材料成型及控制工程毕业设计论文 支撑架外套注塑成型工艺及模具设计.doc 44页

'毕业设计（论文）题目：支撑架外套注塑成型工艺及模具设计学生：　黄长发指导老师：　林永南系别：　　材料科学与工程学院专业：材料成型及控制工程班级：材成0905　学号：16091055152013年6月 福建工程学院本科毕业设计(论文)作者承诺保证书本人郑重承诺：本篇毕业设计(论文)的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。学生签名：年　月　日福建工程学院本科毕业设计(论文)指导教师承诺保证书本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业设计(论文)的选题与内容进行了指导和审核，该同学的毕业设计（论文）中未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。指导教师签名：年　月　日 目录摘要IAbstractII1绪论11.1我国注塑模具的发展及发展趋势11.2注塑模具在国外的发展过程11.3本课题的指导思想22塑件设计及分析32.1塑件成型工艺分析32.1.1塑件的分析32.1.2ABS的性能分析32.1.3注射工艺参数53模具设计63.1拟定模具的结构形式63.1.1分型面位置的确定63.1.2型腔数目和排列方式的确定73.1.3注射机型号的确定73.2浇注系统的设计83.2.1浇口的确定83.2.2浇口位置的选择93.2.3主流道的设计113.2.4主流道浇口套的形式123.2.5校核主流道的剪切速率123.3成型零件的结构设计及计算133.3.1成型零件的结构设计133.3.2成型零件钢材到的选用143.3.3成型零件工作尺寸的计算143.3.4型腔壁厚、支撑板厚度的确定153.4模架的确定163.4.1各模板尺寸的确定173.4.2模架各尺寸的校核173.5排气槽的设计183.6脱模推出机构的设计183.6.1推出方法的确定183.6.2脱模力的计算183.6.3侧向分型机构的确定193.6.4滑块的定位装置选择193.6.5推杆的尺寸、数量以及布置193.7冷却系统的设计203.7.1冷却介质203.7.2冷却系统的简单计算203.8导向与定位结构的设计224模具总装图245总结27 致谢28参考文献29 支撑架外套注塑成型工艺及模具设计摘要本次课题设计的零件是支撑架外套。首先采用计算机辅助软件Pro/E进行零件的三维造型与注塑模具设计。对设计的零件进行结构和工艺分析，注塑模具设计成二板模具，一模一腔，直浇口，滑块抽芯机构。采用模流分析软件Moldflow对零件进行最佳浇口位置分析和充填+冷却+翘曲分析，根据分析结果对冷却系统和浇注系统进行调整和优化，注塑模具中的浇注系统和冷却系统也进行相应的调整［1］。模具出图环节将使用AutoCAD对装配图和零件图进行修整。最后的注塑模具浇注系统合理，流料能够完全充填型腔；冷却系统的冷却效果良好；制品翘曲程度达到合理的范围；模具整体结构合理。关键词：支撑架外套，注塑模具，工艺分析II CoatracksplasticinjectionmoldingprocessandmolddesignAbstractThistopicdesignofpartsiscoatracks.FirstusingcadsoftwarePro/Etopartsofthe3dmodellingandinjectionmolddesign.Structureandprocessanalysiswascarriedoutonthedesignofparts,injectionmolddesignintojuniormodules,onemoduleandonecavity,sprue,slideblockcore-pullingmechanism.Moldflowmoldflowanalysissoftwareusedforpartsforoptimalgatelocationanalysisandfilling+cooling+warpageanalysis,accordingtotheresultsoftheanalysisofthecoolingsystemandthegatingsystemtoadjustandoptimizetheinjectionmoldpouringandcoolingsystemsalsoperformtheadjustments.MoulddrawingpartwilluseAutoCADforfinishingassemblydrawingandpartdrawing.Thefinalplasticinjectionmouldgatingsystemisreasonable,theflowofmaterialtomoldfillingcompletely;Thecoolingsystemcoolingeffectisgood;Productswarpdegreeofreasonablerange;Moldstructureisreasonable.Keywords：Bracketjacket,injectionmolds,processanalysisII 1绪论1.1我国注塑模具的发展及发展趋势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引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%。经过半个世纪的发展，模具水平有了较大提高。