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固定座的注塑模具設計 1 畢 業(yè) 設 計( 論文) 題 目 名 稱 固定座的注塑模具設計 題 目 類 別 學 院（系） 專 業(yè) 班 級 學 生 姓 名 指 導 教 師 開題報告日期 固定座的注塑模具設計 2 目 錄 中文摘要 .....................................................................................................................................................3 abstract.......................................................................................................................................................3 緒論 .............................................................................................................................................................4 1.1 模具概述 ....................................................................................................................................4 1.2 本設計工作 ................................................................................................................................4 零件分析及模具結構設計 .........................................................................................................................5 1.1 零件的作用 ................................................................................................................................5 1.2 零件材料（ABS ）的特性分析 ................................................................................................5 1.3 材料的可塑性 ............................................................................................................................5 第三章：料零件結構的工藝性 .................................................................................................................7 第四章 注射機的選用及校核 .................................................................................................8 4.1 注射機的選用 ................................................................................................................................8 4.2 注射機的校核 ................................................................................................................................9 第五章澆注系統(tǒng)設計 ...............................................................................................................................12 5.1 主流道設計 ..................................................................................................................................12 5.2 冷料井設計 ..................................................................................................................................12 5.3 分流道設計 ..................................................................................................................................12 5.4 澆口設計 ......................................................................................................................................13 第六章成型零件的設計 ...........................................................................................................................13 6.1 塑料制件在模具中的位置 ..........................................................................................................13 6.2 成型零件的設計 ..........................................................................................................................15 第七章排氣系統(tǒng)的設計 ...........................................................................................................................16 第八章脫模機構的設計 ...........................................................................................................................16 8.1 脫模力的計算 ..............................................................................................................................16 8.2 推管強度計算與校核 ..................................................................................................................17 第九章合模導向機構的設計 ...................................................................................................................18 第十章溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 ...................................................................................................................19 10.1 模具冷卻裝置的設計 ................................................................................................................19 10.2 模具加熱裝置的設計 ................................................................................................................21 第十一章模板的選用 ...............................................................................................................................22 第十二章結構設計補充說明 ...................................................................................................................22 12.1 模具的開合模 ............................................................................................................................22 12.2 模具桿類零件尺寸參數 ............................................................................................................22 第十三章 機械手 Solidworks 三維造型 ................................................................................................23 固定座造型 ...24 第 14 章設計總結 .....................................................................................................................................31 參考文獻 ...................................................................................................................................................32 固定座的注塑模具設計 3 中文摘要 本文設計了一固定座的注塑模具。