of injection mould design usingPro/E was emphasized.Characteristics of single database, parametric,feature based and fullyrelativity not only greatly shortens the cycle of mould design,but also ensures the data integralityand consistency in the whole process from design to manufacture. Key words: plastic top cover ;injection mould ;Pro/E ; EMX





1、 前言............................................................ 5 1.1、模具行业及产品发展现状..................................... 5 1.2、选题意义................................................... 6 1.3 设计任务.................................................... 7 端盖零件图 1-3 .................................................. 7 2、塑件成品、注塑模具设计与构型..................................... 7 2.1 概述 ........................................................ 7 2.2 模具设计环境和应用软件 ...................................... 8 2.2.1 Pro/ENGINEER.......................................... 8 2.2.2 Moldflow Adviser 7.1.................................. 8 2.2.3 其它软件 AutoCAD2007 和 EMX5.0 ......................... 8 2.3 零件的三维图和二维工程图建模 ................................ 9 2.3.1 零件的立体图建模 ...................................... 9 3、塑件成型工艺性分析.............................................. 11 3.1 塑件的分析................................................ 11 3.2 ABS 的性能分析 ............................................ 11 3.3 ABS 的注射成型过程及工艺参数 .............................. 12 4 、拟定模具的结构形式............................................. 13 4.1 分型面位置的确定.......................................... 13 4.2 型腔数量各排列方式的确定.................................. 13 4.3 注射机型号的确定.......................................... 14 5、浇注系统的设计.................................................. 16 5.1 主流道的设计............................................... 16 5.2 、分流道的设计............................................. 17 5.3 、浇口的设计............................................... 18 5.4、校核主流道的剪切速率...................................... 19 5.5、冷料穴的设计及计算........................................ 19 6、 模具设计....................................................... 20 6.1、模具设计流程图............................................ 20 6.2 分模面的设计 ............................................... 20 6.2.1 分模面的选择原则..................................... 20 6.2.2 分模面的创建 ......................................... 21 6.3 分割凹模及凸模的体积 ....................................... 25 6.4 抽取体积块................................................ 26 7、成型零件的结构设计及计算........................................ 27 7.1、 成型零件的结构设计....................................... 27 7.2、 成型零件钢材的选用....................................... 27 7.3、 成型零件工作尺寸的计算................................... 28 7.4、成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算.......................... 29 8 、模架的确定..................................................... 30 8.1、各模板尺寸的确定.......................................... 30 8.2、 模架的制作............................................... 30

9 . 排气槽的设计................................................... 34 10、 脱模推出机构的设计............................................ 34 10.1、 推出方式的确定.......................................... 34 10.2、 脱模力的计算............................................ 34 10.3、校核推出机构作用在塑件上的单位压应力..................... 35 11 . 冷却系统的设计................................................ 35 11.1、冷却介质................................................. 35 11.2、冷却系统的简单计算....................................... 35 11.3、凹模嵌件和型芯冷却水道的设置............................. 36 12、导向与定位结构的设计........................................... 36 致 谢............................................................. 37 参考文献........................................................... 38

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1、 前言
1.1、模具行业及产品发展现状 随着中国塑料工业的发展,从 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%,1999 年
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我国模具工业产值为 245 亿,至 2000 年我国模具总产值预计为 260-270 亿元,近几年 来中国塑料机械工业的年增长率都在 30%左右,利润率增长也远高于工业总产值的增 长,是中国机械行业中增长最快的产业之一。在未来的模具市场中,塑料模在模具总 量中的比例还将逐步提高。目前中国生产的塑料加工机械已可以满足国内的基本需 要,但与世界先进水平相比,中国塑料加工机械在质量稳定性、自动化程度等方面还 有一定差距。 作为重要的技术装备,塑料加工机械广泛应用于建筑材料工业、包装工业、电器 电子信息工业、农业、汽车及交通业、轻工业、机械工业、国防工业等国民经济各个 部门及人们生活的各个领域,在国民经济中日益显示出极为重要的作用[8]。 中国现有主要塑机制造企业近 700 家左右,2005 年中国塑机业产值大约为 200 亿元,而同期国内市场需求在 300 亿元左右[9] 。大部分分布在东南沿海、珠江三角 洲、 长江三角洲一带。 注塑机、 挤出机和挤出机生产线、 中空吹塑机是中国应用最广、 产销量最大的塑机品种。三大品种之和占中国塑料机械工业总产值、机台数和重量的 85%以上,其中注塑机在三大品种中又占最大的份额,在 50%以上。 近十几年来,中国塑机行业取得了长足的进步,年产各种塑料加工机械 10 万余 台,基本上能满足一般塑料原料加工与塑料制品加工、成型的要求。除几十个大型塑 料企业集团拥有先进设备外,绝大多数塑料加工企业均以国产设备为主。 由于在大型、精密和高速设备方面,国产设备还存在很多不足,近年来中国进口 的塑料机械的数量也在迅速增长,每年进口各种注塑机数万台套。2001 年中国进口 塑料机械用汇 11.2 亿美元,而出口塑料机械只有 1.3 亿美元。2002 年进口的塑料加 工设备价值近 20 亿美元,约为国内塑料机械总产值的两倍,这说明国外先进的塑料 机械制造商在技术上具有比较明显的竞争优势。特别是在某些产品的生产上,进口设 备占据主导地位,如中国耐热 PET 瓶的生产,几乎全部是由进口设备完成的;高档薄 膜生产设备也全部是引进的生产线。 在应用方面,由于建筑材料工业、包装工业、电子信息工业、汽车工业的高速 发展,加大了对塑料的需求量,也扩大了塑料机械的巿场。
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虽然目前中国塑机工业总产值在中国机械工业总产值中所占比例不足千分之五, 但在国民经济中的地位越来越重要。除了新增巿场外,目前中国还有大约 1/5 的设备 应属淘汰的高能耗、低产能设备,巿场前景极为诱人。专家预计,未来中国塑机巿场 上,各种塑料加工机械所占比例将分别是:注塑机占 35%、挤出机组约占 25%、中空
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成型机约占 5%、其它注塑机约占 35%。 1.2 选题意义 目前,随着社会科学技术的快速发展, 人们的生活水平中许多方面都得到了很大 提高,这些东西的很多方面都涉及到模具方面的东西,小号夹具也是生活中不可或缺 的东西,这些东西是人们所熟知的东西,但它的生产方法却甚为人知。要说到它的产 品设计就得提到 PRO/E 这个强大的 3D 产品设计软件,它集成了零件设计、产品装配、 模具开发、数控加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、 机构仿真、应力分析,产品数据库管理等功能于一体。并且和现代制造业密切的结合 起来。现代科学的日新月异,随着现代工业发展的需要,塑料制品在工业,农业以及 日常生活等各个领域越来越广泛。 塑料制品指以合成树脂(高分子化合物)为主要 原料,经采用挤塑、注塑、吹塑、压延、层压等工艺加工成型的各种制品的生产;以 及利用回收的废旧塑料加工再生产塑料制品的活动,它具有很多良好的性能,塑料是 继钢材,木材,水泥之后,当代新兴的第四大类工业材料,塑料具有良好的成型加工 可塑性能,在一定的温度下,通过模具可以成型为具有一定形状的制品,并在常温下 保持即定的形状。 2008 年以来, 受原料持续上涨、 人民币升值、 出口退税率下降、 “限 塑令” 、劳动法实施以及国际环境不断恶化等影响,沿海塑料加工业发达地区的增长 放缓。但与上年同期相比,塑料制品行业总体仍保持了两位数增长,从各项经济指标 看,总体发展态势令人乐观。塑料行业具有较大的发展潜力。 中国塑料加工工业经过 50 多年的发展历程,特别是改革开放辉煌的 30 年历程, 已跻身于世界塑料先进大国的行列。 中国塑料工业的神圣使命就是要使塑料加工机械
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位居世界第一,由设计制造大国发展成为先进的自主开发强国;使塑料合成树脂生产 位居世界第二,由大量依靠进口逐步转为立足国内多品种满足市场需求;使塑料制品 加工亦位居世界第二, 由加工数千万吨制品到拥有更多自主知识产权的中国品牌的产
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业,使整个塑料行业实现跨越式发展耸立于世界之林。 1.3 设计任务 塑件的质量要求是不允许有裂纹各变形缺陷;脱模斜度 30`~1;塑件材料 ABS, 生产量为在批量,塑件公差按模具设计要求进行转换。参考所给的端盖零件图(如图 所示)