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，虽然我国的模具行业发展迅速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。注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论依据并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。在塑料成型生产中，先进的模具设计、高质量的模具制造、优良的模具材料、合理的加工工艺和现代化的成型设备等是成型优质塑件的重要条件。一副好的注塑模具可以成型上百万次这与上述因素有很大的关系。1.2注塑模具在国外的发展过程（1）20世纪60年代，美、英、加拿大等国的学者开始了一系列有关塑料熔体在模腔内流动与冷却的基础研究，通过合理简化，完成了一维流动与冷却分析程序。（2）20世纪70年代完成了二维分析程序。29 （3）20世纪80年代开展了三维流动与冷却分析，并把研究扩展到保压分子取向以及翘曲预测等领域。（4）20世纪90年代后进行了流动、保压、冷却、应力分析的注塑工艺全过程的集成化研究，为开发实用型的注塑模分析软件奠定了基础［2］。目前，发达国家的塑料流变学、几何造型技术、数控加工及计算机技术的突飞猛进，为注塑模CAD/CAE/CAM系统的开发创造了极为有利的条件。世界各国投人大量的人力、物力来研究和开发CAD/CAE/CAM技术，使得这种技术从理论研究到实际应用方面都取得了质的飞跃。但注塑模的商品化软件在功能和精度上还有待于进―步发展。今后的研究和发展工作主要在于精度的数字化技术，如要完善注塑模CAE软件对注塑全过程的模拟，对复杂形状的产品进行数据采集，且采集速度要快而精确，并直接建立线框模型。另一个就是实现模具加工的全自动化；还有，就是要通过信息网络实现技术价值、技术服务和技术转让，从而显示先进信息传输工具的优越性。总之,注塑模CAD/CAE/CAM的生产组织方式，是一套完整的、科学的、现代化的模具生产组织方式，整个生产过程环环相扣，上下照应，充分体现了整个生产组织上的科学严密性。这种生产方式从根本上杜绝了常规模具生产组织方式的种种弊病，从生产组织系统上保证了注塑模的生产质量。1.3本课题的指导思想近年来随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速增长，高效率、自动化、大型、微型、高寿命的模具在整个模具产量中所占有的比重越来越大。模具技术的水平在很大程度上反映了整个国民经济中的发展程度。在模具设计中对工艺的研究越来越深入，模具设计已由经验设计阶段逐渐向理论计算方面发展。大量地采用各种高效率的模具结构。使模板、导柱等通用零件标准化、商品化以适应大规模的批量生产塑件成型模具。本文着重从产品的生产工艺分析角度出发，满足产品的成型特点。保证所设计产品的模具使用寿命和降低成本的理念进行支撑架外套塑料件的模具设计。对支撑架外套注射成型问题进行研究设计合理的模具结构［3］。29 2塑件设计及分析2.1塑件成型工艺分析2.1.1塑件的分析（1）外形尺寸该塑件的壁厚为2mm，塑件的外形尺寸相对较小，塑料熔体流程适中，适合于注射成型。如图1所示。（2）精度等级每个尺寸的公差不一样，有的属于一般，有的是高精度的。本制件为注明公差，所以统一按一般精度计算。（3）脱模斜度ABS属于无定型塑料，成型收缩率较小，结合制件的实际情况，选择脱模斜度为1°。图1制件图2.1.2ABS的性能分析29 ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物。因此ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工型和染色性［4］。ABS外观为粒状或粉状，呈浅象牙色不透明但成型的塑料油较好的光泽。它无毒、无味、易燃烧、无自熄性。密度为1.08～1.23/gcm。ABS具有较高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、耐热性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电器性能［5］。ABS有一定的硬度和一定尺寸稳定性，易于成型加工且易着色。ABS几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响溶于酮、醛、酯、氯代烃中，不溶于大部分醇类及烃类溶剂但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起盈利开裂。此外ABS的热稳定性差，热变形温度为93℃脆化温度为-27℃使用的温度范围为-40℃～100℃。ABS是无定型聚合物，无明显熔点。熔融流动温度不太高，在160℃～190℃范围即具有充分流动性且热稳定性较好，在约高于285℃时才出现分解现象。因此，加工温度范围较宽。ABS熔体具有较明显的非牛顿性，提高成型压力可以使容易粘度明显下降。分析ABS塑料的性质、性能特点考虑到再成型过程中需要克服的因素以及材料成本问题。决定用ABS塑料作为支撑架塑料件的原材料。（1）ABS的成型工艺：塑料ABS也可以说是聚苯乙烯的改性，比HIPS有较高的抗冲击强度和更好的机械强度，具有良好的加工性能，可以使用注塑机、挤出机等塑料成型设备进行注塑、挤塑、吹塑、压延、层合、发泡、热成型，还可以焊接、涂覆、电镀和机械加工［6］。ABS的吸水性比较高，加工前需进行干燥处理，干燥温度为70~85℃，干燥时间为2~6h；ABS制品在加工中容易产生内应力，如应力太大，致使产品开裂，应进行退火处理，把制件放于70~80℃的热风循环干燥箱内2～4h，再冷却至室温即可［7］。