通過計算設計了注塑模具的成型結構、脫模機構、澆注 系統(tǒng)等方面。在設計過程中采用了先進制造中的 CAD/CAM 技術，使用 solidworks 軟件輔助設計 了模具的三維造型， 關鍵詞： 注塑模具；脫模機構;solidworks； Abstract In this paper, a plastic injection mould of planet wheel is designed. The design includes the mould structure, the mould cavity, the pour system, and so on. Through the design, one of advanced manufacture technology known as CAD/CAM is used. Firstly, the software of solidworks is used to design the three-dimension model of the mould. Key words: plastic injection mould；mould cavity;solidworks； 固定座的注塑模具設計 4 固定座的注塑模具結構設計 緒論 1.1 模具概述 塑料，Plastic,是以高分子合成樹脂為主要成分，在一定的溫度和壓力下，可塑成一定形 狀且在常溫下保持形狀不變的材料。 模具，mould，是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。 成型塑料制品的模具叫做塑料模具。對塑料模具的全面要求是：能生產出在尺寸精度、外 觀、物理性能等各方面均能滿足使用要求的優(yōu)質制品。從模具使用的角度，要求高效率、自動 化、操作簡便；從模具制造的角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。 注塑模具一般有以下幾部分組成：定模機構、動模機構、澆注系統(tǒng)、導向裝置、頂出機構、 抽芯機構、冷卻和加熱裝置、排氣系統(tǒng)等。 注塑成型全過程分為：塑化過程、充模過程、冷卻凝固過程、脫模過程，由這四個過程就 形成了一個循環(huán)，完成了一次成型一個乃至數十個塑件的過程。 1.2 本設計工作 本設計的工作分三大部分：第一，設計了固定座的注塑模具及其結構；第二,用 cad 二維軟件進 行繪制模具總裝圖,拆繪零件圖,詳細標注尺寸,公差,形位公差,表面粗糙度,材料,熱處理,及技術要 求等.第三,寫出設計說明書. 固定座的注塑模具設計 5 零件分析及模具結構設計 1.1 零件的作用 題目所給零件為塑料固定座，該零件尺寸較小，按照其工作要求，其精度等級可選用一般 精度等級。如圖(1) 如圖(1)固定座造型圖 1.2 零件材料（ABS）的特性分析 （一） 材料的組成 ： 丙烯晴，丙二烯，苯乙烯。 （二） 化學性 熱塑性塑料在特定的范圍內能反復加熱溶解和冷卻的一 類塑料零件。 （三） 用途 能承受一定的外力作用，且有良好的力學性能的尺寸穩(wěn)定性、并在高溫下仍能保持優(yōu) 良性能、可作為工程結構的一類塑料，適用于制作一般機械零件、減摩耐磨零件、傳動 零件和電信結構零件。 1.3 材料的可塑性 （一）流動性 1 溫度的影響： 料溫高則流動性增大，但不同的塑料品種，其影響程度甚大，但該材料對溫度 的影響很小。 2 壓力影響： 壓力增加則塑料熔體受剪主要增大，熔體的表現粘度下降，因而其流動性增大。 3 模具的影響： 澆注系統(tǒng)形成、尺寸、布置、冷卻系統(tǒng)設計，流道阻力等諸多因素皆直接影響到熔體在模 腔內的實際流動性。 固定座的注塑模具設計 6 （二）使用性能 綜合性能良好，沖擊韌性、力學強度較高，尺寸穩(wěn)定耐化學性、電化學性良好；易于成型 和繼續(xù)加工與 372 有機玻璃有良好的熔接性，可作雙色成型塑件，且表面可以鍍鉻。 （三）成型特性 1 、無定型料，其品種牌號很多，各品種的機電性能及成型特也有差異，應按品種確定成 型方法與成型條件。 2 、濕性強，含水應小于 0.3%，必須充分干燥。要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干 燥。 3 、流動性良好。 4 、模具設計時要注意澆注系統(tǒng)選擇進料口位置、形式，頂出壓力過大或繼續(xù)加工時塑件 表面呈現“白色”痕跡，脫模斜度宜取兩度上。 綜合上述，故該材料在成型加工時，要選擇“低溫高壓”的工藝條件為好。 見表一所示 表一成型條件 密度 3cmg計算 收縮 率 （% ） 加熱前料筒溫度（ ）C模具溫度 成型壓力MPa預熱 后處理 宜用注射機類 型 噴嘴 料筒 前部 料筒 中部 料筒 后部 溫度 C時間 h 方法 溫度 C時間 h 1.15 0.5 1 265 260 250 240 80 70 120 100 11 0 12 16 油、 水、 鹽水 90 1 00 4 宜用螺 桿式注 射機， 螺桿帶 止回環(huán)， 噴嘴宜 用自鎖 式 （四）材料的收縮性 1、 塑件從模腔中取出冷卻至室溫后的尺寸發(fā)生縮小的這種性能稱為收縮性。塑件尺寸收 縮不僅是樹脂本身熱脹冷縮的結果，而且還與各種成型因素有關。 2、 成型收縮形式 （1）收縮的形成是由于冷卻大分子鏈段運動困難，自由體積縮小所引起的。 （2）方向性收縮是由于熔體在充模過程中受到很大的切應力，致使大分子鏈段沿液流方向 被“梳展”排列，冷卻時大分子力圖恢復自由狀態(tài)，使流動方向的收縮率大于收縮方向收縮率。 （3）后收縮：當塑料在儲存和使用條件下發(fā)生應力松弛。在此，該種材料不預考慮。 