图 1-1 端盖零件

2 塑件成品、注塑模具设计与构型 2.1 概述
注塑件的设计是注塑制品加工工序中必不可少的一个步骤。但不同的模具公司, 不同的设计人员, 采用不同的 CAD 软件进行模具辅助设计, 都有自己的一套设计过程。



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本毕业设计主要是应用 Pro/ENGINEER 及其插件 EMX5.0 进行模具的设计的。

2.2 模具设计环境和应用软件

2.2.1 Pro/ENGINEER
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Pro/ENGINEER 是一个优秀的 CAD/CAE/CAM 软件,在模具的设计与制造领域, Pro/ENGINEER 较早地在广东深圳、东莞、广州以及华东一带得到广泛应用,由于它 的应用,可以大大缩短模具设计与制造周期,提高模具质量,降低生产成本,而 Pro/ENGINEER 的新特点主要表现在[1]: 1.高效的操作方法; 2.更利于产品创新的新技术; 3.互操作性的革新。

2.2.2 Moldflow Adviser 7.1
1.Moldflow Part Advise 在设计过程早期,Moldflow Part Adviser? 模块是成本变化最小时快速检查塑 料零件设计的生产能力的理想工具。 用户可以获得有关如何修改墙的厚度、 浇口位置、 材料或几何体的快速反馈,几何体会影响零件模穴中填充图案、压力和温度的分布。 分析结果和详细的设计建议可以用于确定最合适的零件厚度和浇口位置, 同时可以用 于识别和消除装饰问题,如熔接线、气穴和缩水。 2.Moldflow Mold Adviser Moldflow Mold Adviser? 模块扩展了 Moldflow Part Adviser 的功能,使您可以 创建并模拟塑料通过单个模穴、 多个模穴和系列模具的流动。 用户可以优化浇口类型、 大小和位置,以及流道的布局、大小和横截面的形状。分析结果包括循环时间、锁模 力吨位和注塑容量,所有这些可以帮助从设计到制造的团队确定注塑机的大小,最小 化循环时间并且减少制造废品。可选的 Moldflow Mold Adviser 附加模块使用户可 以模拟注塑成型过程的更多阶段,并评估成型零件的性能和冷却水路设计。

2.2.3 其它软件 AutoCAD2007 和 EMX5.0
AutoCAD 是 著 名 的 工 程 图 画 图 软 件 , 用 以 绘 制 二 维 工 程 图 。 EMX5.0 为
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Pro/ENGINEER 下的一个插件,用以调用模架。

2.3 零件的三维图和二维工程图建模

2.3.1 零件的立体图建模
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利用 Pro/ENGINEER 分析所给零件的外形和尺寸,利用 Pro/ENGINEER 的建模方 法,根据端盖的形状和使用特点进行建模步骤如下(如图 2.1 所示) 。

2.1 端盖立体图在 Pro/ENGINEER 中建模

第 1 步 用旋转命令,旋转草图如图 2-2,完成旋转后得图形如图 2-3。

图 2-2

旋转草图

图 2-3 旋转成型图

第 2 步,倒角,用倒角命令根据零件图 1-3 尺寸要求修改倒角,结果 如图 2-4。



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图 2-4 修改倒角后

第 3 步,加强筋的制作。新建两参考平面 DTM1 和 DTM2,如图 2-5 所示

图 2-5 直接用筋命令生成其中的一个, 然后再用阵列命令做出于下的三个加强筋如上图 所示。 第 4 步,通孔的制作。通孔直接用拉申去除材料的方法完成一个孔,再用阵列命 令做成于下的 3 孔,如图 2-6 所示。



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图 2-6 孔的制作 至此,端盖的三维模型已经完成,如图 2-1 所示。

3、塑件成型工艺性分析 3.1、 塑件的分析 (1) 外形尺寸 该塑件壁厚为 3mm,塑件外形尺寸不大,塑料熔体流程不太长,适合于注射 成型,如图 2-1 所示。 (2) 精度等级 每个尺寸的公差不一样,有的属于一般精度,有的属于高精度,就按实际公差 进行计算。 (3)脱模斜度 ABS 属无定型塑料,成型收缩率较小,参考表 3-1 选择该塑件上型芯和凹模 的统一脱模斜度为 1?。 塑 料 表 3-1 名 称 常用塑件的脱模斜度 脱 模 斜 度 凹 模 型 芯 25'~45' 20'~45' 35'~40' 35'~1?30' 25'~40' 30'~50' 30'~40' 20'~50'

聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚酰胺、氯化 聚醚 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛 热固性塑料 3. 2、 ABS 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,其表面可镀铬,适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件



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和结构零件。 (2) 1) 成型性能 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方法及成型条件。
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2)吸湿性强。含水量应小于 0.3%(质量) ,必须充分干燥,要求表面光泽的 塑件应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。 (3) ABS 的就要性能指标 密度/
g cm?3
3