29 （2）ABS的主要性能指标如表2-1所示表2-1ABS的主要性能密度/g.cm﹣³1.02～1.08屈服强度/MPa50体积比/cm³·g﹣¹0.86～0.98拉伸强度/MPa38吸水率（%））0.2～0.4拉伸弹性模量/MPa1.4×10³熔点/℃130～160抗弯强度/MPa80计算收缩率（%）0.4～0.7抗压强度/MPa53比热容/·（kg·℃）﹣¹1470弯曲弹性模量/MPa1.4×10³2.1.3注射工艺参数（1)注射机：螺杆式，螺杆转速为30r/min（2)预热：温度80-85℃时间2-3s（3)料筒温度（℃）：前段150-170中断165-180后段180-200（4)喷嘴温度（℃）：1700-1800（5)模具温度（℃）：50-80（6)注射压力（MPa）:60-100（7)成型时间（s）：注射时间3029 3模具设计3.1拟定模具的结构形式当塑件的结构和所用的材料满足成型工艺的要求后，就需要考虑塑件的分型面位置，确定采用单型模腔还是多型模腔来进行生产，这样就初步确定模具的结构形式，为后续的设计计算提供依据。3.1.1分型面位置的确定模具上用来取出塑件和（或）浇注系统可分离和接触的表面称为分型面。分型面的选择应注意以下几点（1）分型面应选在塑件的最大截面处；（2）便于塑件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；（3）有利于模具加工，特别是型腔的加工；（4）不影响塑件外观质量，尤其是对外观有明确要求的塑件；（5）有利于保证塑件的精度要求；（6）有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置；（7）尽量减少塑件在合模平面上的投影面积，以减少所需锁模力；（8）便于嵌件的安装；（9）长型芯应置于开模方向。该制件的主分型面如图2所示图2主分型面图29 3.1.2型腔数目和排列方式的确定（1）型腔数的确定该制件的精度一般，大批量生产。由于制件的形状较复杂，所需抽芯机构较多。综合考虑最终选择一模一腔的结构形式。（2）模具结构形式的确定从上面的分析可知，本模具设计为一模一腔，根据塑件的结构形状，推出机构采用推杆推出。浇注系统设计时，采用直浇口，开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设分型面，采用两板式结构［8］。3.1.3注射机型号的确定（1）注射量的计算塑件体积：V塑=58.91cm³塑件质量：m塑=密度×V塑=1.02g/cm³×58.91cm³=60.09g（查得该塑件密度为1.0g/cm³）（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［9］。由于本次采用直浇口，无分流道，只有主流道，故按0.2倍计算V总=V塑（1+0.2）×1=58.91cm³×1.2=70.69cm³(3)选择注射机根据以上计算的数据，并结合式则有：V总/0.8=70.69/0.8cm³=88.36cm³。所以初步选定公称注射量为2000cm³，注射机型号为SZ-1250/4000卧式注射机，其主要技术要求如表3-1所示：表3-1注射机主要参数标称注射量/cm³1307移模行程/mm750螺杆柱塞直径/mm80最大模具厚度/mm770注射压力/MPa154.2最小模具厚度/mm380注射速率/g.s-1410锁模形式双曲肘塑化能力/g.s-165模具定位孔直径/mmφ200螺杆转速/r.min-110-170喷嘴球半径/mm20锁模力/KN4000喷嘴口孔径/mm拉杆内间距/mm750×75029 (4)注射压力校核ABS的所需注射压力为80-110MPa，这里取P0=100MPa，该注射机的公称注射压力P公=154.2MPa，注射压力安全系数k1=1.25-1.4，这里取k1=1.30，则：k1×P0=1.30×100=130＜P公所以，注射机的注射压力合格。(5)锁模力校核1）塑件在分型面上的投影面积A塑，由PROE软件测量。则A塑=∏/4×d²≈2252.4mm²2）浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇的数值。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，为直浇口，浇口在分型面上，因此流道凝料投影面积可以适当小些。这里取A浇=0.2A塑3）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塑＋A浇）=n（A塑＋0.2A塑）=1.2A塑=2702.88mm4）模具型腔内的胀型力F胀，则F胀=A总×P模=2702.88×35KN=94.6KN式中，P模是型腔的平均计算压力值。P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［10］。对于粘度比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，故取P模=35MPa。查书可得该注射机的公称锁模力F锁=4000KN，锁模力安全系数为k2=1.1~1.2，这里取k2=1.2，则k2×F胀=1.2×94.6KN≈113.52KN＜F锁所以。注射机锁模力合格。3.2浇注系统的设计3.2.1浇口的确定浇口是主流道、分流道与型腔的连接部分，即浇注系统的终端。一般这段很短的通道截面积很小，当熔融塑料流在高压下通过浇口时，因为浇口的截面积很小，使料流加速，而由于摩擦作用，又使料流的温度升高，黏度下降，提高了料流的流动性，有利于充满型腔，因此它是浇注系统设计的关键。