固定座的注塑模具設計 7 3、 收縮的影響 （1） 塑料品種的影響： 塑料的品種不同，其成型收縮值迥異。同一品種塑料，由于其分子量、填料及其配比的不 同，則收縮值及其各種向異性的程度也不相同，熱塑性塑料的收縮值比熱固性塑料大，且收縮 范圍寬、方向性更明顯。結晶過程引起體積的縮小、內應力增強分子取向增大，導致其收縮方 向性差別增加。另外，成型后的收縮、退火或調溫度處理的后收縮，一般比熱固性塑料大。 （2） 塑件特性的影響： 塑件形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件、數量及其布局等對塑件的收縮值亦有重大關系。 （3） 模具的影響： 模具結構、分型面的選擇、施壓方向、澆注系統(tǒng)形式、澆注口位置、數量、截面尺寸對 收縮值及其收縮方向性也有很大影響。尤其以壓注與注射成型更為明顯。 （4）成型條件的影響： 模具溫度高收縮值大，反之收縮值減小。注射壓力高、保壓時間長，塑件收縮值降低， 反之收縮值增大。就熱固性塑料而言，隨預熱情況、成型溫度、成型壓力、保持時間、填料類 型及硬化特性的不同，亦會對其收縮值及其收縮方向性造成影響?？傊尚蜅l件不僅影響塑 料的可模塑性，且對制品的力學性能、外觀、收縮以及塑件中的結晶和取向等都有廣泛影響。 三：熔體的流動特性 （一）粘性的流動行為 在塑料成型的過程中，極少數幾種工藝外，均要求塑料處于粘性狀態(tài)。因為，在這種狀態(tài) 下的塑料不僅易于流動，而且易于變形。這給它的輸送和成型制品帶來極大的不變。使之大規(guī) 模的工業(yè)化生產成為可能。熔體流動和變形，都是在外加工的作用下實現的。其中，最為重要 的是剪切應力，因為成型時塑料熔體或分散體在設備或模具中流動的壓降，所需功率及制品質 量等均受它的制約，切應力還直接影響到熔體粘度。 （二）影響粘度流動的因素 粘度是描述塑料熔體流動行為的重要量度，為塑料模設計不可缺少的工藝數據，分析了解 其影響因素十分重要。分別受到溫度、壓力、剪切速率、聚合物等因素的影響。其中，聚合物 又要分析到分子量，分子量的分布、聚合物化學結構等諸多因素。 第三章：料零件結構的工藝性 塑件的幾何形狀與成型方法、模具結構、能否順利成型與脫模、以及與制品質量等均有密 切關系。塑件幾何形狀設計需滿足成型工藝性要求。 一：避免側孔與側凹 塑件的內外表面形狀應設計得易于模塑成型，以防止采用復雜的瓣合模與側抽芯模具結構， 為此塑件設計應盡量避免有側孔與側凹。 二：脫模斜度 為便于塑件從模腔中脫出或從塑件中抽出型芯，塑件設計時須考慮其內外壁面應有足量的 脫模斜度。最小的脫模斜度與塑件性能、塑件幾何形狀有關。根據資料所得 ABS 材料的型芯與 固定座的注塑模具設計 8 型腔脫模斜度分別為： 35---- 1 和 40---- 120 注： 1. 脫模斜度的取向根據塑件的內外形尺寸所定；塑件內孔，以型芯小端為準，尺寸符合圖 樣要求，斜度由擴大方向取得；塑件外型，以型腔大端為準，尺寸符合圖樣要求，斜度由 縮小方向取得。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內。 2. 當要求開模后塑件留在行腔內時，則塑件內表面的脫模斜度應大于塑件外表面的脫模 斜度。 三：塑件的壁厚 合理確定塑件壁厚十分重要。塑件壁厚受使用要求、塑料性能、塑件幾何尺寸與形狀以及 成型工藝等眾多因素的制約。塑件各部分壁厚應均勻一致，切忌突變與截面厚薄懸殊的設計。 塑件壁厚一般在 16cm 范圍內，常用值為 23cm，通常隨塑料品種及塑件大小而定。熱 塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚需查閱相關資料。 此外，塑件壁厚還與熔體充模流程有關。 四：圓角 為防止塑件轉角的應力集中，改善其成型過程中的充模特征，增強相應處的模具與塑件的 機械強度，提高其外觀的可視性，必須塑件各面的轉角處或內部連接處，均采用圓角過度。實 驗表明，當圓弧半徑大于塑件壁厚 1/4 時，應采用集中系數小于 2；當這個比值增大為 1/2 時， 其應力集中系數可減至 1.5。塑件內部表面轉交處，采用如下圖的圓角圓弧半徑過度，可有效減 小其內應力。 如圖(2) 固定座的注塑模具設計 9 第四章注射機的選用及校核 4.1 注射機的選用 4.1.1 制品的體積估算 將該固定座塑件的體積我們用 solidworks 三維造型軟件進行自動測試,398.1420mV總 4.1.2 根據體積選注射機 則由2表 5-1 常用熱塑性塑料注射機型號和主要技術規(guī)格初選 型注射機SZ40/68 如下表二所示： 表二 注射機主要技術參數 理論 注射 容積3cm 螺桿 直徑 注射 壓力 （MPa ） 模板 行程m 模具 最大 厚度 頂出 行程 噴嘴 孔直 徑m 實際 注射 量g 鎖模 力（ KN ） 模具最 小厚度m 定位孔 直徑 噴嘴 球半 徑 58 26 160 220 240 40 4 53 400 130 064.5312 4.2 注射機的校核 4.2.1 注射量的校核 33821.49.14820cmV總 則： gm75總總 在一個注射成型周期內，需注射入模具內的塑料熔體的質量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部分 質量之和，即： 澆總n 根據生產經驗，注射機的最大注射量是其額定注射量的 85%，即： gm85.0 式中： 一個成型周期內所需注射的塑料質量 ；m 型腔數目，取 ；n2n 單個塑件的質量 ；總 g 澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料質量 取 ；澆 gg10澆 注射機額定注射量 ；g 固定座的注塑模具設計 10 則有： gm5.438.04172 4.2.2 鎖模力的校核 鎖模力是在成型時鎖緊模具的最大力。