其性能指标见表 3-2 ABS 的性能指标 屈服强度/Mpa 拉伸强度/ Mpa 拉伸弹性模量/ Mpa 抗弯强度/Mpa 抗压强度/ Mpa 弯曲弹性模量/ Mpa 50 38
1.4 ?103

表 3-2 1.02~1.08 0.86~0.98 0.2~0.4 130~160 0.4~0.7 1470

比体积/ cm

g ?1

吸水率/(%) 熔点/℃ 计算收缩率/(%) 比热容/ J (kg C)
?1

80 53
1.4 ?103

3.3、 ABS 的注射成型过程及工艺参数 (1)注射成型过程 1) 成型前的准备。 对 ABS 的色泽、粒度和均匀度进行检验,由于 ABS 吸水 性较大,成型前应进行充分的干燥。 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,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、倒流各冷却五个阶 段。 3) 塑件的后处理。 处理的介质为空气和水,处理温度为 60~75℃,处理时间 为 16~20s。 (2)注射工艺参数 1) 注射机:螺杆式,螺杆转数为 30r/mm. 2) 料筒温度(℃) :后段 150~170; 中段 165~180; 前段 180~200。 3) 喷嘴温度(℃) :170~180。 4) 模具温度(℃) :50~80。 5) 注射压力(MPa):60~100。 6) 成型时间(s):30(注射时间取 1.6,冷却时间 20.4,辅助时间 8)。



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4 、拟定模具的结构形式 4.1、分型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析,分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑 件的底平面上,其位置如图 4-1 所示。
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图 4-1 分型面的选择 4.2、 型腔数量各排列方式的确定 (1) 型腔数量的确定 该塑件采用的精度一般在 2~3 级之间,且为大批量生产,可采取一模多腔的结 构形式。同时,考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系,以及制造费用和各种成 本费等因素,初步定为一模两腔结构形式。

图 4-2 型腔数量的排列布置 (2) 型腔排列形式的确定



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多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置,且要力求紧凑,并与浇口开设的部位 对称。由于设计选择的是一模两腔,故采用直线对称排列,如图 4-2 所示。 (3) 模具结构形式的确定 从上面的分析可知,本模具设计为一模两腔,对称直线排列,根据塑件结构 形状,推出机构拟采用脱模板推出的推出形式。浇注系统设计时,流道采用对称平衡 式,浦东浇口采用侧浇口,且设在分型面上。因此,定模部分不需要单独开设分型面 取出凝料,动模部分需要添加型芯固定板、支撑板和脱模板。由上综合分析可确定选 用带脱模板的单分型面注射模。 4.3、 注射机型号的确定 (1) 注射量的计算 通过三维软件建模设计分析计算得

单侧体积: 塑件体积:

图 4-3 计算单侧体积 V ? 24.13cm3

V塑 ? 2V ? 2 ? 24.13cm3 ? 48.26cm3

m塑 ? ?V塑 ? 48.26 ?1.02g ? 49.23g 塑件质量: 3 式中,查表 3-2 得 ABS 密度ρ 可取 1.02 g / cm 。 (2)浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值,但是可以根据经验按照 塑件体积的 0.2~1 倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短,因此浇注系统的 凝料按塑件体积的 0.2 倍来估算,故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积(即浇注 系统的凝料和 2 个塑件体积之和)为 V总 ? V塑 (1+0.2) ? 2=49.23?1.2? 2cm3 ? 118.15cm3 (3) 选择注射机 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量 3 3 3 V总 ? 118.15 cm ,并结合式 V公 ? V总 / 0.8 则有: V公 ? V总 / 0.8 ? 118.15 / 0.8cm ? 147.69cm 。
根据以上的计算,初步选定公称注射量为 160cm ,注射机型号 SZ-160/100 臣式注射
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机,其主要技术参数见表 4-1。

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理论注射容量/ cm3 螺杆柱塞直径/mm V 注射压力/MPa 注射速率 g/s?1
g/s?1 塑化能力

表 4-1 注射机主要技术参数 160 移模行程/mm 40 最大模具厚度/mm 150 最小模具厚度/mm 105 锁模形式 45 0~200 1000
模具定位孔直径/mm

325 300 200 双曲肘 125 12 3

螺杆转速 r/ min ?1 锁模力/KN 拉杆内间距/mm

喷嘴球半径/mm 喷嘴口孔径/mm

(4) 注射机的相关参数的校核 1)注射压力校核。 查表 4-1 可知,ABS 所需注射压力为 80~110MPa,这里取 P0=100MPa,该注 射机的公称注射压力 P 公=150MPa,注射压力安全系数 K1=1.25~1.4, 这里取 K1=1.3, 则: K1 P0=1.3*100=130<P 公,所以,注射机注射压力合格。 2)锁模力校核 错误!未找到引用源。 塑件在分型面上的投影面积 A 塑,则 ? A 塑= ? 852 ? 122 ? 4 ? 52 ? mm2 ? 5480mm2 4 错误!未找到引用源。 浇注系统在分型面上的投影面积 括浇口) 在分型面上的投影面积

A浇 ,即流道凝料(包

A浇 数值,可以按照多型腔模的统计分析来确

定。 A浇 是每个塑件在分型面上的投影面积 A塑 的 0.2~0.5 倍。 由于本例流道设计 简单,分流道相对较短,因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。这里取

A浇 =0.2 A





错误!未找到引用源。 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积

A总 ,则

A总 =n( A浇 + A



)=n( A塑 +0.2 A塑 )=2*1.2 A塑 =2*1.2*5480 mm2 =13152 mm2 模具型腔内的胀型力 F胀 ,则

错误!未找到引用源。

F胀 = A总 P模 =13152*35 N=460320 N=460.32 KN
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P 式中, P 模 是型腔的平均计算压力值。 模 是模具型腔内的压力,通常取注射压
力的 20%~40%,大致范围为 25~40MPa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应 取较大值。ABS 属中等粘度塑料及有精度要求的塑件,故 P 模 取 35MPa。 查 表 4-45 可 得 该 注 射 机 的 公 称 锁 模 力
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F锁 =1000KN, 锁 模 力 安 全 系 数 为