常用几种浇口的比较：29 （1）直浇口：直浇口的位置一般设计在制件表面或背面，其特点是塑料从主流道进入模腔，物料流程较短，压力损失小，但由于流道尺寸大，冷却冻结慢，需要较长的保压补缩时间，还容易在进料处产生较大的残余应力，并由此导致制品翘曲变形，同时，浇口凝料留在塑件上，需要进行修正。直浇口适用于单腔模具和大型塑件以及一些高粘度塑料。（2）点浇口：浇口可自行切段，利于自动化操作，浇口残留痕迹小，但压力损失大，需采用三板模。适用于成型表观黏度随剪切速率增大而明显降低和黏度较低的塑料熔体、薄壁塑件。（3）潜伏式浇口：一般设在产品内表面或侧面隐蔽处，凝料可自动脱落，不影响塑件外观，对于强韧性塑料（如PA）或脆性塑料（如PS），潜伏式浇口是不合适的。（4）侧浇口：能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，充型速度快，除去浇口方便，浇口痕迹小，缺点是塑件容易形成熔接痕、缩孔、凹陷等缺陷，注射压力损失较大，壳形塑件容易排气不良［11］。考虑到ABS塑料的熔体粘度较大，自身的冷却速度也快，所以流道浇口应尽量短而粗，所以选择直浇口，既可以简化模具的设计也不影响到制件的质量。3.2.2浇口位置的选择浇口位置主要是根据塑件的几何形状和技术要求，并分析熔体在流道和型腔中的流动形状、填充、补缩及排气等因素后确定。结合塑件的结构特点，再考虑在浇口位置的选择上不单单只在制件方面考虑，还应结合实际要求及模具的整体情况，所以该浇口基本上满足了设计的要求。如图3,图4,图5所示图3流动阻力分布图29 图4浇口位置图图5填充过程气穴分布图29 图6填充时裂痕分布图3.2.3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，它将注塑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，以便熔体的流动和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充模时间。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。主流道尺寸（1）主流道长度：小型模具L主应尽量小于60mm，本次设计中初取L主=56mm进行设计（2）主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸＋0.5=4+0.5=4.5mm（3）主流道大端直径：d′=d+2Ltanα=4.5+2×56×tan4≈8mm，（α=4º）（4）主流道球半径：SR0=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=（10+2）mm=16mm（5）球面的配合高度：h=6mm（6）主流道的凝料体积V主=×L主（R²主+r²主+R主*r主）=×56×（4²+2.25²+4×2.25）mm³=5286.2mm³≈5.3cm³29 （7）主流道当量半径Rn=3.125mm3.2.4主流道浇口套的形式主流道村套为标准件可选购。主流道小端入口处与注塑机瓶嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因此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［12］。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常用碳素工具钢T8A，热处理淬火表面硬度为50～55HRC，如图7所示：图7浇口套剖面图3.2.5校核主流道的剪切速率（1）计算主流道的体积流量q主==13cm³/s（2）计算主流道的剪切速率γ主=≈4.3×10³s﹣1最佳剪切速率（5×10²-5×10³），所以合格。29 3.3成型零件的结构设计及计算3.3.1成型零件的结构设计（1）凹模的结构设计凹模的成型制品的外表面的成型零件。按照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凹模，如图8所示图8型腔图（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［13］。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大型芯，如图所示，因塑件包紧力较大，所以设在动模部分；另一个是成型零件的中心轴孔内表面的小型芯，如图所示，设计时将其放在定模部分跟凹模做成一体式，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，如图9所示。29 图9主型芯图3.3.2成型零件钢材到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［14］。又因为该塑件为大批量成产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用3Cr2Mo。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，因此钢材选用冷作工具钢3Cr2Mo。型芯中心通冷却水冷却［15］。3.3.3成型零件工作尺寸的计算（1）凸凹模的尺寸计算模腔尺寸计算包括凹模和型芯的径向尺寸、凹模深度和型芯高度尺寸的计算。成型零件工作尺寸按平均收缩率计算，按MT5级公差查塑件的尺寸偏差计算公式如表三所示。