成型時高壓熔融塑料在分型面上顯現的漲力應小于 鎖模力，即： 10AkPFc 式中： 注射機的額定鎖模力 ；FN 塑料制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 ；A 2m 熔融塑料在型腔內的平均壓力 ；對于螺桿式注射機，其型腔內平均壓力cPa 一般為 ，取 ；aM3520acP30 安全系數，常取 ；k2.1k 其中： 塑料制品在分型面的投影面積為: 221374mA 主流道在分型面的投影面積為: 2225.80 分流道在分型面的投影面積為: 23764A 故總投影面積為: 2321 5.40765.81m 則有: KNKNF10.06 故滿足條件. 4.2.3 最大注射壓力的校核 塑件成型所需的最大鎖模力應小于注射機的額定鎖模力，即： sP 式中： 注射機的最大注射壓力 ；PMa 成型塑件所需的注射壓力 ；s 注射機的額定注射壓力為 160 ；40/68SZ 而 PA66 材料的注射壓力為 70120 ； 故有： s 4.2.3 注射機安裝模具部分的尺寸校核 4.2.3.1 噴嘴尺寸 主流道位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道。其形 狀為圓錐形，便于塑料熔體按序順利地向前流動。開模時主流道凝料有能順利地拔出。主流道 的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，甚至塑件的內在質量，熱塑性塑料的主流 固定座的注塑模具設計 11 道一般 由 澆 口 套 構 而 成 。 如 下 圖 所 示 ： 模具主流道襯套的小端孔徑 D 和球面半徑 R 要與塑料注射成型機噴嘴前端孔徑 dmm 和球面半徑 r 滿足下列關系：m 21rR15.0dD 保證注射成型時在主流道襯道處不形成死角，無熔料積存，并便于主流道凝料的脫模。故 有： 44 4.2.3.2 定位孔尺寸 模具與注射機上定位孔為 ，兩者按 配合實現定位，以保證模具主流道的軸m3.67fH 線與注射機噴嘴軸線重合。 4.2.3.3 模具厚度與注射機模板閉厚度 模具閉合時的厚度在注射機動、定模固定板之間的最大閉合高度和最小閉合高度之間，即： minHmax 式中： 注射機允許的最小模具厚度 ；minH 模具閉合厚度 ； 注射機允許的最大模具厚度 ；ax 其中模具閉合厚度為： mm1925632403 故有： 4019 4.2.4 開模行程的校核 對于單分型面注射模，其最大開模行程應滿足： mHS10521 式中： 注射機最大開模行程 ；S 塑件脫模距離 ；1Hm 包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度 ；2 固定座的注塑模具設計 12 則有： mmS510620 其中：注射機最大開模行程與模具厚度無關。 第五章澆注系統(tǒng)設計 5.1 主流道設計 主流道是指從注射機的噴嘴與模具接觸的部位起到分流道為止的一段流道。主流道橫截面 形狀采用圓形截面。為了便于流道凝料的脫出，主流道設計成圓錐形，其錐度為 ，62 取 ，內壁光滑，表面粗糙度 小于 。主流道大端與分流道相接處應有過渡圓角4Ram4.0 （通常 取 ，選用 ）以減少料流轉向時的阻力。rm31r1 對于小型注射模具，直接利用主流道襯套的臺肩作為模具的定位圈，定位圈與澆口套一體， 壓配于定模板內，能防止從定模板內頂出。 且因定位圈直徑 D 為注射機定位孔配合直徑，應按選用注射機的定位孔直徑確 定。直徑一般比注射機定位孔直徑小，以便于裝模，故選澆口套上 D 為： ，澆口套結構與尺寸參數如零件圖所示。D01.36 5.2 冷料井設計 在每個注射成型周期開始時，最前端的料接觸低溫模具后會降溫，變硬被稱為冷料。為了 防止在下一次注射成型時，將冷料帶進型腔而影響塑件質量，一般在主流道或分流道的末端設 置冷料井，以儲藏冷料并使熔體順利地充滿型腔。 為了使主流道凝料能順利地從主流道襯套中脫出，往往使冷料井兼有開模時將主流道凝料 從主流道拉出而附在動模一邊的作用。先選用 Z 形拉料桿的冷料井，其結構尺寸如下附圖所示： 附圖 a) 5.3 分流道設計 分流道是主流道與型腔澆口之間的一段流道。它是熔體由主流道流入型腔的過渡通道。對 于多型腔模需設分流道，為使各型腔內能同時填充，分流道采用平衡式布置。比較不同截面形 狀分流道的性能，采用 U 形分流道，其熱量損失小，加工性能容易。 固定座的注塑模具設計 13 U 形分流道寬度 可在 內選取，半徑 ，深度 ，Bm105BR5.0RH25.1 ；斜度HR5.0 取： ； ；8 ； ； ；.2.mH3.2m.3.0 5.4 澆口設計 澆口是料流進入型腔最狹窄部分，也是澆注系統(tǒng)中最短的一段。澆口尺寸狹小且短，目的 是使由分流道流進的熔體產生加速，形成理想的流動狀態(tài)而充滿型腔，又便于注射成型后的塑 件與澆口分離。本設計中澆口形式采用側澆口，其形狀簡單，便于加工，而且尺寸精度容易保 證；適用于一模多件，能提高生產效率；試模時，如發(fā)現不適當，容易及時修改；能相對獨立 地控制充填速度與封閉時間。 側澆口截面形狀為矩形，其尺寸參數如下： tnh 0.51b75.0l 31r 式中： 澆口深度 ，通常 ；hm2. 塑件在澆口位置處的壁厚 ；t 系數，對于 PA， ；n8.n 澆口寬度 ；b 澆口長度 ；l 澆口半徑 ；rm 則有： ； h6.128.0 取： ； ；Bb5r 為去澆口方便，取： ；l7. 其中分流道與澆口的連接方式及尺寸參數如下附圖所示： 附圖 b) 固定座的注塑模具設計 14 第六章成型零件的設計 6.1 塑料制件在模具中的位置 6.1.1 分型面的確定 打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面，叫分型面。 分型面的設計是型腔設計的第一步，它受塑件的形狀、壁厚、外觀、尺寸精度、排氣槽和澆注 口位置等諸多因素的影響。 1 分型面的選擇 選擇分型面即是決定型腔在模具中應占有的位置。