K 2 =1.1~1.2 这里取 K 2 =1.2,则 K2

F胀 =1.2 F胀 =1.2*460.32=552.384< F锁 ,所以,注射机锁模力合格。

对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定,结构尺寸确定后方可进行。 5、浇注系统的设计 5.1、主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处,它将注射机喷嘴注射出的熔 体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形,以便熔体的流动各开模时主流 道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和模时间。另外, 由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触, 因此设计中常设计成可拆卸更换 的浇口套。 (1)主流道尺寸 1) 主流道的长度:小型模具 L主 应尽量小于 60mm,本次设计中初取 50mm 进行设计。 2) 主流道小端直径:d=注射机喷嘴尺寸+(0.5~1)mm=(3+0.5)mm=3.5mm。 3) 主流道大端直径:d'=d+2 L主 tanɑ ? 7mm,式中ɑ =4?。 4) 主 流 道 球 面 半 径 : SR0 = 注 射 机 喷 嘴 球 头 半 径 + ( 1~2 ) mm=(12+2)mm=14mm。 5) 球面的配合高度:h=3mm。 (2) 主流道的凝料体积 ? 3.14 2 2 2 V主 ? L主 ? R主 ? r主2 ? R主 ? r主 ? ? *50* (3.5 +1.75 +3.5*1.75 )mm 3 3 ? 1121.9mm3 ? 1.12cm3 (3) 主流道当量半径 Rn ? (4) 主流道浇口的形式
1.75 ? 3.5 mm ? 2.625mm 。 2

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图 5-1 浇口 主流道衬套为标准件可选购。 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触, 易磨损。 对材料的要求较严格, 因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个
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整体,但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计,以便于拆卸更换。同时也便于选用 优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢(T8A 或 T10A) ,热处 理淬火表面硬度为 50~55HRC。 5.2 、分流道的设计 (1) 分流道的布置形式 在设计时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 时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡,因此采用平衡式分流道。 (2) 分流道的长度 由于流道设计简单, 根据两个型腔的结构设计, 分流道的结构设计, 分流道较短, 故设计时可适当选小一些。单边分流道 L分 取 35mm,如图 5-1 所示。

图 5-2 分流道 (3) 分流道的当量直径 因为该塑件的质量 m塑 = ?V塑 =47.76*1.02g=48.7g<200g,分流道的当量直径为
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D分 ? 0.2654 m塑 4 L分 ? 0.2654 ? 48.7 ? 4 35mm ? 4.5mm

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(4) 分流道截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U 形、六角形等,为了便于加工和凝料 的脱模,分流道大多设计在分型面上。本设计采用梯形截面,其加工工艺性好,且塑 料熔体的热量散失、流动阻力均不大。 (5)分流道截面尺寸 设梯形的下底宽度为 x,底面圆角的半径 R=1mm,并根据所查资料设置梯形的 高 h=3.5mm,则梯形的截面积为 (x+x+2 ? 3.5tan8。 )h A分 ? ? ( x ? 3.5 tan 8。 ) ? 3.5 2 再根据该面积与当量直径为 4.5mm 的圆面积相等,可得 2 ? D分 3.14 ? 4.52 。 ,即可得:x ? 4mm,则梯形的上底约 ( x ? 3.5 tan 8 ) ? 3.5 ? ? 4 4 为 5mm,如图 6-2 所示。 (6)凝料体积 1) 分流道的长度 L分 =35*2=70mm。
5? 4 ? 3.5mm 2 ? 15.75mm 2 。 2 3) 凝料体积 V分 ? L分 A分 ? 70 ?15.75 ? 1102.5mm ? 1.1cm3 。

2) 分流道截面积 A分 =

(7) 校核剪切速率 1)确定注射时间:查表可知,取 t=1.6s。 V ?V 1.1 ? 47.755 3 cm / s ? 30.53cm3 / s 2)计算分流道体积流量: q分 ? 塑 分 ? t 1.6 3) 由式(4-20)可得剪切速率 3.q 3分 3 . 3 ? 3 0 .?5 33 1 ?1 0 3 ? 1 r分 ? ? s ? 2 . 8? 2 1 0 s 3 3 ? R分 ?4.5 ? 3 . 1? 4? ? ? 2 ? 该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率 2 5 ?10 ~ 5 ?103 s ?1 之间,所以,分流道内熔体的剪切速率合格。 (8)分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分 流 道 的 表 面 粗 糙 度 要 求 不 是 很 低 , 一 般 取 Ra1.25~2.5 ?m 即 可 , 此 处 Ra1.6 ?m 。别外,其脱模斜度一般在 5。~ 10。之间,这里取脱模斜度为 8。 。 5.3 、浇口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷, 表面质量要求较高, 采用一模两腔注射, 为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间,因此采用侧浇口。其截面形状简单,易于 加工,全球试模后修正,且开设在分型面上,从型腔的边缘进料。塑件轮毂和外周有 4 条肋板相连,而浇口正对其中一块肋板,有利于向轮毂和顶部填充。 (1)侧浇口尺寸的确定 1) 计算侧浇口的深度。根据书中的资料,可得侧浇口的深度 h 计算公式为 h=nt=0.7 ? 3mm=2.1mm 式中, t 是塑件壁厚, 这里 t=3mm; n 是塑料成型系数, 对于 ABS, 其成型系数 n=0.7。 在工厂进行设计时,浇口深度常常先取小值,以便在今后试模时发现问题进行修模处
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理,并根据表 4-9 中推荐的 ABS 侧浇口的厚度为 1.2~1.4mm,故此处浇口深度 h 取 1.3。 2) 计算侧浇口的宽度。根据书中的资料,可得侧浇口的宽度 B 的计算公式为
n A 0.7 ? 12780.6 ? cm ? 2.64cm ? 3cm 30 30 式中,n 是塑料成型系数,对于 ABS 其中 n=0.7;A 是凹模的内表面积(约等于塑 件的外表面面积)

B=

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3)计算侧浇口的长度。根据书中的资料,可得侧浇口的长度 0.7~2.5mm,这里取 L浇 =0.7mm。

L浇 一般先用

(2)侧浇口剪切速率的校核 2 1) 计算浇口的当量半径。由于面积相等可得 ? R浇 ? Bh ,由此矩形浇口的当
? Bh ? 2 量半径 R浇 = R浇 ? ? ? 。 ? ? ? 2) 校核浇口的剪切速率 错误!未找到引用源。 确定注射时间:查书中的资料,可取 t=1.6s; 错误!未找到引用源。 计算浇口的体积流量: V 47.755 q浇 ? 塑 ? ? 29.85cm3 / s ? 2.985 ?104 mm3 / s t 1.6 3.3qv 错误!未找到引用源。 计算浇口的剪切速率: r浇 ? ,则 3 ? Rn
1

? 3 ?1.3 ? ? Bh ? ? 3.14 ? ? 3.14 ? ? ? ? ? ? 该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 ?103 ~ 5? 104 s ?1 之间,所以,浇口的剪切速率校核合格。 5.4、校核主流道的剪切速率 上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积(浇口的体积太小 可以忽略不计)以及主流道的当量半径,这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。 (1)计算主流道的体积流量 V ? V ? nV塑 1.12 ? 1.1 ? 2 ? 47.755 3 q主 ? 主 分 ? cm / s ? 61.1cm3 / s t 1.6 (2) 计算主流道的剪切速率 3.3q主 3.3 ? 61.2 ?103 ?1 r主 ? ? s ? 3.56 ?103 s ?1 3 ? R主 3.14 ? 2.6253

r浇 ?

