毕业设计（论文）-热水瓶盖注射模设计.doc

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1、1 摘 要 塑料注射（塑）模具 : 它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普 遍的一种成型模具，塑料注射成型模具对应的加工设备是塑料注射成型机，塑 料首先在注射机底加热料筒内受热熔融，然后在注射机的螺杆或柱塞推动下， 经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料冷却硬化成型，脱模得到 制品。其结构通常由成型部件、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、 排气系统、支撑部件等部分组成。制造材料通常采用塑料模具钢模块，常用的 材质主要为碳素结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢等。注射成型加工 方式通常只适用于热塑性塑料品种的制品生产，用注射成型工艺生产的塑料制 品十分广泛，从生活日用品到各类复

2、杂的机械、电器、交通工具零件等都是用 注射模具成型的，它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。 关键词：塑料；注塑；模具 ABSTRACT 2 Plastic injection (plastic) molds: it is thermoplastic plastic parts in the production of the most universal of a mold, plastic injection molding die corresponding plastics processing equipment is Injection Molding Machine, pla

3、stic injection machine in the first heat at the end of the heating Liaotong Melt, and then the injection of plunger with a screw or promotion, the injection nozzles and die-casting system into the mold cavity, plastic molding cooling sclerosis, Stripping get products. The structure is usually formin

4、g parts, casting, direction components, introduced institutions, regulated system, exhaust system, with support components such as components. The material commonly used plastic mold steel modules, the material used mainly carbon structural steel, carbon tool steel, alloy tool steel, high-speed stee

5、l. Injection Molding processing usually apply only to thermoplastics production of varieties of products, with production of injection molding of plastic products is very wide, from the daily necessities of life to all kinds of complicated machinery, electrical appliances, transport and other parts

6、are used injection molding die, It is the production of plastic products the most widely applied a method of processing. Keywords: plastic; injection;mold 3 目目 录录 1 1 前前 言言2 2 1.1 模具工业在国民经济中的地位 .2 1.2 我国模具技术的现状及发展趋势 .3 2 2 塑件的分析塑件的分析5 5 2.1 注射成型原理 .6 2.2 塑件的使用要求 .6 2.3 塑件的材料选择及材料的介绍 .6 2.4 ABS 的注射工艺

7、参数7 2.5 塑件的形状尺寸 .8 3 3 型腔数目的确定及排布型腔数目的确定及排布8 8 3.1 型腔数目的确定 .9 3.2 多型腔的排列 10 4 4 分型面的选择分型面的选择1111 4.1 分型面的选择 11 5 5 浇注系统的设计浇注系统的设计1313 5.1 必须遵循以下原则 13 5.2 浇注系统的组成 14 5.3 浇注系统设计 14 4 6 6 注射机的型号和规格注射机的型号和规格1414 6.1 注射机的选择 15 7 7 成型零部件的结构设计和工作尺寸计算成型零部件的结构设计和工作尺寸计算1515 7.1 产生偏差的原因 16 7.2 成型零件的强度、刚度计算 17

8、8 8 导柱导向机构的设计导柱导向机构的设计1818 8.1 导柱导向机构的作用 19 8.2 导柱导套的选择 19 9 9 推出机构的设计推出机构的设计2020 9.1 推出机构的组成 21 9.2 设计原则 21 9.3 脱模力的计算 21 1010 温控系统设计温控系统设计2222 1111 注射机的校核注射机的校核2323 11.1 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核 .23 11.1.1 模具厚度校核 .23 11.1.2 开模行程校核 .24 1212 设计小结设计小结2424 1313 参考文献参考文献2424 致致 谢谢2525 5 1 前 言 1 1、1 1 模具工业在国民

9、经济中的地位模具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或 液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质 量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技 术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上 决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业， 正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策 要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个

10、组成部分，又是高新技术产业化的重要领 域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益 成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090的产品 的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模 具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一 市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一， 汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点， 已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达

11、几千副，价值上亿元。为了适应市场的需 求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量 位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型，1000 多个型 号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生 6 产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业， 如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞 士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低， 只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具

12、加工质量，缩短生产周期，沟通 外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水 平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 1 1、2 2 我国模具技术的现状及发展趋势我国模具技术的现状及发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来， 并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来， 我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。 许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进 步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技 术的研究与开发。模

