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3.3模具结构设计16

第4章设计计算

4.1模具结构设计计算16

4.2成型零件的工作尺寸计算17

4.3型腔及模板的刚度及强度计算19

4.4浇注系统设计计算20

4.41浇注系统的作用20

4.42浇注系统设计原则21

4.5脱模阻力计算22

4.6模具冷却水道设计计算22

第5章注射机的选择

5.1最大注射量校核23

5.2注射压力校核24

5.3锁模力校核24

5.4开模行程及顶出行程校核24

5.5模具与注射机安装模具部分相关尺寸的校核25

第6章模具主要零件加工工艺规程

6.1模具凸模工艺规程25

6.2模具凸模工艺规程26

第7章模具装配工艺设计

7.1模具总装图27

7.2模具的安装试模29

总结

致谢

主要参考文献

前言

随着近代工业的发展，塑料成为一种新材料也发展起来了，且应用日趋广泛。

它在国发经济中许多领域不同程度地替代了金属、木材及其他材料，成为当前社会使用的一大类材料。

只有迅速地发展塑料加工业，才可能把各种性能优良的高分子材料变成功能各异的塑件产品，在国民经济中各领域充分地发挥作用。

模具是塑料成型加工的一种重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”，模具是一种高附加值产品和技术密集型产品，其生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志。

注塑成型工艺及模具设计是一门不断发展的综合学科，不仅随着高分子材料合成技术的提高注塑成型设备的革新成型工艺的成熟而改进，而且随着计算机技术，快速造型技术，数值模拟技术、数字化应用技术等在注塑成型加工领域的渗透而发展。

注塑成形工艺及模具设计是一门不断发展的综合学科，不仅随高分子材料合成技术的提高，注塑成型设备的革新，成型工艺的成熟而改进，而且随着计算机技术快速造型技术，注塑成模拟技术，数字化应用技术等在注塑成型加工领域的渗透而发展，注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在机械化工、军事国防，家用电器等都有广泛应用，且生产的制件具有精度高，复杂度高，一致性高，生产率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和广泛的发展前景。

本次设计是对三年高职学知识的一次综合性总结与运用，通过本次设计，提高了对模具的理性认识，掌握了设计步骤，能够更加系统地串联了三年的专业知识，使模具这块知识在认识中合理化，系统化。

本说明是依据《实用注塑成型及模具设计》以及相关的参考书籍而编写成的，本模具是幅比较简单的注塑模具。

本说明介绍了设计的任务要求，模具加工的一系列步骤，在叙述中文字与图形杨互补充说明，能够更详尽地展出了本人的编写内容。

由于编者水平有限，在设计过程中不妥和错误之处在所难免，恳请老师的批评与指正，以便得心修正。

在此表示忠心的感谢！

摘要

模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。

模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。

随着近代工业的发展，塑料生产及塑料成型的应用愈来愈广泛。

质量要求也越来越高，在塑料制品生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造工艺设备、合理的加工工艺，优质的模具材料和现代的成型设备等都是成型优质塑件的重要条件。

目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。

一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。

因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。

塑料模具设计与制造水平关系着一个国家的经济发展的速度，而塑料模具设计是对塑料材料，成型加工原理，成型设备及塑料模具设计知识的综合运用。

对塑料模具的全面要求是：

能生产出在尺寸精度，外观，物理性能等各方面均能够满足使用要求的优质制品。

以模具使用的角度，要求高效率、自动化，操作简便；

从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易，成本低廉。

关键词：

机械综合性信息网络信息化自动化模具

1.1塑料模设计要点

在设计塑料注射模时,其设计程序和设计要点大致如下:

（1）研究分析产品零件图纸,掌握塑件的用途、使用和外观要求、装配精度及确定所允许的浇口及飞边位置，并要了解塑料品种及其成型的工艺性。

（2）选择注射机规格、型号。

（3）按塑件生产批量、注射机的规格和塑件大小,确定出一模可出几个塑件及位置布置方案。

（4）确定模具结构方案。

在确定时,可构思几种模具结构形式,进行分析比较,最后确定一种容易制造、便于操作、确保成型塑件质量的模具结构。

（5）核定以下几个注射工艺参数。

i.根据塑件大小以及所确定的一模多件状况,核定注射机的容量是否合适。

ii.计算型腔压力,核定注射机锁模力。

iii.选择与注射机工作台面相适应的标准模架规格,核定模架是否能容纳所定的一模多腔的塑件数量,并考虑模架的安装及固定方法。

iv.经上述计算和核定后,若不合适,应给以重新确定模具结构方案。

v.选择推件机构.推出机构一定要设计得合理,不能使塑件变形.并要核对注射机的开模距能否取出塑件及推出方式。

vi.在注射机上的定位方法,包括定位直径,喷嘴孔直径及喷嘴定位直径等。

（6）绘制模具总装配图.

i.画出模具中心线及模具主视及侧视图外形线。

确定支模与定模的分型面,确保塑件留在动模一侧。

ii.画出塑件位置及动模、定模型芯、流道和浇口位置。

iii.在动模投影面上出塑像件位置、动模芯、流道、冷却水道、布置导向孔、复位杆孔、推杆孔及固定螺钉和销钉孔位置.并在主视图上表示各零件的零的装配关系,必要时要加剖面剖视图。

有抽芯机构时,要同时出。

iv.填写标题栏及技术要求.