設計中遵循的原則如下： （1）符合塑件脫模 為使塑件能從模具內取出分型面的位置應設在塑件斷面尺寸最大部位。這是一條最根本 的原則。 （2）分型面的數目及形狀 通常采用一個與注射機開模方向相垂直的分型面，特殊情況下采用一個以上的分型面或 其它形狀的分型面。確定分型面形狀時應以模具制造及脫模方便為原則。如具有彎曲形狀的， 其模具的分型面應以塑件的彎曲中心面作為分型面。 （3） 分型面的確定 在確定型腔在模具中的方位時，分型面的選擇應盡 量防止形成側孔或側凹，以避免采用較復雜的模具結構。 （4） 確保塑件的質量 分型面不要選擇光滑部位的外表面，避免影響外觀 質量；將塑件塑件要求同軸度的部分全部放到分型面的同一側，以確保塑件的同軸度；要考 慮減小脫模斜度造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。 （5） 有利于塑件的脫模 由于模具脫模機構通常設置在動模一側，故選擇分型面時應盡可能使開模后塑件在 動模一側。這對于自動化生產所用的模具，尤其顯得重要。 （6） 考慮側向軸拔距 一般機械式分型抽芯機構的側向抽拔距都很小，因此選擇分型面時應將抽芯或分型 距離長的方向置于動、定模的開合方向上而將短抽拔距作為側向分型或抽芯。并注意將側抽 芯放在動模邊，避免定模抽芯。 （7） 鎖緊模具的要求 側向合模鎖緊力較小，故對于投影面積較大的大型塑件，應將投影面積大的方向在動、 定模的合模方向上，而將投影面積較小的方向作為側向分型面。 （8） 有利于排氣 當分型面作為主要排氣渠道時，應將分型面設計 在塑料熔體的流動末端，以利排氣。 （9） 模具零件易于加工 選擇分型面時，應使模具分割成便于加工的零件，以減小機械加工的阻力。 若按分型面設計原則中的“塑件要求同軸度的部分要放到分型面的同一側，以保證塑件同 軸度要求”來確定分型面的話，塑件脫模比較困難。來確定分型面的話，塑件脫模比較困難。 故為使塑件從模具中順利脫模，且簡化模具結構，應按設計原則中的最基本一條：將分型面選 擇在塑件外形的最大輪廓處，即塑件 處，而其同軸度要求通過對結構中如定模板等零部m74 固定座的注塑模具設計 15 件的設計與加工提出尺寸與形狀的公差精度來保證。 6.1.2 型腔數量及排列方式 考慮到該塑件尺寸較小，且為大批量生產，故采用多腔注射。根據所選注射機注射容量， 由前校核所述，選取二腔。 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H 形排列、直線排列及復合排列等。其中， 型腔的圓形排列加工較困難，直線形排列加工容易，但平衡性能較差，使用較廣泛，故選用直 線形排列。 6.2 成型零件的設計 對于塑料模的型腔設計常用的有兩種方式：一種是整體式型腔，另一種是組合式型腔。整 體式型腔結構簡單，牢固不易變形，但是型腔復雜，加工難度非常大。組合式型腔可使復雜型 腔簡單化，并且加工難度降低，模具型腔可更換，提高了模具的使用壽命。 6.2.1 成型零件工作尺寸的計算 成型零件上用以成型塑件部分的尺寸,稱為成型零件的工作尺寸.成型零件工作尺寸主要有型 腔和型芯徑向尺寸，型腔和型芯的深度尺寸,中心距等。 6.2.1.1 型腔徑向方向上的尺寸計算 分度圓直徑： cpmQdD1 齒頂圓直徑： a 齒根圓直徑： cpff 式中： 塑件分度圓直徑 ；d 塑件齒頂圓直徑 ；a 塑件齒根圓直徑 ；f m 塑件平均收縮率（%） ；cpQ 則有： %85.12. 綜合以上幾節(jié)的敘述，進行下列計算 1、型腔尺寸（由零件尺寸進行逆推） ，AB6 的收縮率為 5。 a.圓周方向的尺寸 42+425=42.71 38+385=38.19 50+505=50.25 16+165=16.08 30+305=30.15 固定座的注塑模具設計 16 64+645=64.32 74+745=74.37 b.高度方向的尺寸 45+455=45.225 70+705=70.35 6+65=6.03 24+245=24.12 2+25=2.01 5+55=5.025 6.2.2 模具型腔側壁和底板厚度的計算 理論分析和實踐證明，對大尺寸型腔，剛度不足是主要問題，應按剛度條件計算；對小尺 寸型腔，強度不足是主要問題，應按強度條件計算。 該模具為小尺寸型腔，則對于圓形鑲拼組合式，按強度計算有： 側壁： 12mpcPrt 底部： pht. 式中： 模腔壓力（ ）；mPMa 材料許用應力（ ），對于 45 鋼， ；pPMPap160 凹模型腔內孔 ；rm 則有： tc 3.5121603 th7.8. 并由3表 6.10 對于型腔內壁直徑在 范圍內的圓形鑲拼組合式凹模有：40 ; 模套壁厚：mtC8mS18 今?。?10 第七章排氣系統(tǒng)的設計 為了將模腔內的氣體順利排除，常在模具分型面處開設排氣槽。許多模具的推桿或型芯 與模板的配合間隙均起到排氣作用，可不必另外開設排氣槽。 。 第八章脫模機構的設計 在注射成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔和型芯上脫出，這種脫出塑件的機 固定座的注塑模具設計 17 構稱為脫模機構。整個脫模過程包括開模、推出、取件、閉模、脫模機構復位過程。 對于中心有孔的圓筒形塑件，采用推管推出機構進行脫模，推管推出平穩(wěn)可靠，塑件無變 形，無頂出痕跡。推管的脫模機構采用動模座板固定型芯的推管機構，即：型芯（主型銷）固 定在動模座板上，并且穿過推板和推桿固定板，推管固定在推桿固定板上。推管內部與主型銷 做間隙配合，推管外部與型腔板做間隙配合，推管與主型銷配合長度為頂出行程 ，m53 推管與型腔板的配合長度為推管外徑的 倍，這種頂出機構結構可靠，多用于脫模距離不25.1 大的場合。 8.1 脫模力的計算 當脫模斜度不大時（一般指 ）初始脫模力最大，一經推動，脫模力即迅速減小，所以脫5 模力的計算須按照無脫模斜度的條件計算。 