13、具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要 原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展， 成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，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 48“（约 122CM）大屏幕彩电塑壳 注射模具，6.5KG 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等 塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮 模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工 和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著 进步；在

14、提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无 论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各 类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不 小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小 与国际先进水平的距离。 （1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速 发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密 化。 7 （2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期， 降低模具制造成本而且能提

15、高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将 日渐广泛。 （3）推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一 个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向， 可显著地提高模具设计制造水平。 （4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不 断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高 速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 2 塑件的分析 2.12.1 注射成型原理注射成型原理 在注射成型时，塑料要经过三个阶段的转换：一是塑料未进入料筒前的

16、颗 粒状态；二是塑料在料筒中的塑化流动的熔融状态；三是塑料通过注射浇注系 统的冲模流动及冷却定型。 在每个阶段中：（1）塑料有自身的物性参数和本构关系（固有特性、内因） ；（2）一定量的塑料聚集在一起形成一个宏观结构；（3）塑料宏观结构周围 的非塑料本身的结构（如注射模、注射机等）就是塑料的几何边界；（4）塑料 要受到来自外界或其内部的各种力，包括机械力（如：压力、剪切力、摩擦力 等） 、物理力（如：热、结晶、相变等物理变化力） 、化学力（如：热分解等化 学变化力） 。 在第一个阶段中，塑料在未进入料筒前的流动，属于颗粒流，主要是塑料 8 受到机械力等的作用而产生的塑料颗粒运动。即加料计量阶段

17、。 在第二个阶段中，塑料在料筒和剪切热的作用下，发生塑化熔融而在料筒中流 动，这种在料筒内每一部位的流动状态基本保持恒定，属于稳定流动。第三个 阶段是塑料最终成型的关键所在，塑料通过注射模浇注系统的冲模流动在模腔 内各点的流动状态不能保持恒定，属于非稳定流动。模具型腔压力周期分为冲 模、补料、倒流和浇口封闭后的冷却阶段。熔融塑料在冲模过程中的压力损失 随着流动长度的增加而增大，流道和型腔长度愈长，压力损失愈大；随流道及 型腔断面尺寸的减少而增大；随熔融塑料的表现粘度的增大而增大。 2.22.2 塑件的使用要求塑件的使用要求 耐用，耐磨，可以承受较大的冲击力，不易摔坏；好看，有光泽表面较光 滑；

18、化学性质稳定，可以耐高温（一般低于 100oC） ，耐化学腐蚀。 2.32.3 塑件的材料选择及材料的介绍塑件的材料选择及材料的介绍 （1）名称 ABS 中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。 （2）基本特性： 无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，密度在 1.021.05g/cm3, 其收缩率为 0.30.8%。ABS 吸湿性很强，成型前需要充分干燥，要求含水量小 于 0.3%。流动性一般，溢料间隙约在 0.04mm。ABS 有极好的抗冲击强度，且在 低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油

19、性、 耐水性、化学稳定性和电气性能。 成型特点： ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大； 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的 成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温 度可控制在 5060oC，要求塑件光泽和耐热时，应控制在 6080 oC。 主要技术指标： 比重：1.021.16g/cm3。 9 比容：0.860.98cm3/g。 吸水性：0.20.4% (24h)。 熔点：130160oC。 热变形温度：4.6105Pa- 130160oC。 18.5105Pa- 90108oC。 抗拉屈服强度(1

20、05Pa): 500 拉伸强度模量：1.8104 Mpa 弯曲强度：800105Pa 2.42.4 ABSABS 的注射工艺参数的注射工艺参数 注射机类型： 螺杆式 螺杆转速： 3060 r/min 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度： 190200oC 料筒温度： 前 200210oC 中 210230oC 后 180200oC 模温： 5080oC 注射压力： 70120Mpa 保压力： 5070Mpa 注射时间(s)： 35 保压时间(s)： 1530 冷却时间(s)： 1530 成型周期(s)： 4070 2.52.5 塑件的形状尺寸塑件的形状尺寸 塑件图如下页所示： 塑件的工作条件对精度要