平均收缩率:=（0.3%--0.8%）/2=0.55%型腔径向尺寸（mm）;-塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；-塑件公差-成形零件制造公差，一般取1/4—1/6；29 -塑件内形基本尺寸（mm）；-型芯径向尺寸（mm）；-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）；-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；取Δ/3可计算出型芯、型腔的工作尺寸，如表三所示表三型腔、型芯工作尺寸计算类别塑件尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔径向尺寸661.7567±0.255±1.7556±0.254±1.055±0.1型腔深度尺寸22±0.2423±0.3160.2417±0.2型芯径向尺寸65±0..367±0.2型芯高度尺寸100±1.25101±0.23.3.4型腔壁厚、支撑板厚度的确定（1）凹模侧壁厚度的计算模架初选546×596mm的标准模架。其厚度的刚度公式计算。S=（）式中，p是型腔压力p=35MPa；E是材料弹性模量（2.0-3.0×10³MPa），此处取E=1.4×10³MPa；h=W，W是影响变形的最大尺寸，而h=30mm；δ29 p是模具刚度计算许用变形量。根据注射塑料品种。δp=25i2=25×0.918μm=22.95μm≈0.023mm式中，i2=0.45×30+0.001×30μm=0.918μm由于该型腔是单型腔。型腔与模具周边的距离由模板的外形尺寸来确定，根据初选模板平面尺寸546mm×596mm，它比型腔镶块的尺寸大的多，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所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646mm×596mm这个范围之内，垫块之间的跨度大约为546mm－60mm－60mm=426mm。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T=0.54L≈60mm式中，δp是动模板刚度计算许用变形量，δp=25i2=25×（0.45×170＋0.001×170）μm=0.035675mm；L是两个垫板之间的距离，约426mm；L1是动模板的长度，取596mm；A是型芯投影到动模垫板上的面积。对于此动模垫板计算尺寸相对小型模具来说还可以再小些，可以增加6根支承柱来进行支撑，故可以近似得到动模垫板厚度Tn=*T塑料模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔的壁厚过薄可能因强度不够而产生塑料变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生翘曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。型腔壁厚、支撑板厚度的确定从理论上讲是通过力学的强度及刚度公式进行计算的［16］。由于注塑成型受温度、压力、塑料特性及塑件复杂程度的影响，所以理论计算并不能完全真实的反映结果。根据实际情况以及经验确定支撑板可按照标准厚度取46mm。3.4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，又考虑凹模最小壁厚，导柱、导套的布置等，再同时参考中小型标准模架的选型经验公式，可确定选用模架型号hascoW×L=546mm×596mm。29 3.4.1各模板尺寸的确定（1）A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件在动模板上的高度较大，又考虑在模板上还要开设冷却水道，还需留出足够的距离，故A板厚度取136mm。（2）B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架标准板厚度取116mm。（3）C板（垫块）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5-10）mm=（104+38+40+5-10）mm=187-192mm，初步选定C板为200mm。经上述尺寸的计算，模架尺寸已经确定，其如图10所示图10模架图3.4.2模架各尺寸的校核（1）模具平面尺寸596mm×646mm＜750mm×750mm（拉杆间距），校核合格。29 （2）模具高度尺寸580mm，380mm＜580mm＜770mm（模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。（3）模具的开模行程S=H1+H2+（5-10）mm=（187-192）mm＜300mm，校核合格。3.5排气槽的设计该塑件由于采用滑块配合成型，其配合间隙可作为气体排出的方式，不会在内部产生憋气的现象。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。无需再另设排气孔。3.6脱模推出机构的设计3.6.1推出方法的确定塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成［17］。脱模机构的选用原则（1）使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；（2）推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；（3）推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；（4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观［18］。