（7）对模具各部位进行必要的强度及刚度计算和核对,不例行时,应给以修订或加强。

（8）画出各零件图,如成型零件的成形尺寸要进行必要的计算,并标出公并非,表面质量及技术要求。

（9）校对、审核并进行必要的个性。

（10）完成设计、制图、校对或审核签字后,可进行描图复印。

1.2注射模设计原则

在设计注射模,一般应遵循下述原则:

（1）选用合理的模具结构.合理的模具结构是获得正确的塑件尺寸和主要条件之一。

（2）塑件的侧孔和侧凹,应考虑嵌镶抽芯机构。

（3）所读者论坛的模具的推杆顶出机构,要在使用时推出迅速可靠。

（4）所设计的模具,在零件成形后,其浇道浇口的去除应容易.在设计时尽量要采用潜伏浇口或能自动脱落的点浇口。

（5）用模具注射成形的零件,其表面粗糙度应细微\硬度要高,使用寿命要长。

（6）所设计的模具应制造容易\生产周期要短\成本要低廉。

（7）在选择分型面时,应确保塑件应在注射后留在动模一侧。

（8）要选择容易成型的浇道和流道。

（9）在设计时,要选择能迅速准动型腔与型芯的背信弃义水道。

（10）所设计的模具,应易实现自动化生产,并长期连续运转而不出故障。

1.3注射模设计程序及要点

（1）研究分析产品零件图纸,掌握塑件的用途、使用和外观要求、装配精度及确定所允许的浇口及飞边位置，并要了解塑料品种及其成形的工艺性。

（2）选择注射机规格、型号。

（3）按塑件生产批量、注射机的规格和塑件大小,确定出一模可出几个塑件及位置布置方案。

（4）确定模具结构方案.在确定时,可构思几种模具结构形式,进行分析比较,最后确定一种容易制造、便于操作、确保成型塑件质量的模具结构。

（5）核定以下几个注射工艺参数.

iii.选择与注射机工作台面相适应的标准模架规格,核定模架是否能容纳所定的一模多腔的塑件数量,并考虑模架的安装及固定方法。

（6）绘制模具总装配图.

i.画出模具中心线及模具主视及侧视图外形线.确定支模与定模的分型面,确保塑件留在动模一侧。

iii.在动模投影面上出塑像件位置、动模芯、流道、冷却水道、布置导向孔、复位杆孔、推杆孔及固定螺钉和销钉孔位置。

并在主视图上表示各零件的零的装配关系,必要时要加剖面剖视图，有抽芯机构时,要同时出。

iv.填写标题栏及技术要求.

（7）对模具各部位进行必要的强度、刚度计算和核对,不例行时,应给以修订或加深。

（8）画出各零件图,如成型零件的成形尺寸要进行必要的计算,并标出公并非,表面质量及技术要求。

（9）校对、审核并进行必要的个性。

（10）完成设计、制图、校对或审核签字后,可进行描图复印。

1.4模具的发展前景

模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。

与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。

美国MOLDFLOW上市公司是专业从事注塑成型CAE软件和咨询公司，自1976年发行了世界上第一套流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场。

MOLDFLOW一直致力于帮助注塑厂商提高其产品设计和生产质量，MOLDFLOW的技术和服务提高了注塑产品的质量，缩短了开发周期，也降低了生产成本，MOLDFLOW已成为世界注塑CAE的技术领袖。

利用CAE技术，可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压和冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题并及时进行修改，而不是等到试模后再返修模具。

这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且在减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等方面，都有着重大的技术、经济意义。

塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE技术，这是发展的必然趋势。

21世纪，塑料工业以以前所未有的速度高速发展。

塑料，在各个领域、各个行业乃至国民经济中已拥有举足轻重的不可替代的地位。

模具是工业生产的重要工艺装备。

由于用模具加工成形零部件，具有生产高效、质量好、节约原材料和能源、成本低等一系列优点，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