21、求较低，根据 ABS 的性能可选择其塑件的精度等 级为 5 级精度（查阅塑料成型工艺与模具设计P66表 3-8） 。其密度为 1.01.1g.cm3 10 经计算得塑件的底面积为：S塑=530.66mm2 得塑件的体积为：V塑=1.351cm3 塑件的质量为：W塑 =V塑r r塑= =1.5(g)。 图 2.1 塑件图 3 型腔数目的确定及排布 3.13.1 型腔数目的确定型腔数目的确定 为了使模具与注塑机的生产能力相匹配,提高生产效率和经济性,并保证塑 件精度,模具设计时应确定型腔数目.常用方法有四种: （1）根据经济性确定型腔数目 根据总成型加工费用最小的原则,并忽略准备时间和试生产原材料

22、费用,仅 考虑模具加工费和塑件成型加工费. 设型腔数目为 n,制品总件数为 N,每一个型腔所需的模具费用为 C,与型 1 腔无关的模具费用为 C , 每小时注射成型的加工费用为 y(元/h),成型周期为 0 t(min),则: 模具费用为: (元) 01 CnCXm 注射成型费用为: =N (元) s X n yt 60 11 总成型加工费用为: , 即; sm XXX X= N + n yt 60 01 CnC 为使总的成型加工费用最小, 即令=0, dn dx 则有 N( )(-)+ =0 60 yt 2 1 n 1 C 所以 n= (2.1) 1 60c Nyt （2）根据注塑机的额定锁

23、模力确定型腔数目 当成型大型平板制件时,常用这种方法.设注射机的额定锁模力为 F(N),型 腔内塑料熔体的平均压力为 p (MPa),单个制品在分型面上的投影面积为 m A (mm )，浇注系统在分型面上的投影面积为 A (mm ),则: 1 2 2 2 (n A + A ) pF 即: 12m n (2.2) 1 2 W ApF m （3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目 设注射机的最大注射量为 G(g),单个制品的质量为 W1(g), 浇注系统的质量 为 W2(g),则型腔的数目为: n (2.3) 1 2 8 . 0 W WG 若将质量(除以密度的)用体积表示,(4-3)式也可以用。

24、（4）根据制品精度确定型腔数目 根据经验,在模具中每加工一个型腔,制品尺寸精度要降低 4%。设模具中的 型腔数目为 n,制品的基本尺寸为 L（mm）,塑件的尺寸公差为，单型腔模具 注塑生产时可能产生的尺寸误差为 , (聚甲醛为,尼龙为 66% S %2 . 0 ,聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS 等非结晶型塑料为)则有塑件尺寸精%3 . 0%05 . 0 度的表达式为: L +（N-1）L4% s s 简化后可得型腔数目为: n-24 （2.4） L s 2500 对于高精度制品,由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀一致,故通 常推荐型腔数目不超过 4 个. 从塑件的生产效率和成本考虑，而且在生

25、产批量较大时，精度要求一般， 12 暂时设型腔数目为 4，这样好平衡式排列，以保证各型腔平衡进料，因此采用 一模四腔的模具来加工。 3.23.2 多型腔的排列多型腔的排列 多型腔在模板上排列形式通常有圆形、H 形、直线形及复合形等，在设计 时应注意以下几点： （1）尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。 （2）型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生 溢料现象。 （3）尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。 综上所述，本设计采用的排列方式如图 3.1 所示： 图 3.1 型腔数目及排布图 13 4 分型面的选择 4.14.1 分型面的选择分型面的选择 分型

26、面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口 形式等有关。 1、便于塑件脱模 (1)在开模时尽量使塑件留在动模内。 (2)应有利于侧面分型和抽芯。 (3)应合理安排塑件在型腔中的方位。 2、分型面的数量和形状 通常只采用一个与注射机开模运动方向相垂直的方向，特殊情况下采用一 个以上的分型面或其他形状的分型面。确定分型面形状时应以模具制造及脱模 方便的原则。 3、型腔方位的确定 在决定型腔在模具内的方位时，分型面的选择应尽量防止孔或侧凹，以免 采用较复杂的模具结构。 4、确保塑件质量 分型面应不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响外观质量；将塑件要求 同轴度的部分放到分型面的同一侧

