支座注射模具的毕业设计说明书·Word文档格式.docx
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5.1成型零件的结构设计 18
5.1.1凹模的结构设计 18
5.2成型零件工作尺寸的计算 19
5.2.1凹模工作尺寸的计算 19
5.2.2凸模工作尺寸的计算 20
5.2.3型芯径向尺寸及孔间距的计算 21
5.2.4凹模侧壁厚度的计算 21
5.2.5动模垫板厚度的计算 22
第六章模架设计 24
6.1模架型号的确定 24
6.2模架尺寸的确定 24
6.3模架各尺寸的校核 25
第七章 注射模导向机构设计 26
7.1注射模导向机构的作用 26
7.2导柱的设计 26
7.3导套的设计 27
iii
7.4导柱、导套的数量和布置形式 27
第八章 侧向分型与抽芯机构的设计 29
8.1侧向分型与抽芯机构的分类 29
8.2塑件抽芯机构的确定 29
8.3斜导柱抽芯机构的有关参数计算 29
8.3.1斜导柱抽芯距S抽
............................................29
8.3.2斜导柱倾斜角a 29
8.3.3斜导柱抽拔力 30
8.3.4斜导柱弯曲力 30
8.3.5斜导柱的截面尺寸确定 31
8.3.6斜导柱长度及开模行程 31
第九章 脱模推出机构 34
9.1推杆推出机构设计 34
9.2复位机构设计 35
9.3脱模力的计算 35
第十章 排气系统设计 37
10.1 模具排气的几种方式 37
11.1加热系统设计 38
11.2冷却统设计 38
11.2.1冷却系统设计原则 38
11.2.2冷却介质 38
11.2.3冷却系统的简单计算 38
11.2.4冷却回路的布置 40
第十二章塑料模具的选材 41
12.1注射模具选材要求 41
12.2模具结构零件材料及热处理 41
第十三章 关键零件的数控编程 43
13.1数控技术在模具中的作用 43
13.2典型零件的加工工艺 43
13.3关键零件的数控编程 44
第十四章 结论 46
参考文献 47
致 谢 48
附录 49
第一章绪论
1.1前言
目前模具是汽车，电子，电器，航空航天，仪器仪表，轻工，塑料，日用品和其他重要的工业生产技术和设备，模具工业是国民经济的基础产业。
没有模具，就没有高质量的产品。
模具加工的零件，生产效率高，质量好，节约材料和低成本等一系列优点。
因此已成为现代工业生产的重要手段和工艺开发。
因此，模具技术，尤其是制造精密，复杂，大型模具技术已成了衡量一个国家的机械制造水平的重要指标之一。
据国际协会的报告表明，在这个阶段，75％的工业零件粗加工，精加工的50％都
是由一次成型的。
目前，美国，日本，德国和其他工业化国家超过机床产值的模具产业产值，台湾，中国模具行业年均增长率超过35％的快速发展，中国大陆模具业近年年，获得了快速发展，特别是塑料模具，模具设计和制造水平都有了很大的进步。
1.2模具发展现状及发展方向
1.2.1国内外注塑模具的发展现状
近年来，模具增长是非常迅速的，高效率，自动化，大型，微型，精密，高寿命的模具，在模具生产比例越来越大。
从模具设计与制造的角度来看，模具的发展趋势，可以分为以下几个方面：
（1）深化理论研究
在模具设计过程中的原则，越来越多的研究，模具设计经验，在设计阶段就已经逐步理论方面的技术开发设计，使产品的产量和质量都得到了很大的改善。
效率高，广泛使用的各种高效率，自动化的模具结构。
高速自动成型机械与先进的模具，提高产品质量，提高生产效率，降低成本起到了重要作用。
（2）高精度
由于应用程序的扩展，所以存在各种各样的大型，精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，高强度，高硬度，高耐磨性，易加工的各种发展，热处理变形小，热传导性优异的成型材料。
（3）模具制造过程中的创新
在模具制造过程中，为了缩短模具制造周期，减少了工作量钳工，模具加工技术做出了很大的改进，尤其是形型腔的加工，使用了各种先进的机床，这不仅大大增加加工的比例，而且还提高了加工精度。
（4）标准化
标准化工作，不仅极大地提高模具生产效率，同时也提高产品质量和降低成本。
-0-
1.2.2国内外注塑模具的发展趋向
在信息社会的发展和经济全球化进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向更大，更复杂，更复杂及更经济快速方面发展，不断提高产品技术含量，模具生产朝着专业化，信息技术，数字化，无图，精细化，自动化的发展，模具行业走向集成技术，精良的设备，产品品牌化，管理信息化，经营国际化方向。
对于我国的模具行业，模具行业由现状进一步提高的结构性调整和创新，抢占中国的模具的竞争优势，较低的价格，大大提高了模具的开发效率，增加大型，复杂，复杂和长期的生活具有较高的技术内容高档模具的比例，未来我国的模具技术的研究重点和主要的发展方向应该是：