模具制造是一个生产周期要求紧迫，技术手段要求较高的复杂生产过程。

总之，模具具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点。

应用数控加工进行模具的制造可以大幅提高加工精度，减少人工操作，提高加工效率，缩短模具制造周期。

同时，模具的数控加工具有一定典型性，并比普通产品的数控加工有更高的要求。

在模具的加工中，各种数控加工均有用到，应用最多的是数控铣及加工中心，数控线切割加工与数控电火花加工在模具数控加工中的应用也非常普遍，线切割主要应用在各种直壁的模具加工，如冲压加工中的凹凸模，注塑模中的镶块、滑块，电火花加工用的电极等。

对于硬度很高的模具零件，采用机加工办法无法加工，大多采用电火花加工，另外对于模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用电火花加工。

而数控车床主要用于加工模具杆类标准件，以及回转体的模具型腔或型芯，如瓶体、盆类的注塑模具，轴类、盘类零件的锻模。

在模具加工中，数控钻床的应用也可以起到提高加工精度和缩短加工周期的作用。

模具应用广泛，现代制造业中的产品构件成形加工，几乎都需要使用模具来完成。

因此，凡制造业发达的国家，模具市场均极为广阔；

凡模具发达国家，制造业也必定很发达和繁荣，也必定拥有国内、国外两个市场。

所以，模具产业是国家高新技术产业的重要组成部分，是重要的、宝贵的技术资源。

优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期；

研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；

为适应市场多样化和新产品试制，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等，应当是未来5～20年的模具生产技术的发展趋势。

塑件设计图

图2-1制件：

电脑显示器前盖

制件说明：

用途：

安装固定电脑显示屏及相关零件

要求：

制品要保持光滑，有良好外观

材料：

ABS

收缩率:

计算收缩率0.4~0.7%

2.1塑件成型工艺性分析

简称：

学名：

丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物

单体：

丙烯晴、丁二烯、苯乙烯

本色 

丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物是丙烯晴、丁二烯、苯乙烯三种单体的共聚物，密度1.02-1.05g，cm3无毒、无味。

为呈微黄色或白色不透明粒料，成形塑件有较好的光泽，耐磨性能、刚性、硬度、耐冲击性能都很好。

燃烧特性：

不易燃烧

优点：

ABS耐热可达90℃，比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙都要高；

可以在-40℃下使用。

同时耐酸、碱、盐、油和水。

具有一定的化学稳定性和良好的介电性能。

ABS具有优良的成型加工性能，尺寸稳定性好，着色性能、电镀性能都很好。

而且价格便宜，原料易得。

缺点：

耐气候性差，不耐有机溶剂，在紫外线下一老化。

适用：

ABS应用广泛，在机械工业上用来制造齿轮、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、冰箱衬里等；

汽车工业中可以用ABS做汽车仪表板、反光镜盒、车轮盖、加热器等。

还可以做水表壳、键盘、电话机壳体、文教体育用品。

注塑特性：

ABS易吸水，是成型塑件表面出现斑痕。

云纹等缺陷。

所以成型加工前要进行干燥处理。

2.2塑件结构工艺性

要获得合格的塑料制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑料制件的结构工艺性。

塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件设计满足成型工艺要求，才能设计出合理的模具结构，以防止成型时产生气泡，缩孔，凹陷及开裂缺陷。

达到提高生产率和降低成本的目的。

在进行塑件结构工艺性设计时，必须遵循以下几个原则：

1）在设计塑件时，应考虑原料的成型工艺性，如流动性，收缩率等。

2）在保证使用性能、物理与力学性能、电性能、耐化学腐蚀性能和耐热能等的前提下，力求结构简单、壁厚均匀、使用方便。

3）在设计塑件时应同时考虑其成型模具的总体结构，使模具型腔易于制造、抽芯和推出机构简单。

4）当设计的塑件外观要求较高时，应先通过造型，而后再逐步绘制出图样。

5）塑件制品结构工艺性设计的主要内容包括：

尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形状、壁厚等。

2.3注射成型原理、特点及应用

注射成型原理是将颗粒状或粉状塑件从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后在柱塞式螺杆的推下，熔融塑料被压缩紧前移动，通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔中，充满型腔的熔料在受压情况下，经冷却固化即可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型面获得成型件。

这样，在操作上完成了一个成型周期，以后，不断地重复上述生产过程。

注射成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度高、对成型各种塑件的适应性强、生产效率高，易于实现全自动化生产等一系列的优点。

因此，广泛地用于塑件的生产，其产品占目前塑件生产总量的百分之三十左右。

目前，热固性塑料也采用注射成型具有生产效率高，产品质量稳定的特点。

此外，还应用热流道注成型和获得各塑件型坯的重要工艺方法，及广泛发现应用注射成型获得各种塑件。

3.1塑件设计

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