27、，以确保塑件的同轴度；要考虑脱模斜度造 成塑件大、小端的尺寸差异要求等 5、有利于塑件的脱模 由于模具脱模机构通常只设在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模 后塑件留在动模一侧。这对于自动化生产使用的模具尤其显得重要。 6. 考虑侧向轴拔距 一般机械式抽芯机构的侧向拔距都较小，因此选择分型面时应将抽芯或分型 距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，而将短抽拔距做为侧向分型或抽 芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。 7. 锁紧模具的要求 侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的 14 方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面。 8. 有

28、利于排气 当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设在塑料熔体的末端，以利于排 气。 9. 模具零件易于加工选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小 机械加工的困难。 图 4.1 分型面图 15 5 浇注系统的设计 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通 道，或是在此通道内冷凝的固体塑料。浇注系统一般可分为普通浇注系统和无 流道浇注系统两类。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部 分组成。本设计采用普通浇注系统。 浇注系统设计原则：浇注系统设计是指注射模设计的一个重要环节，它对 注射成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，

29、设计时 5.15.1 必须遵循以下原则必须遵循以下原则 (1)结合型腔布局考虑，应考虑以下三点： a.尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道。 b.型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载产生溢料现象。 c.型腔排列要尽可能紧凑，以减少模具外形尺寸。 (2)热量及压力损失要小，为此浇注系统流程要尽量短，断面尺寸尽可能大， 尽量减少弯折，表面粗糙度要底。 (3)确保均衡进料 尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及 角落，即分道尽可能采用平衡式布置。 (4)塑料耗量要少 在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量要小， 以减少塑料的耗量。 (5)消除冷料 浇注系统应能捕集温度

30、较低的“冷料” ，防止其进入型腔， 影响塑件的质量。 (6)排气良好 浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型 腔的气体能顺利排出。 (7)防止塑件出现缺陷 避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残 余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成 型不良现象。 16 (8)塑件外观质量 根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方 便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用。 (9)生产效率 尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成形周期短，效率高。 (10)塑料熔体流体特性 大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，以充分利用。 5.25.2 浇注系统的组成浇注系统的组成

31、 普通流道浇注系统一般由主流道，分流道，浇口和冷料穴等四部分组成。 5.35.3 浇注系统设计浇注系统设计 为使塑件去掉浇口方便，并结合物料特性，以及塑件的形状，以采用点浇 口为宜。 图 5.1 浇注系统图 其质量约为：W浇=V浇r r塑=78g。塑件的截面厚度较小，不适合采用推杆推出， 而采用推件板推出较为合适。因而不宜开设冷料穴，所以拉料杆采用球扣形式。 不影响塑件外观质量，依据上述分型面，分流道宜采用圆形截面，在定模固定 板上采用浇口套。 17 6 注射机的型号和规格 6.16.1 注射机的选择注射机的选择 由于采用的是一模四腔的方案，则需计算整个的塑件体积，由经验取废料 值为整个塑件质

32、量的 15% 根据塑件的外形尺寸和质量等决定影响因素，初步取值如下： d=4mm D=8mm R=15mm t=4mm r=2mm l=4550mm L=4050mm 初步估算浇注系统的体积，V浇=67cm3。 S=(nW塑+ W浇) /0.8=1617g。 所以，选择用注射机型号为：XS-Z-30。 注射机的技术规格： 型 号 ： XS-Z-30 额定注射量(cm3)： 30g 螺杆直径 (mm): 28 注射压力 (MPa): 119 注射行程（mm）： 130 注射时间（s） : 0.7 注射方式 ： 柱塞式 合模力 kN : 250 最大注射面积（cm2）： 90 最大开（合）模行程（

33、mm）： 160 模具最大厚度（mm）： 180 18 模具最小厚度（mm）： 60 模板最大距离（mm）: 340 最大开模行程（mm）： 160 喷嘴圆弧（mm）： SR12 喷嘴孔径（mm）： 7 成型零部件的结构设计和工作尺寸计算 7.17.1 产生偏差的原因产生偏差的原因 (1)塑料的成型收缩 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：预定收缩率（设计算成型零部 件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩 率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。 s=(Smax-Smin)制品尺寸 s 成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。 Smax、Smin 分别是制品的最大收

34、缩率和最小收缩率。 (2)成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。 (3)成型零部件的磨损 本产品为抗冲制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最 大值和最小值分别取.8%和.3。此产品采用 4 级精度，属于一般精度制品。 因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数 x 取值可 在 0.50.75 的范围之间 凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可 达到 ITIT级，综合参考，相关计算具体如下： 19 (Lm3 )0+z = (1+ s )LS3 - 0.50+z = (1+0.5%)27- 0.50.240 +0.