由于塑件壁厚與其內孔直徑之比大于 ，故由1表 5-94 應按下式計算：201 10BfkmLSErQ 式中： 脫模力 ；QN 塑料彈性模量 ，對于 ，由表 5-57 查得： E2/c6PA ；25/108.2. 塑料平均成型收縮率 ；S% 包容型芯的長度 ；L 塑料與鋼的摩擦系數，對于 ，由表 5-56 查得： ；f 635.02 塑料的泊松比，約為 ；m49.038. 塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積 ，當塑件底部有通孔時，Bm 該項視為零。 與 和 有關的系數，其由下式計算所得：krt trk2 式中： 型芯的平均半徑 ， ；rcmcr475.1037 塑件的壁厚 ，約為 ；t mt51 則有： 2.47.1502.k 其中：?。?； ； ；2cNE30f46. 則有： NQ1590..6.8% 8.2 推管強度計算與校核 8.2.1 推管直徑的計算 推管直徑 由下式計算所得：d 固定座的注塑模具設計 18 413264QEnld 式中： 推管直徑 ；dcm 推管長度系數， ；7.0 推管長度 ， ；l cml6.1 推管數量；n 推管材料的彈性模量 ，對于鋼：E2/N27/10.2cmNE 則有： cd3.01590.216764473 考慮到于推管中放一主型銷與冶金粉末嵌件配合，故選取： md 8.2.2 推管應力校核 其校核公式如下： SdnQ24 式中： 推管應力2/cmN 推管鋼材屈服極限強度 ，對于一般中碳鋼： ；S /c 2/30cmNS 則有： 2221 /300401594 cmNS 第九章合模導向機構的設計 在模具工作時，導向機構可以維持動模和定模正確合模，合模后保持型腔的正確形狀。同 時,導向機構可以引導動模按順序合模，防止型芯在合模過程中損壞；并能承受一定的側壓力。 本設計導向機構采用導柱導套導向。因動、定模合模時無方位要求，故導柱在模具上的布 置方式可采用直徑相同并對稱布置。并使固定導柱的孔徑與固定導套的孔徑相等，以便于加工， 且有利于保證同軸度和尺寸精度。為使導向裝置具有良好的導向性能，將導柱的先導部分做成 錐度。 考慮到模具生產批量大，故選用帶肩導柱與帶肩導套。為了使導柱、導套的配合表面硬而 耐磨，而中心部分具有良好的韌性，導柱導套材料選用 20 號鋼經滲碳淬火處理，滲碳深度為 0.81.2mm。其中，導柱淬火到 HRC5660，導套淬火到 HRC5055，導套硬度低于導柱硬度， 可以改善摩擦情況。導柱、導套的尺寸參數如下附圖所示: 固定座的注塑模具設計 19 附圖 c) 附圖 d) 導柱、導套加工的工藝路線為:毛坯(棒料，材料為 20 號鋼) 車削加工(內外圓配合部分留 磨量 0.20.3mm)熱處理(滲碳淬火)內外圓磨削精磨至要求尺寸。 導柱在熱處理后修復中心孔，最后進行磨削時，可利用兩端的中心孔進行裝夾，并在一次 裝夾中將導柱的兩個外圓磨出，以保證兩表面間的同軸度。 導套磨削加工時，先磨內圓，再以內圓定位，用頂尖頂住芯軸磨外圓。這樣，就不僅可保 證同軸度要求，且能防止內孔的微量變形。 導柱、導套端部轉彎處必須圓滑，以防止在運動中將配合表面劃傷。因此，全部精磨后， 必須用油石將圓弧處磨圓滑，消除磨削后在圓弧處出現的棱帶。 第十章溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 在塑料注射成型過程中，模具就像一個熱交換器，輸入熱量的方式是加熱裝置的加熱和塑 料熔體帶走的熱量。輸出熱量的方式是自然散熱和向外熱傳導，其中 95%的熱量是靠傳熱介質 (冷卻水) 帶走。在塑料成型過程中，要保持模具溫度穩(wěn)定，就應保持輸入熱和輸出熱平衡。為此， 必須設置模具溫度調節(jié)系統(tǒng)，對模具進行加熱和冷卻，以調節(jié)模具溫度。 10.1 模具冷卻裝置的設計 10.1.1 冷卻系統(tǒng)的計算 10.1.1.1 注射周期 rcniTT 式中： 充模時間 ；iTs 開壓及保壓時間 ；n 冷卻時間 ；c 開閉模及取件時間 ；r s A. 充模時間 由前面計算可知，在一周期內注射量為 gG8.29 固定座的注塑模具設計 20 則由1表 5-49 查得： ，取sTi8.05sTi6.0 B. 開壓及保壓時間 開壓及保壓時間與塑件壁厚有關，其公式為： 23.Sn 式中： 塑件平均壁厚 ；該塑件平均壁厚為 ；Smm5 故有： sTn 5.16253.0 C. 冷卻時間 由1表 5-51 查得 時，對于 PA66，. sTc9.3 D. 開閉模及取件時間 其脫模取件及開閉模時間基本上與模內塑件的冷卻無甚關系，故計算冷卻系統(tǒng)時可不考慮。 故其注射周期為： sTcni 719.5316.0 10.1.1.2 塑件熔體的單位熱流量 KTCQ21 式中： 塑件熔體的單位熱流量 ；1QkgJ/ 塑件的比熱容 ；C/ 結晶形塑料的熔化潛熱 ；K 冷卻水的出口溫度 ；1T 冷卻水的進口溫度 ；2 其中： ； 30C20 并由表 11-4 查得： ；kgJ/184kgJK/103.5 則有： Q48.51 10.1.1.3 模具冷卻時所需的冷卻水的體積流量 21TCWQVp 式中： 冷卻介質的體積流量 ；Vmin/3 單位時間內注入模具中的塑料質量 ；Wi/kg 冷卻介質帶走的熱量 ；2QJ 冷卻介質的密度，為 ；3/10 冷卻介質的定壓比熱， 時， ；pCC2KkgJp/418 其中： ；in/5.60718.93kgTG 在不考慮其它熱損失的情況下，可以認為塑件所放出的熱量等于冷卻介質帶走的熱量，故 有： ；kgJQ/412 則有： min/107.35.203180425. 