（1）高速，高精密，复杂，长寿命模具加工技术的研究和应用。
如超精密冲压模具制造技术的研究和应用，精密塑料和压铸模具制造技术；
（2）开发高品质的模具和材料的正确选择，先进的表面处理和处理技术的发展和应用;
（3）快速原型和快速模具（RP/RT）技术的发展和应用；
（4）CAD，CAM，CAE和其软件广泛应用于连续先进的CAD/CAE/CAM技术的进一步整合，集成，智能，从而提高现代模具设计，信息技术和标准化。
-49-
第二章 塑料成型工艺性分析
2.1塑件结构分析
2.1.1外形尺寸分析
该塑件为支座实体，结构简单、形状不大、壁厚均匀，圆角有过渡，并且没有特别的倾斜。
这些因素都有利于注射成形；
因为塑件孔的方向不一至，且是相互垂直的孔，故需要侧向抽芯机构，初步确定采用斜导柱抽芯机构，需要二次分型便可以完成。
此塑料件通常与其他零件配合使用，故其内孔最好不要留下飞边，避免引起配合上的不便。
同时在其表面上也不要有明显的浇注缺陷，防止影响其正常的工作。
塑件图如图2.1所示。
（a）（b）
图2.1支座三维图及二维图
2.1.2精度等级
由零件图可知，未标注公差尺寸，采用MT3、A类公差等级。
2.1.3壁厚
由零件图分析可知该零件壁厚为6mm。
2.1.4 脱模斜度
由于塑件在冷却过程中会产生收缩，就会紧抱在凸模上或粘附在型腔内，为了方便脱模，防止因脱模时出现因力过大而拉坏塑件或使其表面出现顶伤、划伤等。
另外与脱模方向平行的塑件内，外表面都应具有合理的脱模斜度。
由参考文献[1]查得PA6的脱模斜度推荐值为：
制件外表面 制件内表面
35′～1.35°
30′～1°
由于塑件简单，且塑料PA6流动性好，为使注射充型流畅，选脱模斜度为1°
2.2工程塑料的性能分析
2.2.1PA6的性能分析
尼龙6简称PA6，是一种白色或淡黄色结晶颗粒，熔点2050C，其中原子多数的熔点低，密度1.04g/cm3左右，是一种热塑性塑料。
尼龙具有优良的机械性能，结晶度越高，其抗拉强度、硬度、耐磨性及润滑性越好；
尼龙的软化温度范围较窄，具有比较明显的熔点，大部分的尼龙具有阻燃性，尼
龙的热分解温度在3000C左右，其使用温度在400C~1000C之间，长期使用温度为
800C；
若长期在1000C以上与氧接触，就会发生热降解，改善需要加入稳定剂即可；
而且尼龙拥有较好的电气性能.
尼龙可以耐大多数盐类，但强酸和氧化剂能够侵蚀尼龙；
不溶于普通有机溶剂和油脂；
冲击强度较高（高过ABS POM但比PC低）；
热变形温度低；
尼龙吸水性大，尺寸稳定性差。
2.2.2PA6成型性能
（1）收缩率范围大，且各向异性明显，容易产生缩孔、凹陷和变形等缺陷，成型条件要稳定。
（收缩率为：
0.5-2.2%）
（2）吸湿性较大，成型前须干燥。
热稳定性差，易分解，干燥过程中要避免高温氧化，采用真空干燥。
（3）熔点较高，熔融温度范围窄，热稳定性差，不能时间停留在高温料筒内，以防止堵塞喷嘴。
（4）熔体粘度低，流动性好，溢边值为0.02mm，成型中易出现溢料和流涎现象，成型条件应稳定。
2.2.3PA6的主要性能指标
由参考文献查得，PA6的性能指标见表2.1。
表2.1POM的主要性能指标
注塑机各项目
单位
参数
密度
g/cm3
1.10 1.15
比体积
cm3/g
0.87 0.91
吸水率
%
1.6 3.0
收缩率
0.6 1.4
熔点
热变形温度抗拉屈服强度拉伸弹性模量抗弯强度
冲击韧度硬度
0C
0C
MPaMPaMPakJ/m2HB
210 225
202（无缺口）/25（缺口）
70
2.6×
1014
96.9
不断（无缺口）/11.8（缺口）
体积电阻系数
W×
cm11.6
11.6
2.3PA6注射成型过程及工艺参数
2.3.1注射成型的原理
将塑料颗粒定量加入到注塑机的料筒内，通过料筒的传热，以及螺杆转动时产生的剪切摩擦作用使塑料逐渐融化成流动状态，然后在柱塞或螺杆的推挤作用下使熔融塑料以高压和较快的速度通过喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中，由于模具的冷却作用，使膜腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型，最后开模取出塑件。
2.3.2热塑性注射成型工艺过程
注射成型过程:
1）注射前的准备.对PA6色泽，粒度和均匀度等要进行检验，又PA6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，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。
3）塑处理件后处理。
塑件处理的介质为空气和水，处理温度为60 750C，处理时
间为16 20s.