35、24/4 =27.020 +0.06mm (lm2 )0+z = (1+ s )LS2 - 0.50+z = (1+0.5%)22- 0.50.220 +0.22/4 =220 +0.055mm (lm1)0-z =(1+s )LS1+0.50-z = (1+0.5%)19+0.50.220-0.22/4 = 19.210-0.055 mm (Hm2) 0+z = (1+ s )HS2-0.5 0+z = (1+0.5%)2-0.50.120+0.12/4 =1.950+0.03mm (hm3) 0+z = (1+ s )HS3-0.5 0+z = (1+0.5%)3-0.50.120+0.1

36、2/4 =2.940+0.03mm (srm)0-z =(1+s ) +0.50-z = (1+0.5%)30+0.50.240-0.24/4 = 30.130-0.06 mm (SRM) 0+z = (1+s )SRS-0.5 0+z = (1+0.5%)30-0.50.240+0.24/4 =29.900+0.06mm 20 (Hm) 0+z = (1+s )HS-0.5 0+z = (1+0.5%)2-0.50.120+0.12/4 =1.940+0.03mm 7.27.2 成型零件的强度、刚度计算成型零件的强度、刚度计算 注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和

37、 脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破 坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处 出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法 达到技术质量要求。因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和较 核是必不可少的。 一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但 凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行 强度校核。 因在设计时采用的是整体式圆形型腔。因此，计算参考公式如下: 侧壁： 按强度计算： 按刚度计算： 底部：按强度计算: 按刚度计算： 凸模、型芯计算公式：

38、按刚度计算： 由公式分别计算出相应的值为： ) 1 2 ( mp p c p rt )1 )1( )1( ( u rP E u rP E rt m p m p c p m h rrP t 4 3 3 4 1758.0 p m h E rP t 3 4 p m E LP r 21 按强度计算得：tc=4.93mm th=4.38mm r=8.52mm 按刚度计算得：tc=0.93mm th=1.91mm r=3.97mm 参数符号的意义和单位： Pm 模腔压力（MPa）取值范围 5070； E 材料的弹性模量（MPa）查得 2.06105； 材料的许用应力（MPa）查得 176.5； u 材料的

39、泊松比 查表得 0.025； 成型零部件的许用变形量（mm）查得 0.05； 采用材料为 3Gr2W8V，硬度55HRC。 8 导柱导向机构的设计 导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。 8.18.1 导柱导向机构的作用导柱导向机构的作用 (1)、定位件用：模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的 状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。 (2)、导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确 闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 (3)、承受一定的侧向压力。 8.28.2 导柱导套的选择导柱导套的选择 导向机构的作用

40、是导向、定位以及承受一定的侧向压力，其主要形式有导 柱导向和锥面定位两种。 导向机构的主要形式：导柱导向和锥面导向。 同时在设计导柱和导套时还应注意以下几点： p p 22 （1）导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足 够的距离，以保证模具的强度。 （2）导柱的长度应比型芯（凸模）端面的高度高出 68mm。 （3）导柱和导套应有足够的耐磨度和强度，常采用 20#低碳钢经渗碳 0.50.8mm，淬火 4855HRC，也可采用 T8A 碳素工具钢，经淬火处理。 （4）导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角。 （5）导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则

41、便于顺 利脱模取出塑件。 （6）一般导柱滑动部分的配合形式按 H8/f8,导柱和导套固定部分配合按 H7/k6，导套外径的配合按 H7/k6。 （7）除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间 设置导柱和导套。 （8）导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考标准模架数据选取 导柱结约形式及尺寸如下图： 图 8.1 其材料采用 45 钢经调质，表面淬火，低温回火，硬度为55HRC。导柱固 定部分表面粗糙度 Ra 为 08m，导向部分表面粗糙度 Ra 为 0.80.4m。具体 尺寸如上图所示。 布局形式如右图示： 为便于导套与导柱配合后工作 时的的排气，在定模固定板的开设通 气孔。

