《冲压件1塑料件1的成型模具CADUG课程设计说明书.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压件1塑料件1的成型模具CADUG课程设计说明书.pdf（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 课程设计指导 主题 1:冲压件 1 和塑料件 1 的成型模具 CAD 题目:冲压件 1 和塑料件 1 成形模 CAD 专业类别号 教师 一、设计任务 1.冲压件和塑料件 1 见附产品图，取第一套尺寸。具体任务:1.制定冲压件和塑料件的规定成型工艺，正确选择成型设备；2.合理选择模具结构和必要的工艺计算；3.正确确定模具零件和其他零件的形状和尺寸；4.采用 UG 软件设计模具，并对模具进行虚拟装配，生成爆炸图，从而验证模具设计的正确性；5.利用 UG 绘图模块，完成模具装配图和工作零件图；6.撰写模具设计说明书；7.课程设计完成工作量:(1)冲压模具和塑料模具装配图 1 张(待打印)；冲压模具
2、工作部件的零件图；(2)设计说明书(包括冲压件的冲压工艺卡和塑件的成型工艺参数；模具设计计算过程；UG 模具设计流程)。二、设计要求 1.在课程设计中，学生要独立思考和学习，学会根据具体情况灵活运用所学知识，不能盲目抄袭其他样本或他人设计；2.课程设计的每一个环节都必须认真细致的完成；3.设计应按计划进行，并保证设计的模具结构合理、操作方便、制造方便、成本低廉，设计图纸符合国家标准和行业标准，以及设计规范；4.设计时间表:(1)冲压工艺、冲压模具设计及绘制模具装配图和工作零件图2 天；(2)塑料成型工艺、模具设计及绘制模具装配图和工作零件图2 天；(3)写设计说明书，答辩 1 天(是否答辩由指
3、导老师决定)。5.提交材料(单独包装):(1)设计资料光盘(文件放在以下三个文件夹中:1 设计说明书、2 重庆亚木居、3 住宿木居)(2)纸质印刷材料(冲压模具装配图、注塑模具装配图)序 在现代社会，人们的日常生活与工业密切联系，工业及其工业产品触及人类生活的方方面面。很多日常用品都是用模具制作的:比如机动车(大部分)、航空航天仪器、仪器仪表、家用电器、五金制品、塑料管等。，几乎涵盖了整个模具行业，包括钣金制品、塑料件、压铸件等。因此，模具是现代工业生产中生产各种产品(绝大多数)的重要工艺装备，模具制造的工艺水平和更新速度往往制约着上述行业产品的发展和更新速度。业内人士更是敏感地意识到，谁掌握
4、了模具的先进技术并投入规模化生产，谁就掌握了快速抢占市场份额的主动权，从而在激烈的市场竞争中占得先机。在发达工业国家(地区)，如欧美、日本等。，模具制造技术的发展极其迅速。模具制造水平已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。模具它是工业生产的基础工艺设备，被称为“工业之母”。75%的粗加工工业零件和 50%的精加工零件由模具形成，并且它们中的大多数塑料产品也是由模具成型。模具作为国民经济的基础产业，涉及到机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业。，并且有着广泛的应用。中国的模具行业也进入了一个快速发展的时期，但是仍然存在很多问题。目录 前言 3 第一部分冷冲压工艺与模具设计
5、1 1.0 冲压件制件图 1 1.1 冲压工艺性分析 1 1.2 工艺方案确定 1 1.3 确定模具类型与结构形式 2 1.4 工艺计算 2 1.4.1 确定最佳排样方式 2 1.4.2 计算冲压合力并预选机床 3 1.4.3 确定冲裁压力中心 3 1.4.4 确定冲裁凸模和凹模工作刃口尺寸 3 1.4.5 确定弹性元件 4 1.5 选择和确定磨具主要零件的结构与尺寸 4 1.5.1 工作零件的结构与尺寸设计 4 1.5.2 其他板的尺寸 5 1.5.3 模架的规格 5 1.5.4 模具闭合高度的计算 5 1.6 校核所选压力机 5 1.7 编制工作零件机械加工工艺卡 6 第二部分塑料成型工艺
6、与模具设计 6 2.0 塑料件制件图 6 2.1 工艺性分析 7 2.1.1 塑件的结构、精度、质量分析 7 2.1.2 ABS 性能分析 7 2.1.3 ABS 的注射成型过程与工艺参数 7 2.2 拟定模具的结构形式 8 2.2.1 分型面位置的确定 8 2.2.2 型腔布置 8 2.2.3 注射机型号的确定 8 2.2.4 注塑机的相关参数的校核 9 2.3 浇注系统的设计 10 2.3.1 主流道设计 10 2.3.2 分流道的设计 10 2.3.3 浇口的设计 11 2.3.4 校核主流道剪切速率 11 2.3.5 冷料穴的设计与计算 11 2.4 成型零件的结构设计与计算 11 2