4）具体流程图如图2.2所示。
2.3.3注射工艺参数
1）注射机类型：
螺杆式。
2）螺杆转数（r/min）:
20 50。
3）喷嘴形式：
直通式。
4）喷嘴温度：
200 210。
5料筒温度/0C：
前段220 2400C；
中段230 2500C；
后段200 2100C。
6）模具温度/0C：
80 1200C。
7）注射压力/：
MPa90 130。
8）保压力/MPa：
30 50。
9）注射时间/s：
2 5。
10）保压时间/s：
15 40。
11）冷却时间/s:
20 40。
12）成型周期/s：
40 90。
注射装
预塑化
装入料斗
清理模具涂脱模剂
保压
注射
合模
放入嵌件
预烘干
注射装备准备装料注射装置准备注射
清理嵌件预热
脱模
冷却
塑件送下道工序
图2.2注射流程图
第三章 拟定分型面及注射机
3.1塑件分型面位置的分析和确定
分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触面。
一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。
模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。
设计时应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。
选择分型面时一般应遵循以下几项原则：
（1）分型面应符合脱模的基本要求，能使塑件从模具内取出来，分型面要设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。
（2）要避免形成侧孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单。
（3）确保塑件符合外观质量要求。
（4）确保塑件留在动模一侧，利于推出推杆痕迹不显露于外观面。
（5）分型面不影响塑件外观，即分型面应尽量不破坏塑件外表面的质量。
（6）合理设置浇注系统，特别是浇口的位置。
（7）有利于模具加工。
从零件图上分析，该零件的分型面应选在支座截面积最大且利于开模取出塑件的平面上，初步拟定了方案如下图3.1所示。
图3.1 分型面
3.2确定行腔数量及布局形式
本塑件在注射时采用一模四件结构，即模具需要四个型腔。
综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素拟定如下图3.2：
图3.3 型腔分布
3.3注塑机型号的确定
3.3.1注射量的计算
通过PROE三维软件建模分析计算得（三维如图3.4所示）塑件体积：
V塑=10.688cm3
塑件质量：
m=rV塑=1.10´
10.688=11.757g（3.1）式中，r由参考文献取r=1.10g/cm3。
图3.4 塑件三维分析图
3.3.2浇注系统凝料体积的估算
塑
浇注系统的凝料在设计之前是不能确定数值的，但可以根据经验公式，按塑件体积的0.2~1倍来估算。
由于本次采用一模四腔且流道较长故取0.6来估算，所以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4个塑件体积之和）为
V总
=V（1+0.6）´
4=10.688´
1.6´
4cm3（3.2）
3.3.3选择注射机
V =68.403cm
3
根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量总 又为了保证
正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于或等于注射机的公称注射量的
80％，即
（3.3）
V总£
0.8V公
总
所以 V/0.8=85.504cm3。
根据以上的计算，初步选定公称注射量为120cm3，注射机型号为XS-ZY-125卧式注射
机，其主要技术参数见表3.1。
表3.1 注塑机的主要技术参数
螺杆直径
mm
30
螺杆转速
r/min
14～200
理论注射容积
cm3
75
塑化能力
g/s
7.3
注射速率
60
额定注射压力
MPa
224
锁模力
kN
630
拉杆内间距
370×
320
最大模具厚度
300
最小模具厚度
150
开模行程
mm
270
定位孔直径
125
喷嘴球半径SR
15
喷嘴口直径
4
锁模形式
12
3.3.4注射机的相关参数的校核
1.注射压力的校核。
有参考文献查的PA6所需注射压力为90~101MPa，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k=1.25~1.4,这里取1.3，则
k'
P
=1.3´
100MPa<
P公
,所以，注射机注射压力合格。
2.锁模力的校核。