本塑件因为侧壁较薄，不适合使用推板推出，又内部无特别要求需光滑，无痕迹，故采用推杆推出方式。3.6.2脱模力的计算（1）矩形大型芯脱模力因为λ＞10，所以，此处可视为薄壁矩形塑件，根据式脱模力为：F1=8tESLcosφ(f-tanφ)/［(1-μ)K2］+0.1A≈10840N（2）成型塑件内部圆筒型芯的脱模力计算因为λ＞10，所以，此处可视为薄壁圆筒塑件，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：F2==3535N29 对于塑件的四个肋板，由于是径向布置，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，可以按计算脱模力乘以一个不太大的系数，此处考虑为1.2。3.6.3侧向分型机构的确定由于本模具位置有限，滑块必须做的小一点，所以侧向分型机构采用弯销的的方式。采用这种方式最省位置，也比较简单［19］。锲紧块既起锁紧滑块的作用，开模时还是斜导柱。如图11、图12所示图11弯销1图图12弯销2图考虑到斜导柱推出时的受力分析，为了满足制件推出的条件。滑块的行程。最终确定弯销的截面尺寸为31×26mm的矩形弯销，弯销角度165º。3.6.4滑块的定位装置选择由于滑块设计的较小且滑块上的斜槽为通槽，是滑块的强度大大降低，所以滑块的选材很重要。同时开模时滑块的定位也是至关重要的。该模具滑块的定位使用矩形压缩弹簧。要使滑块能够在开模时准确定位，不发生滑动。弹簧须有足够的弹力与压缩力。经过粗略的计算最终选择规格为YA6×11×40GB/T2089-1994。3.6.5推杆的尺寸、数量以及布置圆形推杆的直径D=k(L2F/nE)¼≈3.5mmD是推杆直径；L是推杆长度；F是塑件的脱模力；E是推杆材料的弹性模量（MPa）；n是推杆数量；k是安全系数k=1.5考虑到实际加工跟推杆的安全系数，最终确定推杆直径为4mm。如图13所示29 图13推杆的布局图3.7冷却系统的设计冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及注射机接触所散发的热量，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［20］。3.7.1冷却介质ABS属中等黏度材料，其成型温度及模具温度分别是200℃和50℃-80℃。所以，模具温度初步选定为50℃，用常温水对模具进行冷却。3.7.2冷却系统的简单计算（1）设单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W1）塑料制品的体积V=V主+nV塑==70.69cm³2）塑料制品的质量m=V*ρ70.69×1.02g=72.10g=0.0721Kg3）塑件壁厚平均为2mm，可得t冷=9s。注射时间t注=1.6s，脱模时间t脱=8s，则注射周期：t=t冷+t注+t脱=9+1.6+8=18.6s。由此得每小时注射次数：N≈193次。4）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：W=N*m=193×0.0721Kg/h=13.95Kg/h（2）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Qs查表直接可知ABS的单位热流量Qs的值的范围在（310-400）kJ/kg之间，但在成型时，通过型芯的加热，材料才可成型。故可取Qs=370kJ/kg.29 （3）计算冷却水的体积流量qv设冷却水道水入口的温度为Q2=22℃，出口的水温为Q1=25℃，取水的密度为ρ=1000kg/m³,水的比热容c=4.187kJ/（kg.℃)。根据公式可得：Qv==0.0072m³/min（4）确定冷却水路的直径d当qv=0.0072m³/min时，查表可知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径d=0.012m。（5）冷却水在管内的流速VV=1.11m/s（6）求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h，因为平均水温为23.5℃，查表可得f=0.67，则有：h=1.27×10kJ/（m².h.℃）（7）计算冷却水通道的导热总面积AA=0.018m²（8）计算模具所需冷却水管的长度LL=478mm（9）冷却水路的根数xx=L/l=478/546≈1根由上述计算可以看出，一根冷却水道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。如图所示，在定模设置2条直水道，动模侧的水道经过型芯内部，提高冷却效率。由于水道条数多，所以使用水道直径为8mm。如图14、图15所示29 图14水道布局主视图图15水道分布俯视图3.8导向与定位结构的设计29 注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模结构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定位，模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位；模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位［21］。