33V 固定座的注塑模具設計 21 10.1.1.4 模具冷卻水管道直徑 vVd604 式中： 冷卻水管道直徑 ；dm 管道內冷卻水的流速，一般取 ，選取v sm/5.28sv/0.2 則有： 60.2617343 10.1.1.5 冷卻水管總的傳熱面積 傳熱膜系數按下式計算： 2.08.174dvfk 式中： 冷卻通道孔徑與冷卻介質間的傳熱系數， （ ） ；k ChmJ2/ 與冷卻介質有關的物理系數，由5 表 8-29 查得： ；f .7f 則有： 22.08.03/5161.718.4 故冷卻水孔總的傳熱面積為： TkWQA260 式中： 模溫與冷卻介質溫度之間的平均溫度 ，其中，模溫為 ；TC C80 則有： 213.0238092445.6mA 10.1.1.6 模具上開設的冷卻通道的孔數 dLAn 式中： 冷卻通道的長度 ，為使模具得到均勻冷卻，要求控制回路長度在Lm 1.21.5m 內，今取為 1.4m； 則有： 84.10623.n 10.1.2 冷卻系統(tǒng)的結構 本模具采用凹模冷卻水道布局，在模具上鉆孔，通入冷卻水。由于直通式冷卻通道形狀結 構簡單，制造方便，適用于成型較淺的塑件，故采用該種形式，分別與動、定模板上鉆孔。當 固定座的注塑模具設計 22 塑件壁厚基本均勻時，冷卻通道與型腔表面距離相等，但考慮到塑件留在動模上的部分比定模 上的要厚，故動模上的水孔較靠近型腔。且由于該塑件壁厚較厚，故應將冷卻通道盡量靠近型 腔，今取定模上冷卻水孔的孔壁至鑲件表面的距離為 7 ，動模上的為 5 。mm 10.2 模具加熱裝置的設計 對于熱塑性塑料注射成型模具，當遇到成型流動性差的塑料及采用熱流道時均需要對模具 進行加熱,對于熱固性塑料也需要加熱。因本設計中采用冷流道澆注系統(tǒng)且對于塑件材料 PA66 其流動性好，故不需設置加熱裝置。 第十一章模板的選用 由6表注射模中小型模架組合形式，結合實際計算所需，采用基本型 模板尺寸選用如下：2A 模板 座板規(guī)格 寬度 長度 厚度 寬度 厚度LBL 定模 A動模 B1定模 1H動模 2 200 x250 200 250 80 40 315 25 25 墊塊 支承板 推桿固定板 推板 導柱 導套 復位桿 內六角螺釘 寬度 厚度 厚度 厚度 寬度 直徑3C3H1h22d12d3 40 63 32 16 20 118 20 28 12.5 84M 中心距b2b3bl2l3l 160 80 156 206 210 146 固定座的注塑模具設計 23 第十二章結構設計補充說明 12.1 模具的開合模 開模時,其在動定模板處分型,當動模移動一定距離后，主型銷脫離定模板，在注射機中心頂 桿作用下，推動推板與推桿固定板，此時彈簧被壓縮，并且?guī)油乒軐⑺芗敵?。當塑件脫?后，中心頂桿退回，彈簧復位，動模部件便往前移動合模。 12.2 模具桿類零件尺寸參數 12.2.1 拉料桿 附圖 e ) 12.2.2 推管 145其 余 6.3 固定座的注塑模具設計 24 附圖 f ) 12.2.3 主型銷 附圖 g ) 第十三章 機械手 SOLIDWORKS 三維造型 首先我要對 Solidworks 進行介紹一下，它是一種先進的，智能化的參變量式 CAD 設計軟件，在業(yè)界被稱為“3D 機械設計方案的領先者” ，易學易用，界面友好， 功能強大，在機械制圖和結構設計領域，掌握和使用 Solidworks 已經成為最基本的 技能之一。 與傳統(tǒng)的 2D 機械制圖相比，參變量式 CAD 設計軟件具有許多優(yōu)越性，是當代機 械制圖設計軟件的主流和發(fā)展方向。傳統(tǒng)的 CAD 設計通常是按照一定的比例關系， 從正視，側視，俯視等角度，根據投影，透視效果逐步繪出所需要的各個單元，然 后標注相應尺寸，這就要求制圖和看圖人員都必須具備良好的繪圖和三維空間想象 能力。如果標注尺寸發(fā)生變化，幾何圖形的尺寸不會同步變更；如果改變了幾何圖 行，其標注尺寸也不會發(fā)生變化，還要重新繪制，標注，因此繪圖工作相當繁重。 參變量式 CAD 設計軟件，是參數式和變量式的統(tǒng)稱。在繪制完草圖后，可以加 入尺寸等數值限制條件和其他幾何限制條件，讓草圖進入完全定義狀態(tài)，這就是參 數式模式。由于軟件自動加入了關聯(lián)屬性，如果修改了標注尺寸，幾何圖形的尺寸 就會同步更新。也可以暫時不充分的限制條件，讓草圖處于欠定義狀態(tài)，這就是變 量式操作模態(tài)。 Solidworks 模形由零件，裝配體和工程圖等文件組成，沒有生成零件之前的圖紙稱 為草圖。由 2D，3D 草圖直接生成 3D 模形和工程圖時，如果修改了草圖的標注尺寸， 其 3D 模形和工程圖會同步更新；相反，如果修改了工程圖的標注尺寸，其 3D 模形 和草圖也會同步更新。軟件使用起來非常方便，大大減少了設計人員的工作量，提 高了工作效率。 固定座的注塑模具設計 25 通常，從打開一個零件文件或建立一個新零件文件開始，繪制草圖、生成基體 特征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以從其他軟件導入曲面或幾 何實體開始，編輯特征，生成零件和裝配體工程圖。這是常用的設計方法，也就是 自下而上的設計方法。 草圖繪制從零件文件開始，對于一個新的產品設計，要首先建立零件文件。 由于零件、裝配體及工程圖的相關性，所以當其中一個視圖改變時，其他兩個 視圖也會自動改變。 SolidWorks2004 允許自定義功能,選擇菜單欄中的“工具”-“選擇”命令,可以 顯示.定義”系統(tǒng)選項”和”文件屬性”選項卡. SolidWorks2004 可以自動保存工作.自動恢復功能可以自動保存零件,裝配體或 工程圖文件的信息,在系統(tǒng)死機時不會丟失數據.如果設定此選項,則選擇”工具” _”選項”菜單命令.在”系統(tǒng)選項”選項卡上,單擊”備份”選項,選擇”每(n)次更 改后,自動恢復信息”復選框,然后設定信息自動保存前應發(fā)生的變更次數. SolidWorks2004 具有很強的文件交換功能,可以輸入,輸出數十種文件格式,可以 與 AutoCAD，pro/ENGINEER,Solid Edge,CAM 等軟件很方便地進行文件交換。 SolidWorks2004 在草圖繪制模式及工程圖中提供顯示網格線和捕捉網格線功能。 可將網格線與模型邊線對齊