1）塑件在分型面上的投影面积
A塑=30´
40=1200mm
2
（3.4）
2）浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影数值，一般A浇，是A塑0.2~0.5倍。
这里取A浇=0.2A塑。
3）塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积，有
A =n（A +A）=4´
1.2A
=4´
1.2´
1200=5760mm2（3.5）
总 塑 浇 塑
4）模具型腔内的胀型力
F胀=A总P模=5760´
40=230400N=230.4KN
式中，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20MPa~40MPa。
这里取35MPa。
由前面可知该注射机的公称锁模力F锁=1000KN，锁模力安全系数为k2=1.1~1.2，在这里选取k2=1.2，则有
k2F胀=1.2F胀=1.2´
230.4=276.48KNpF锁=1000KN，
（3.6）
所以注射机的锁模力满足要求。
第四章浇注系统设计
4.1浇注系统设计的原则：
浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。
它的作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密，轮廓清晰的塑件。
浇注系统设计的原则如下：
（1）尽量同时充满每个型腔中；
（2尽量减少压力和热量的损失；
（3尽量节省的塑料原料；
（4尽量使型腔排气顺利；
（5）尽量使浇注道凝料与塑料分离或者切除容易；
（6）不要让冷料能进入型腔；
（7）浇口痕迹要对塑料外观影响不大。
4.2浇注系统的组成
浇注系统一般是由以下四部分组成：
主流道、分流道、浇口、冷料穴。
4.3主流道设计
主流道是连接注射机喷嘴和分流道的一段通道，一般和注射机喷嘴在同一轴线上，横截面是圆形，并带有一定的锥度。
4.3.1主流道尺寸
1.主流道的长度：
中小型模具L应尽量小于100mm,本次设计中取90mm进行设计。
2.主流道小端直径：
d=注射机喷嘴尺寸+0.5~1mm=（4+0.5）mm=4.5mm。
3.主流道大端直径：
d¢
=d=2Ltana»
8mm，式中a=40。
4.主流道球面半径：
SR=注射机喷嘴嘴头半径+（1~2）mm=（12+2）mm=14mm。
5.球面的配合高度：
h=3mm。
4.3.2 主流道的凝料体积
V =p
主 （3
R2+r2
+Rr）L
（4.1）
=1573.271mm3
=1.57cm3
4.3.3主流道当量半径
Rn=
2.25+4=3.125mm（4.2）
4.3.4主流道浇口套形式
因为主流道衬套是标准件，所以可以选用标准件。
主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，容易损坏，对材料要求较高，因次模具主流道部分可设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即可，就可以有效的选择优质钢材，并能单独进行加工和热处理。
由于该塑件采用的材料是PA6，它属于玻璃纤维增强的塑料，所以衬套材料可以用H13，热处理后硬度为（60 62）HRC。
浇口套形式如图4.1所示。
图4.1浇口套形式
4.4分流道设计
分流道是主流道和浇口之间的通道，通常要设在分型面上，起分流和转向的作用。
模具是多型腔时必须设置分流道，单型腔大塑件在使用多个点浇口时也必须设置分流道。
4.4.1分流道的布置形式
由于本设计采用一模四腔，所以必须设置分流道。
同是为了能够满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，本设计采用平衡式分流道，如图4.2所示。
图4.2分流道分布形式
4.4.2分流道的长度
根据四个型腔的结构设计，分流道长度适中，取单边分流道长度L分取45mm。
4.4.3分流道当量直径
因为流过一级分流道塑料的质量
m=rV塑=1.10×
10.688×
4=47.028g<
200g（4.3）
又该塑件壁厚5mm,查参考文献可得D¢
=6.8，再根据单分型面分流道长度45mm,
查参考文献可得修正系数fL=1.02,则分流道直径修正后为
D=D¢
f=6.8×
1.02=6.936≈7mm（4.4）
4.4.4分流道的截面设计
1.分流道的截面形状
分流道的截面通常有形状有圆形、梯形、六角形和U字型等等，一般分流道设在分型面上。
通常为了减少流道内的压力损失，希望流道的截面积足够大；
又从热传导方面考虑，要减少热量的损失，
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