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，及液压系统和镶块倒滑槽的导向。29 4模具总装图经过上述一系列的计算和绘图，把设计结果用总装图来表示模具的结构。图16装配图的主视图1、定模座板2、定模板3、动模板4、支承板5、复位杆6、垫块7、斜顶座8、圆柱头内六角螺钉9、动模座板10、圆柱头内六角螺钉11、推板12、推板固定板13、推杆14、推板导柱15、导套16、导柱17、O型密封圈18、型芯19、滑块120、型腔21、斜顶22、浇口套23、定位圈29 图17左视图24、滑块225、弯销126、圆柱头内六角螺钉27、圆柱头内六角螺钉28、斜顶229、滑块330、弯销231、楔紧块32、弹簧33、支承柱34、垃圾钉29 图18俯视图其工作原理：模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机的定模板上，动模部分固定在注射机的动模板上。合模后，注射机通过喷嘴将熔料经流通注入型腔，经保压，冷却后塑件成型，由动定模先分开，然后利用弯销带动滑块侧向开模，之后由推杆推出制件，完成制件的顶出。特点：该模具采用弯销侧向分型结构，能减小模具的体积，开模简单，且制件结构较复杂，注塑成型速度快，所以整个过程的周期短，利于生产。29 5总结经过两个多月来对支撑架外套注塑模具的设计，使我对注塑模具的设计流程和方法有了一个较为全面的了解，掌握了注塑模具的基础知识等等。同时在这个反复设计计算，工艺分析，查阅参考文献和资料的过程中，不仅是对大学四年所学的知识进行系统的整合和恰当的运用，而且潜移默化中又学到了一种科学的设计思路和解决问题的方式方法。在设计过程当中遇到了很多问题，比如如何选择分型面、成型设备、模架的结构，以及成型零件的设计和工作尺寸的计算等等，走了不少的弯路。而在装配图的绘制过程中，又遇到了前面设计上的很多结构错误，对细节方面的，反复修改较多。经过老师的指导和长时间的思考及翻阅许多的相关资料，才完整的完成了本套模具的设计过程。但由于经验和水平所限，设计中依然存在很多的问题，如尺寸设计合理性。在实际中仍需大量的修正和调试，才可正常运作，毕竟是在学校做的设计，难免会遇到各种各样的生产上的实际问题。在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，在设计的后一阶段充分利用CAD软件制图和Word对设计说明书的排版编辑和打印等。新的工具的利用，大大的提高了工作效率，同时又让我对这些应用软件有了更深层次的提高。总之，对模具的设计原则是在模具符合使用要求的前提下尽量降低成本，同时在实际中不断的积累经验，设计出价廉物美的模具。29 致谢走的最快的总是时间，来不及感慨，大学生活已近尾声，四年的努力与付出，伴随这次毕业论文的完成，将要划下完美的句号。本文是在导师精心指导和大力支持下完成的。老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。在此次毕业设计过程中我也学到了许多有关设计方面的知识，对其现状和未来发展趋势有了很大的了解。通过这次模具设计，我在多方面能力都得到了提高。通过这次毕业设计，综合运用了本专业所学课程的理论知识和结合生产实际知识进行一次注塑模具设计，通过实际设计从而培养和提高了自己的独立动手能力，巩固与扩充了注塑模具设计等课程所学的内容，掌握注塑模具设计的方法和步骤，掌握注塑模具设计的基本的模具技能，懂得了从分析零件的工艺性入手，确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应规范和标准，同时对各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。并提高了查阅设计资料和手册的能力，熟悉了设计中的标准和规范等。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此非常感谢各位指导我的老师的帮助，也非常感谢同学们的帮助。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分的乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。29 参考文献［1］DonggangYao,ScalingIssuesinMiniaturizatonofInjectionMoldedPartsJournalofManufacturingScienceandEngineering.November2004,Vol.126/733.［2］I.C.Wright.Designmethodsinengineeringandproductdesign[M].密歇根大学.McGraw-Hill,1998.［3］金涤尘，宋放之.《现代制造技术》机械工业出版社［4］程树祥，张桂秋.《工程塑料应用手册》［5］王广文.《塑料材料的选用》［6］申开智主编.《塑料成型模具》（第二版）.北京.中国轻工业出版社2008［7］田福祥著.《先进注塑模330例设计评注》第一卷.机械工业出版社.2008.1［8］TheThicknessProfileofUltra-HighMolecularWeightPolytheneFilmsDuringSequentialBiaxialDrawing.PolymerEngineeringandScience,January2003.Vol.43,No1.［9］黄锐主编.《塑料成型工艺学》（第二版）.北京.中国轻工业出版社.2008.2［10］伍先明.王群.庞佑霞.张厚安.《塑料模具设计指导》.北京.