7、.4.1 成型零件的结构设计 11 2.4.2 成型零件钢材的选用 12 2.4.3 成型零件工作尺寸的计算 12 2.4.4 成型零件尺寸与动模垫板厚度的计算 15 2.5 模架的确定 15 2.5.1 各模板尺寸的确定 15 2.5.2 模架尺寸的校核 16 2.6 排气槽的设计 16 2.7 脱模推出机构的设计 16 2.7.1 推出方式的确定 16 2.7.2 脱模力的计算 16 2.7.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 17 2.8 冷却系统的设计 17 2.8.1 冷却介质 17 2.8.2 冷却系统的简单计算 17 2.9 导向与定位结构的设计 18 2.10 编写机械零
8、件加工工艺 18 第三部分冲压模、注塑模 UG 设计 19 3.1 冲压模具设计 19 3.2 塑料模具设计 28 结束语 35 参考文献 36 第一部分是冷冲压工艺和模具设计。1.0 冲压件图纸 如下图所示，工件材质为 Q235，厚度 t=1mm，表面不允许有明显划痕。设计该零件的成型模具。图 1.1 零件图 1.1 冲压工艺分析 1.材质:该零件材质为 Q235，为普通碳素工具钢，厚度 1.0mm，冲压性能良好。2.该零件结构简单，拐角处有 R1 和 R3 的圆角，冲孔为 10，工艺性好。3.尺寸精度。零件的尺寸精度为 IT13-14。检查公差表以获得:40062.0;32039.0；28
9、033.0；19052.0；18018.0；10036.0；2003.0;48039.0；结论：适合冲压。1.2 工艺计划的确定 工件包括落料和冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案:方案一:先下料，后打孔。采用单步模具生产。方案二:落料-冲孔和复合冲压。采用复合模具生产。方案三:冲孔-落料和级进模。采用级进模生产。方案中一个模具结构简单，但需要两个模具两个工序，生产成本高，生产率低，难以满足大批量生产的要求。第二种方案只需要一副生产效率高的模具，工件精度高。第三种方案只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但位置精度没有复合模高。通过对以上三种方案的分析比较，该零件采用方案二的复合模成形。1.
10、3 确定模具类型和结构。1.这部分质量要求不高。板厚 1.0mm，孔边 3mm，可以选择倒装复合模。2.定位方式的选择:用两个导向销控制带材的进给方向，用止动销控制带材的进给进度。3.卸料卸料方式选择:采用弹性卸料。下部，上模刚性顶部。4.导向方式的选择:为了操作方便，模具采用后导柱导向方式。冲压件形状简单，精度低，批量生产中等。为了延长模具的使用寿命，采用了导向、弹性卸料、下卸料的模具结构。1.4 过程计算 1.4.1 确定最佳布局方式。确定最佳布局方法，计算材料利用率规格。该零件有两种布局方式:直线布局和反向布局，如下所示:图 1.2 直排 图 1.3 直行 查冲压手册表 2-18，最小搭
11、接值为:工件之间 1.2 毫米，侧面 1.5 毫米。工件面积:4810+409+328-2010-52=817.5 mm2 行:取 2 mm 的搭接边值。材料宽度 B=32mm，步距 l=50mm 材料利用率:=817.5(3250)=51.1%右图:取 2mm 的搭接边值。材料宽度 B=32mm 步距 l=94mm 材料利用率:=(817.5 2)(32 94)=54.4%对比直排和对排两种排样方式，虽然对排的材料利用率高，但两者相差只有 3 个百分点左右。相对于 3%的材料利用率，模具制造和设计成本的附加成本和制造难度远大于节约的成本；就这款产品而言，选择垂直对齐的方式，就这款产品而言，无
12、论是从模具设计的难度，还是制造成本的节约，都是既经济又容易操作的。因此采用直线布局。选择棒材规格:1mm900mm1200mm，可以切割 37 根棒材，每根棒材可以冲压 18 根。总材料利用率 =37 18 817.5 (900 1200)=50.4%。1.4.2 计算冲压力，预选机床。L=482+282+102+10=203.4 t=1.0 b=450 MPa 冲压力：F=Ltb=203.41.0450=91530 N 选择倒装复合模:顶出力等于零。冲压工艺及模具设计见表 3-9 KX=0.05 KT=0.055。卸载力:FX=KXF=915300.05=4576 N 推力:如果刃口高度为
13、10mm，那么 n=10/1=10。FT=ktfN=915300.05510=50342N 冲压力:f=f+FX+ft=91530+4576+50342=146448n147 kn 根据压紧力，预选 J23-16 曲柄压力机。标称压力(千牛)160 最大关闭高度(毫米)220 工作台尺寸(左右 x 前后)450X300 模具手柄规格 30X50 滑块行程(毫米)30 关闭高度调节(毫米)60 表 1.2 压力机主要参数 1.4.3 确定下料压力中心。X1=7 X2=2 X16=14 X17=24 Y1=0 Y2=5 Y16=5 Y17=19 L1=14 L2=10 L16=10 L17=10