3.3q浇v

?R

3 n

=

3.3q浇v

??

3 2

=

3.3 ? 2.985 ?104
3 2

s ?1 ? 4.48 ?104 s ?1

主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 ?102 ~ 5 ?103 s ?1 之间,所以,主流道的剪切速率校核合格。 5.5、冷料穴的设计及计算 冷料穴位于主流道正对面的动模板上,其作用主要是收集熔体前锋的冷料,防 止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计公有主流道冷料穴。由于该塑件



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表面要求没有印痕,采用脱模板推出塑件,故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开 模时,利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。

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6、 模具设计

6.1、模具设计流程图 本实例采用了一模两腔。模具设计流程图如下。

端盖的个数 及分布,如图 6-3

创 建 工 件 如 图 6-5

创建主分模面 如 图 6-8





检 测 分 析 如图 6-9

创建动模、 定模型 芯分模面 如 图 6-8

如图 6-10

创建浇注系统 如图 5-1

注 塑 成 型 如 图 6-14

6.2 分模面的设计 6.2.1 分模面的选择原则 选分模面时要考虑到以下几点: (1)尽量使塑件在开模后留在动模侧; (2)应合理安排塑件在型腔中的方位,预防注射比平衡; (3)应有利于侧面分模和抽芯; (4)尽量保证塑件外观质量要求; (5)尽量使成型零件便于加工,且有利于模具制造;



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(6)应有利于防止溢料并考虑飞边在塑件上的部位; (7)应有利于排气; (8)考虑到脱模斜度对塑件尺寸的影响; (9) 考虑对塑件造成的脱模阻力大小。
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6.2.2 分模面的创建 (1)新建型腔文件 —〉[新建] —〉[制造,模具型腔] —〉名称:duangai —〉 [确定].画面上显示 MOLD_*,坐标和基准面。 (2)创建模具模型,读入设计件以作为参考零件。—〉模具模型—〉定位参照零 件—〉打开 duangai.prt 文件,调整下面的各个参数,如图 6-1 和图 6-2.结果得到 图 6-3 分布状况。要选好位置及尺寸的大小,考虑到后面做水道和浇口的方便以及注 射时模具要平衡。

图 6.1 端盖创建对话框

图 6-2



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图 6-3 布局对话框

(3)创建工件, [模具模型]—〉 [创建]—〉 [工件]—〉 [手动]—〉 名称: duangai_wrk —〉[确定] —〉[创特征] —〉[实体]—〉[加材料] —〉[拉伸] 选取 TOP 面作为 草绘平面,绘制截面如 6.4,对称拉伸长度为 60。立体图见图 6-5。

图 6-4 工件截面图



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图 6-5 3D 工件

(4)设置收缩率。PC 收缩率在 0.5%~0.7%之间,在此可以取 0.6%。如图 6-6 所 示。
(5)分型面的制作与检查。用分型面工具

—〉分别复制两端盖外表面,如图

6-7 所示—〉以下底面为参照拉伸一平面,然后再与前面复制的两平面合并,完成后 如图 6-8 所

图 6-6 设置收缩率



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图 6-6 选择外表面

6-8 分型面 (6)分模面设计完后要检查,—〉下拉菜单[分析] —〉[分型面的检查],分 别用自交检测和围线检测进行检查,自交检测即是分模面是否有相交的现象。围线检 测就是检测内部是否有破孔。经过分析无误后如图 6-9。



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图 6-9 分型面检测

6.3 分割凹模及凸模的体积 (1)分割凹,凸模具: [模具体积块] —〉[分割] —〉[一个体积] —〉[所有工件] —〉选分型面作 为分割面—〉[确定]。如图 6-10 和 6-11,分别输入名称 duangai-up 和 duangai-down

图 6-10 下模

图 6-11 上模



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6.4

抽取体积块 [模具元件]—〉[抽取]

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图 6-12 下模

图 6-13 上模 然后再完成铸模。



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图 6-14

铸模对话框

图 6-14

铸模

7、成型零件的结构设计及计算 7.1、 成型零件的结构设计 (1) 凹模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、 整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析,本设计中采用整体嵌入 式。 (2)凸模的结构设计(型芯) 凸模是成型塑件内表面的成型零件,通常可以分为整体式和组合式两种类型。 通过对塑件的结构分析可知,该塑件的型芯有两个:一个是成型零件的内表面的在型 芯,因塑包紧力较大,所以高在动模部分:另一个是成型零件的中心轴孔内表面的小 型芯,设计是将其放在定模部分,同时有利于分散脱模力和简化模具结构。将这几个 部分装配起来。 7.2、 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能,同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大
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批量生产,所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用 P20(美国牌号) 。对于成型塑件外 圆筒的大型芯来说,由于脱模时与塑件的磨损严重,因此钢材选用高合金工具钢 Cr12MoV。而对于成型内部圆筒的型芯而言,型芯较小,但塑件中心轮毂包住型芯, 型芯需散发的热量比较多,磨损也比较严重,因此也采用 Cr12MoV,型芯中心通冷却 水冷却。 7.3、 成型零件工作尺寸的计算 采用资料书中的平均尺寸法计算成型零件尺寸,塑件尺寸公差按照塑件零件图 中给定的公差计算。 (1)凹模径向尺寸的计算 0.3 0 塑件外部径向尺寸的转换: ls1 ? 85? ?0.2 mm ? 85.3?0.5 mm ,相应的塑件制造公差
0.3 0 ?1 ? 0.5mm ; ls 2 ? 81? ?0.2 mm ? 81.3?0.5 mm ,相应的塑件制造公差 ? 2 ? 0.5mm 。

? LM 1 ? ? ??1 ? Scp ? ls1 ? x1?1 ?

?? z 1 0

?