国防工业出版社.2009.8重印［11］叶久新王群主编《塑料成型工艺及模具设计》北京机械工业出版社.2007.11［12］黄毅宏.《模具制造工艺》.北京.机械工业出版社.2008.6重印［13］陈志刚主编.《塑料模具设计》.北京.机械工业出版社.2002.1［14］ SHEN Chang-yu, YU Xiao-rong, WANG Li-xia. Gate location optimization of plastic injection molding [J]. Journal o f Chemical Industry and Engineering，2004，(3)：445-449［15］许洪斌樊泽兴主编《材料成型技术手册》.北京化学工业出版社.2007.1［16］张孝民主编《塑料模具设计》.北京机械工业出版社.2003.7、［17］大连理工大学工程图学教研室编《机械制图》.北京高等教育出版社.2007.7［18］《塑料模设计手册》（第2册）.塑料模设计手册编写组［19］冯爱新主编.《塑料模具工程师手册》.北京.机械工业出版社.2009.1［20］Mathworks.DataAccquisitionToolboxUser’sGuide,2003［21］1、《塑料工业手册》注塑、模压工艺与设备.化学工业出版社29本科毕业设计（论文）开题报告学生姓名学号专业班级指导教师职称单位 课题性质设计□论文□课题来源科研□教学□生产□其它□毕业设计（论文）题目开题报告（阐述课题的目的、意义、研究现状、研究内容、研究方案、进度安排、预期结果、参考文献等）一、论文研究的目的、意义1、现实意义：指出现实当中存在这个问题，需要去研究，去解决，本课题的研究有什么实际作用。2、理论意义：论文的理论和学术价值。二、研究现状1、国内研究现状：（国内对此课题研究到了什么程度）2、国外研究现状：（国外对此课题研究到了什么程度）三、研究内容此部分即为论文大纲（大纲格式如下：）绪论(论文研究的目的、意义论文研究的内容论文的研究方法)1．。。。。。（只写该标题的名称即可）1．1．。。。1．1．1．。。。。1．2．。。。。1．2．1．。。。。2．1．。。。2．1．1．。。四、研究方案此部分内容为研究方法，即通过何种途径完成本篇论文。如观察法、调查法、实验法、 经验总结法、个案法、比较研究法、文献资料法等。在介绍方法时简单写一下通过此方法研究出了什么内容。五、进度安排在毕业任务书中有，粘贴过即可。六、预期结果本部分为你的论文预期达到什么程度。（即达到本科毕业论文答辩水平）七、参考文献参考文献的格式一定要写对。1、期刊格式：[序号]主要责任者．文献题名[J]．刊名，年，卷（期）：起止页码．如：[1]周颖，王姣.谈邮政储蓄银行对银行业竞争格局的影响[J].商业时代，2006[2]景玉琴.构建中小企业政策性金融支持体系[J].上海金融学院学报，20042、著作格式：[序号]主要责任者．文献题名[文献类型标识]．出版地：出版者，出版年.起止页码．如：[1]陈晓红.中小企业融资[M]北京.中国金融出版社，20013、报纸文章：[序号]主要责任者.文献题名[N].报纸名，出版日期（版次）．4、电子文献：[序号]主要责任者.电子文献题名[电子文献及载体类型标识].电子文献的出处或可获得地址，发表或更新日期/引用日期（任选）． 指导教师意见：指导教师签名：年月日教研室意见：审查结果：同意□不同意□教研室主任签名：年月日 电子科技大学毕业设计(论文)成绩考核表题目：教学中心：学生姓名：学号：专业：指导教师：职称：所在单位： 指导教师意见：签字：年月日评审意见：评阅人：年月日 答辩意见：答辩小组组长签名：年月日毕业设计（论文）成绩1．设计说明书（论文报告）分总分：（等级：）2．答辩分3．平时成绩分学校意见：年月日1．学生毕业设计（论文）正本存教学中心。2．本表一式两份，一份存入学生档案，一份学校存档。3．此表须用钢笔填写。 附件2：2008级统招本科生毕业论文(设计)中期检查表（学生用表）学院检查时间年月日论文题目指导教师学生姓名专业班级学号目前已完成的任务是否符合任务书要求的进度是否尚需完成的任务能否按期完成任务能不能存在的问题及拟采取的办法存在的问题拟采取的办法对指导教师的建议学生（签名）：年月日 本科生毕业论文(设计)中期检查表（教师用表）学院检查时间年月日论文题目指导教师学生姓名专业班级学号指导情况指导方式工作进度完成情况提前完成按计划完成延期完成没有完成质量评价（学生前期已完成的工作的质量情况）优良中差工作态度情况（学生对毕业论文的认真程度、纪律及出勤情况）认真较认真一般不认真选题是否有变化有无选题变化原因目前存在的问题，拟采取解决问题的方案及措施对该同学阶段性工作的评价指导教师（签名）：年月日（此表一式两份，一份学院存档，一份交教务处实践科存档。） 致谢我历时将近两个月时间终于把这篇论文写完了，在这段充满奋斗的历程中，带给我的学生生涯无限的激情和收获。在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师给我提供了很多方面的支持与帮助，尤其要强烈感谢我的论文指导老师—XX老师，没有她对我进行了不厌其烦的指导和帮助，无私的为我进行论文的修改和改进，就没有我这篇论文的最终完成。在此，我向指导和帮助过我的老师们表示最衷心的感谢！ 同时，我也要感谢本论文所引用的各位学者的专著，如果没有这些学者的研究成果的启发和帮助，我将无法完成本篇论文的最终写作。至此，我也要感谢我的朋友和同学，他们在我写论文的过程中给予我了很多有用的素材，也在论文的排版和撰写过程中提供热情的帮助！ 金无足赤，人无完人。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和同学批评和指正！'