42、 23 图 8.2 9 推出机构的设计 9.19.1 推出机构的组成推出机构的组成 推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部 件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶 板导套以及推板紧固螺钉。 9.29.2 设计原则设计原则 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出， 完成模具脱模。 推出机构设计应遵循下述原则： 塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作， 1 致使模具结构简单。 防止塑件结构变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及所部 2 位，有针对性的选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻

43、力中心相重合。 由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推 3 出力应施于塑件刚性和强度最大部位，作用面积也尽可能大一些，以防塑件变 24 形或损坏。 力求良好的塑件外观，在选择顶相互位置时，应尽量设在塑件内部或对 4 塑件影响不大的部位。在采用推杆脱模时，尤其要注意这个问题 构合理可靠，脱模结构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易， 5 且有足够的强度和刚度。 依据以上脱模机构设计原则及模具自身特点（如多小型芯、形状复杂等） ， 设计成二级脱模机构，这样可使塑件不容易变形，损坏，且可自动卸下塑件。 9.39.3 脱模力的计算脱模力的计算 根据力平衡原理，列出平衡方程式

44、： Fx=0 Ft+Fbsin=Fcos Fb 塑件对型芯的包紧力； F 脱模时型芯所受的摩擦力； Ft 脱模力； 型芯的脱模斜度。 又： F=Fb 于是 Ft=Fb(cos-sin) 而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力之积，即：Fb=Ap 由此可得：Ft=Ap(cos-sin) 式中： 为塑料对钢的摩擦系数，约为 0.10.3； A 为塑件包容型芯的总面积； p 为塑件对型芯的单位面积上的包紧力，在一般情况下，模外冷却的 塑件 p 取 2.43.9107Pa;模内冷却的塑件 p 约取 0.81.2107Pa。 所以:经计算，A=379.94mm2 , 取 0.25,p 取 1107P

45、a,取 =45，。 Ft=379.9410-61107(0.25cos45-sin45) =900.04N. 因此，脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而 减小。由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、 塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等等，因此要考虑到 所有因素的影响较困难，而且也只能是个近似值。 25 10 温控系统设计 （1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。 （2）冷却水孔的数量约多，孔径约大，则对塑件的冷却效果约均匀。根据 经验，一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的 12 倍（常位 1215mm） ，

46、冷却水孔中心距约为水孔直径的 35 倍，水孔直径约为 812mm。 （3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却 水孔与型腔表面的距离应处处相等。当塑件壁厚不均匀时，壁厚处应强化冷却、 水孔应靠近型腔、距离要小，但也不应小于 10mm （4）浇口处加强冷却。一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越 远温度越低，因此要加强浇口处的冷却。即冷却水从浇口附近流入。 （5）因降低进水与出水的温差。如果进水与出水温差过大，将使模具的温 度分布不均匀，尤其对流程很长的大型塑件，料温越流越低，对于矩形模具， 通常沿模具宽度方向开设水孔，使进水与出水温差不大于 5。 （6）合理选择冷

47、却水道的形式。对于收缩大的塑件（如聚乙烯）应沿收缩 方向开设冷却水孔。对于不同形状的塑件，冷却水管的排列形式也有所不同， 根据不同的形式合理选择。 （7）合理确定冷却水管的接头的位置。为不影响操作，进出口水管接头通 常设在注射机背面的模具的同一侧。 26 （8）冷却系统的水道应尽量避免与模具上其它机构（如推杆孔、小型芯孔 等）发生干涉现象，设计时要通盘考虑。 （9）冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。 最好在进口和出口处分别打出标志，如“IN” （进口）和“OUT” （出口）等。 模具工作零件部分中，下模板零件比较多，不好设置冷却管道，上模板只 有凸模，浇口也在凸模中，

48、因此冷却管道就可设在上模板中。 11 注射机的校核 11.111.1 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核 注射成型时，塑件在模分型面的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数 值越大，需锁模力也就越大，若超过注射机的允许最大成型面积，则在成型过 程中会出现涨模溢料现象。因此有：塑件总的投影面积 nA 与浇注系统的投影面 1 积 A 之和要小于最大成型面积 A。 2 nA +A A 12 4x5.5*5.5*3.14+4x0.6x6=394.34mm29000mm2 满足要求应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的 投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力：（nA +A ）PFT=394.34*55 12 =21688.7N=21.68KN250KN 满足要求。 27 11.1.111.1.1