? ??1 ? 0.0055? ? 85.3 ? 0.6 ? 0.5? ?0
?
?0.083

?0.083

?0.083 mm ? 85.470 mm

? LM 2 ? ? ??1 ? Scp ? ls 2 ? x2 ?2 ? 0

?? z 2

? ??1 ? 0.0055? ? 81.3 ? 0.6 ? 0.5? ?0
2

?0.083 mm ? 81.450 mm

式中, Scp 是塑件的平均收缩率,查表 1-2 可得 ABS 的收缩率为 0.3%~0.8%,所其平 均收缩率 Scp ? 0.003 ? 0.008 ? 0.0055 ; x1 、 x 2 是系数,查表 4-15 可知 x 一般在 0.5~0.8 之 间,此处取 x1 = x 2 =0.6; ? 1 、 ? 2 分别是塑件上相应尺寸的公差(下同) ; ? z1 、 ? z 2 是 1 塑件上相应尺寸制造公差,对于中小型塑件取 ? z ? ? (下同) 。 6 (2)凹模深度尺寸的计算 塑件高度方向尺寸的转换: 塑件高度的最大尺寸 Hs1 ? 30 ? 0.1mm ? 30.10 ?0.2 mm , 相应的 0.1 0 ? s1 ? 0.2mm ;塑件轮毂外凸台高度的最大尺寸 Hs 2 ? 5? ,相应的 0 mm? 5.1 ? 0 . 1mm
? s 2 ? 0.1mm 。

? HM1 ? ? ??1 ? scp ? H s1 ? x1?1 ?

?? z 1 0

?
?0.033 ?0.033 mm ? 30.140 mm

? ??1 ? 0.0055? ? 30.1 ? 0.63 ? 0.2? ?0

? HM 2 ? ? ??1 ? scp ? H s 2 ? x2 ?2 ? 0
? ??1 ? 0.0055? ? 5.1 ? 0.65 ? 0.1? ?0

?? z 2

?
?0.017 mm ? 5.060 mm

?0.017

式中,x1 、x 2 是系数, 由查表 4-15 可知一般在 0.5~0.7 之间, 此处取 x1 =0.63,x 2 =0.65。 (3)型芯径向尺寸的计算 1) 动模型芯径向尺寸的计算。塑件内部径向尺寸的转换: 0.2 ?0.3 , ? s1 ? 0.3mm Ls1 ? 75? ?0.1 mm ? 74.90 mm
? ?? 5 LM 1 ? ? ? x ??1 ? 0 . 0 0 ?5? p l1? s 1 ?1 ??1 ? Sc ? ?? z1
0

7? 4 . 9 ? 0? .?7 m 0. m 3 ? ? 0 . 0 5

0

0 ?0 . 0 5

m 7m 5.5

式中, x1 是系数,查表 4-15 可知一般在 0.5~0.8 之间,此处取 x1 =0.7. 2)动模型芯内孔尺寸:

? LM 2 ? ? ??1 ? Scp ? ls 2 ? x2 ?2 ? 0

?? z 2

?? ??1 ? 0.0055? ?18 ? 0.8 ? 0.1? ?0
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?0.016

?0.016 mm ? 18.020 mm

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式中, ls 2 ? 180 ?0.10 mm 是成型塑件轮毂外圆柱孔的径向尺寸; x 2 的值可查表 4-15 一般 在 0.5~0.8 之间,此处取 x 2 =0.8。 3)定模型芯尺寸的计算。塑件内孔径向尺寸的转换: 0 0. 1 Ls3 ? 1 2 ? 11. 9 ? 0 .m 1 m 0 mm
? LM 3 ? ? ??1 ? Scp ? ls 3 ? x3?1 ?
0 ?? z 3

?? ??1 ? 0.0055? ?11.9 ? 0.65 ? 0.1? ? ?0.017 mm ? 12.03?0.05 mm
0 0

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式中, x3 是模具尺寸计算系数,查表 4-15 可取 0.65. (4) 型芯高度尺寸的计算 1) 成型塑件内腔大型芯高度。塑件尺寸转换:
?0.2 hs1 ? 27 ? 0.1mm ? 26.90 mm

? hM 1 ? ? ??1 ? Scp ? hs1 ? x1?1 ?

0 ?? z1

?? ??1 ? 0.005? ? 26.9 ? 0.63 ? 0.2? ? ?0.033 mm ? 27.17?0.033 mm
0 0

式中, x1 是模具尺寸计算系数,查表 4-15 可知一般在 0.5~0.8 之间,此处取 x1 =0.63。 2) 成型塑件中心圆筒的型芯高度。塑件中心圆筒高度尺寸转换: ?0 . 2 0. 3 hs 2 ? 4 0 ? 3 9?. 9 ? 0 .m 1 m 0 mm
0.2 ?0.3 hM 2 ? 40? ?0.1 mm ? 39.90 mm

??1 ? 0.005? ? 39.9 ? 0.6 ? 0.3? ? hM 2 ? ? ? ?0.05 mm ? 40.30?0.05 mm ??1 ? Scp ? hs 2 ? x2 ?2 ? ?? z 2 ? ?
0

0

0

式中, x 2 是模具尺寸计算系数,查表 4-15 可知一般在 0.5~0.7 之间。此处 x 2 =0.6。 (5)成型孔间间距的计算
1 CM ? ? ??1 ? s ? CS ? ? ? 2 ? Z mm ? 60.33 ? 0.016mm

7. 4、成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 (1) 凹模侧壁厚度的计算 凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关,根据型腔的布置,模架初选 400mm ?450mm 的标准模架,其厚度根据资料书中的刚度公式计算。
? 3 ph 4 S ?? ? 2 E? p ? ?3 ? ?3 3 ? 35 ? 30 4 ?? mm ? 25.36mm ? ? ? 2 ? 2.1? 105 ? 0.023 ? ? ?
1 1

式中,p 是型腔压力(MPa) ;E 是材料弹性模量(MPa) ;h=W,W 是影响变形 的最在尺寸,而 h=30mm; ? p 是模具刚度计算许用变形量。根据注射塑料品种。

? p =25 i2 =25* 0.918? m ? 22.95? m ? 0.023mm
式中, i2 ? 0.45 ? 30 ? 0.001? 30?m ? 0.918?m 。 凹模侧壁是采用嵌件,为结构紧凑,这里凹模嵌件单边厚选 15mm。由于型腔采 用直线、对称结构布置,故两个型腔之间壁厚满足结构设计就可以了。型腔与模具周 边的距离由模板的外形尺寸来确定,根据估算模板平面尺寸选用 400mm ? 450mm, 它比型腔布置的尺寸大的多,所以完全满足强度和刚度要求。 (2) 动模垫板厚度的计算 动模垫板厚度和反选模架的两个垫块之间的跨度有关,根据前面的型腔布置, 模架应选在 400mm ?450mm 这个范围之内,垫块之间的跨度大约为 200mm—40mm —40mm—40mm=120mm。那么,根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力就可以计算 得到动模垫板的厚度,即
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1 pA 1 35 ? 8831.25 3 ) 3 ? 0.54 ?120 ? ( ) mm ? 32.79mm EL1? P 2.1?105 ? 355 ? 0.032

T ? 0.54L(

式中,

?p

是动模垫板刚度计算许用变形量,
1

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; L 是两个垫块之间的 L 距离,约 120mm; 1 是动模垫板的长度,取 355mm;A 是两个型芯投影到动模垫板 上的面积。 单件型芯所受压力的面积为
A1 ?

? p ? 25i2 ? 25 ? (0.45 ?120 5 ? 0.001 ?120) mm ? 25 ? 0.00129 mm ? 0.032 mm

?
4

2 2 2 D ?0 . 7 8 5 ? 7 m 5m ?

2 4415. m 6m 25

两个型芯的面积 2 A?2 ?A 25 m 1 ?8 8 3 1 . m 对于此动模垫板计算尺寸想对于小型模具来说还可以再小一些,可以增加 2 根 支承柱来进行支撑,帮可以近似得到动模垫板厚度
1 4 ? 1 ?3 Tn ? ? T ? ( ) 3 ? 32.79 ? 13mm ? 2 ? n ?1 ? 故动模垫板可按照标准厚度取 32mm。 8 、模架的确定 根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺 寸 115mm ?271mm,又考虑凹模最小壁厚,导柱、导套的布置等,再同时参考资料 中小型标准模架的选型经验公式,可确定选用模架序号为(W ?L=400mm ?450mm) , 模架结构为 futaba_s 中 SA-Type 型。 8.1、 各模板尺寸的确定 1)A 板尺寸。A 板是定模型腔板,塑件高度为 40mm,凹模嵌件深度 35mm,又 考虑在模板上还要开设冷却水道,还需要留出足够的距离,故 A 板厚度取 50mm。 2)B 板尺寸。B 板是型芯固定板,按模架标准板厚取 32mm。 3)C 板(垫块)尺寸。垫块=推出=(35+20+15+5~10)mm=75~80mm,初步选 定 C 为 80mm。 经上述尺寸的计算,模架尺寸已经确定为模架序号 futaba_s 中 SA-Type,板面为 400mm ? 450mm ,模架结构形式为 A4 型的标准模架。其外形尺寸:宽 ? 长 ? 高 =400mm ?450mm ?264mm,如图 7-6 所示。
4

8.2 模架的制作 (1)新建一个 EMX 项目,修改项目名称为 duangai,如图 7-1 所示。



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图 7-1 (2)添加组件,将模具元件 duangai.asm 添加到 EMX 中,如图 7-2 所示。将组件缺省放置 EMX 中,如图 7-3 所示。

图 7-2



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图 7-3 (3)模架的定义,选择 futaba_s 中 SA-Type 组件,如图 7-5 所示。

图 7-4 模架的定义



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图 7-5 模架定义后

(4)定义好模架各项数据,自动生成模架,如图 7-6 所示。

图 7-6 模架生成



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图 7-7 模架装配图

9 . 排气槽的设计 该塑件由于彩侧浇口进料,熔体经塑件下方的台阶及中间的肋板充满开腔,顶部 有一个 ? 12mm 小型芯,其配合间隙可作为气体排出的方式,不会在顶部产生憋气的 现象。同时,底面的气体会沿着推杆的配合间隙。分型面和型芯与脱模板之间的间隙 向外排出。 10、 脱模推出机构的设计 10.1、 推出方式的确定 本塑件圆周采用脱模板、中心彩推杆的综合推出方式。脱模板推出时为了减小脱 模板与型芯的摩擦,设计中在用脱模板与型芯之间留出 0.2mm 的间隙,并采用锥面 配合,可以防脱模板因偏心而产生溢料,同时避免了脱模板与型芯产生摩擦。 10.2、 脱模力的计算 ?1 (1)圆柱大型芯脱模力 因为 ? ? r ? 37.5 ? 12.5 ? 10 r m i n ,所以,此处视为 t 3 薄壁圆筒塑件,脱模力为
F1 ? 2? E S Lc o? s (? f ( 1? ? K )2
?

t ?a n ) ?0 . 1 A
0 .?3 ? ?1 0. ?0 5 ? 5 ? ?0 ? c o s 1? ? 0 . 4 5 t a n 1 2 ?0 . 1? 3 . 1 ? 4 3 7 .?5 0.45 sin1 ? cos1 3?0

3 2? 3 . 1? 4 ? 3 1? .8 1 ?0

?1 ?

?3

3 N5 3 5 . 2

r 6 (2)成型塑件内部圆筒型芯的脱模力计算 因为 ? ? ? ? 2 ? 10 ,所以,此处视 t 3 为厚壁圆筒塑件,同时,由于该塑件的内孔是通孔,所以,脱模时不存在真空压力, 可得脱模力为



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F2 ?
?

2? ESL ? f ? tan ? ? ?1 ? ? ? K1 ? K 2
3 2 ? 3 . 1?4 ? 6 ? 1.8 ?10 0 ?. 0? 055 ? 40 (0.45 tan1 ) N ? 4131.4 N 1 2 ? ? 2?( ) ? ? 2 ?1 ? 0.3 ? ? (1 ? 0.45sin1 cos1 ) 1 ? (cos1 ) 2 ? 2 ? ( )(cos1 ) ? ? 2 ?

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对天塑件的四个肋板,由于是奥径向布置,冷却收缩是径向收缩,所以对型芯 的箍紧力不是太大,主要是粘模力,可心按计算脱模力乘以一个不太在的系数,此处 考虑为 1.2. 10.3、校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 (1)推出面积 ? 2 ? 2 2 2 2 2
A1 ? 4 ( D ? d )?

4 (2)推出应力
??

A2 ?

?

4

(85 ?

7 5mm . 4 )?

1 mm 208.8
2 1 mm 41.3

2 2 (D 1 ?d 1 )?

?
4

2 (1 8 ?

12 mm 2 ) ?2

Qs
合格

1.2F 1.2( F1 ? F2 ) 1.2 ? (3535.2 ? 4131.4) ? ? MPa ? 6.81MPa ? 53MPa A A1 ? A2 1208.8 ? 141.3

11 . 冷却系统的设计 冷却系统的计算很麻烦,在此中进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、 辐射以及与注射机接触散发的热量, 按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等 于冷却水所带走的热量。 11.1、冷却介质 ABS 属中等黏度材料,其成型温度及模具温度分别为 200? C 和 50~80?C。所以, 模具温度初步选定为 50° C,用常温水对模具进行冷却。 11.2、冷却系统的简单计算 (1)单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W 1) 塑料制品的体积 V ? V主 ? V分 ? nV塑 ? (1.12+1.1+2 ? 47.755)cm 3 ? 97.73cm3 2) 塑料制品的质量 m ? V? ?9 7 . 7 3 ? 1 .g 02 ?
99 g .? 68 0 k.g 0997

3) 塑件壁厚为 3mm,可以查表 4-34 得 t冷 =20.4。取注射时间 t注 =1.6s,脱模时

t (1.6+20.4+8)s=30s 间 脱 =8s,则注射周期: t ? t注 ? t冷 ? t脱 ? 。由此得每小时注射次数: N=(3600/30)次=120 次 4) 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量: W=Nm=120*0.0997kg/h=11.96kg/h。 (2)确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 Qs 查表 4-35 直接可知 ABS 的 单位热流量 Qs 的值的范围在(310~400)kj/kg 之间,故可取 Qs =370KJ/kg。
(3) 计算冷却水的体积流量 pv 设冷却水道入水口的水温为 ?2 =24° C,出水口 3 的水温为 ?1 =25? C,取水的密度 ? ? 1000kg / m ,水的比热容 C=4.187KJ/(kg*° C) 。 则根据公式可得:
qv ? WQs 11.96 ? 370 ? m3 / min ? 0.00587m3 / min 60? c(?1 ? ?2 ) 60 ?1000 ? 4.187 ? (25 ? 22)



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3 (4) 确定冷却水路的直径 d 当 qv ? 0.00587m / min 时, 查表 4-30 可知, 为了使 冷却水处于湍流状态,取模具冷却水孔的直径 d=0.01m。 (5) 冷却水在管内的流速 ?

??
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4qv 4 ? 0.00587 ? m / s ? 1.247m / s 2 60 ? ? d 60 ? 3.14 ? 0.012

(6) 求冷却管壁与水交界面的膜传热系数 h 4-31 可得 f=0.67,则有:
h? 4.187 f ( ? v)0.8 4.187 ? 6.7 ? ?1000 ?1.247 ? ? d 0.2 0.010.2
0.8

因为平均水温为 23.5? C,查表

kJ / (m2 h C ) ? 2.1?104 kJ / (m2 h C)

(7) 计算冷却水通道的导热总面积 A
A? WQS ? h ? 11.96 ? 370 m2 ? 0.00795m2 22 ? 25 ? ? 2.1?104 ? ?50 ? 2 ? ? ?

(8) 计算模具所需冷却水管的总长度 L
L? A 0.00795 ? m ? 0.22m 3 ? 23 m 3 ? d 3 . 1? 4 0.01
x? L 223 ? 根 ? 1.1根 l 200

(9) 冷却水路的根数 x 设每条水路和长度为 l=200mm,则冷却水路的根数为 由上述计算可以看出,一条冷却水道对对于模具来说显然是不合适的,因此应 根据具体情况加以修改。为了提高生产效率,凹模和型芯都 应得到充分的冷却。 11.3、凹模嵌件和型芯冷却水道的设置 型芯的冷却系统的计算与凹模冷却系统的计算方法基本上是一样的, 因此不再重 复。尤其需要指出的是大型芯和小型芯的冷却方式。由于塑件上有四条肋板,大型芯 设计时要在型芯上开四条槽,同时考虑推杆要通过大型芯推出塑件的轮毂部分,因此 给冷却系统带来了难度。设计时在大型芯的下部采用简单冷却水道。凹模嵌件拟采用 两条冷却水道进行冷却。 12、导向与定位结构的设计 注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按 作用分为模个定位和模内定位。 模外定位是通过定位圈使模具的浇口能与注射机喷嘴 精确定位;而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动、定模 之间的精密定位。本模具所成型的塑件比较简单,模具定位精度要求不是很高,因此 可采用模架本身所带的定位结构。



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在为期数周的毕业设计即将结束了,在此我要特别感谢指导老师,整个毕业设计 中,他给予了我很多的帮助,使我能够顺利的完成整个毕业设计。 毕业设计对于我们大学生来讲是一个很重要的环节。在设计的过程中,我们会去
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一些公司或单位实习,它让我将理论与实际相结合,从真正的意义上讲,将为我们以 后走向社会,打下良好的基础;使我们更能适应这个竞争相当激烈的社会。在这次毕 业设计课题中我选了模具设计,对我来说是一次很好的学习机会,因为之前是没有接 触到模具这方面的有关知识,所以它增强了我的知识面和拓展了我的视野。让我学到 了我在课本上我没有学到的知识;与此同时,它也是对以前知识的复习和巩固。只有 在运用中才能让自己的知识水平得到提高于道问题和困难就请教老师或是与其他同 学讨论查资料等方法来解决难题。 当然,由于我们之前没有接触过模具专业知识,所以在设计的开始几周我感到是 茫然无序的,后来在与老师沟通和请教后,我才开始理通思路,学会运用已掌握的知 识去进行创新设计,学会去思考问题、分析问题、解决问题,在这次设计中让我受益 最大的是学会了如何将理论与实际结合起来,如何去面对人生的这个重大的转折。它 为我在以后的工作或学习中留下了好的借鉴方法和经验。 俗话说:学无止境。无论是继续深造还是工作,都需要不断的学习,不断的提升 自己的实力,这样才能在这个竞争激烈的社会立于不败之地。通过本次设计我了解了 很多的东西,心理也有了一些想法,也认清了方向。现在感觉自己就像大海里的一枚 针,要学习的东西简直是太多了。但是我有信心,把它们学好,我会不断的努力。 最后,我再次感谢张老师的教导,他的求学精神和治学态度更值得我去学习。他 让我明白设计是一个很严肃的工作,需要耐心、恒心和负责任的态度,在以后完全走 上工作岗位更应该如此,才能立于不败之地。



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参考文献

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[3]曹宏深,赵仲治.塑料成型工艺与模具设计.北京:机械工业出版社。1998 [4]屈华昌,伍建国.塑料模设计.北京:机械工业出版社,1993 [5]李德群.塑料成型工艺及模具设计.北京:机械工业出版社,1993 [6]李秦蕊.塑料模设计.西安:西北工业大学出版社,1988 [7]陈嘉真.塑料成型工艺及模具设计.北京:机械工业出版社,1994 [8]王贵恒.高分子材料成型加工原理.北京:化学工业出版社,1982 [9]张承琦.塑料成型工艺学.’北京:轻工业出版社,1983 [10]冯炳尧.模具设计与制造简明手册.上海:上海科技出版社,1985 [11]手册编写组.塑料模设计手册.北京:机械工业出版社,1982 [12]机械制造装配工艺设计与装配 capp [13]张继东 cimabron 6.0 模具设计 [14]毛谦德 李振清 [15]洪慎章 袖珍机械设计手册 出 版 社:机械工业出版社 出版社:机械工业出版社 出版社:机械工业出版社 出版社:机械工业出版社

实用挤塑成型及模具设计

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