14、X0=172117172211LLLLXLXLX24 Y0=172117172211LLLLYLYLY13 所以去 X0=24，Y0=13 为模具压力中心。1.4.4 确定冲裁凸模和凹模的工作边尺寸。冲裁是根据冲裁模计算的，冲裁凸模是根据模具和最小间隙计算的，也可以根据模具的实际尺寸和间隙值准备。在冲裁凸模计算的基础上，准备冲裁凹模凸模的实际尺寸和间隙值。通过匹配处理计算冲孔和下料尺寸。间隙值见冲压工艺及模具设计表 3-4，Zmin=0.1，Zmax=0.14。冲裁模磨损后变大:062.032；062.040；039.048；018.018；052.019；033.028；036.010 凹模
15、公差按 磨损系数查冲压工艺与冲模设计表 3-5，x0.5 或 0.75。155.004/62.00154.31)62.075.032(A 155.004/62.00254.39)62.075.040(A 098.004/39.00471.47)39.075.048(A 045.004/18.00487.17)18.075.018(A 13.004/52.00561.18)52.075.019(A 083.004/33.00675.27)33.075.028(A 09.004/36.00773.9)36.075.010(A 中心尺寸凹模磨损后不变，尺寸有1.010；凹模公差按 025.0104/
16、1.010C 落料凹模磨损后变小尺寸03.020，凹模公差按 0075.004/3.093.193.075.07.19B 按上述尺寸制造出凹模，凸模按其实际尺寸配做，保证合理间隙 0.1-0.14mm。冲孔凸模磨损后变小尺寸18.00.10，凹模公差按 0045.004/18.009.1018.05.010D 1.4.5 确定弹性元件。聚氨酯橡胶允许承受比弹簧更大的载荷，而且安装调整方便，所以选用橡胶。卸载力为:f 卸载=4.6kn。橡胶高度:H 自由=H 工作/(0.25 0.3)=26.7 32，取 30。式中 H 功=t+1+H 磨=1+1+6=8。橡胶面积:A=F 卸载/p=17602
17、 9158 mm2 其中 p 为橡胶预压(按 10%-15%H 自由)，取 0.26-0.5。1.5 选择和确定磨具主要零件的结构和尺寸。1.5.1 工作部件的结构和尺寸设计 1.凸凹模:为了便于加工，凸凹模设计成直通式，垫板上固定一个 M6 沉头螺钉，与凸凹模固定板的配合为 H7/m6。总长度 l=h 固定板+h 卸料板+(h 橡胶-h 预压)=16+10+30-4mm=53mm；2.模具:模具采用薄模结构，薄模厚度尺寸(参考单工序模具厚度计算方法:h=ks=0.35 48=16.8mm)为 18mm。4/4/4/4/凹模厚度尺寸 c=(1.5-2)h=27-36 其中 Ks 为 0.20-
18、0.30，0.22 取自冲压工艺和模具设计表 3-15。凹边长度 l 48+2(27-36)=102-120mm，取 125mm；B 28+2(27-36)=82-100mm，取 100mm；因此，模具尺寸为 125mm100mm18mm。3.冲孔凸模:冲孔凸模为阶梯形，与凸模固定板匹配为 H7/m6。总长度:l=h 固定板+h 凹模+h 空心垫板=14+12+18mm=44mm，末端长度:L1=L/2=22mm。4.模具刚度检查 凸模尺寸较大，模具强度较大，不需要校核模具强度。只需检查小冲头。采用带指导的检查公式。小冲头:单个冲头上的力。13.14FKN FT=14.130.055=0.8
19、KN F合=F+FT=14.93 KN Lmax95F2d=77.8mm22mm.无导向：可行。1.5.2 其他电路板的尺寸 参考典型组合结构 GB2872.1-81 打孔垫 1251006 凸模固定板 12510016 卸载板 12510010 空心垫板 12510012 凸模固定板 12510014 1601256 打孔垫 模板的规格 上模座 12510030 GB2855.5-81 下模座 12510035 GB2855.6-81 手柄 B40100 GB2862.1-81 导向套 A22H78028 GB2861.6-81 导柱 A22h6160 GB2861.1-81 1.5.4 合
20、模高度的计算 h=30+6+14+12+18+10+27+16+6+35-1=173 毫米。1.6 检查选定的压机。J23-16 压机:公称压力 160KN；滑块 120 的行程(次/分钟)；将连杆长度调整到 45 毫米；最大充模高度 220mm，最小充模高度 175mm，台面尺寸(前后左右)300mm450mm，模柄孔尺寸(直径深度)3050；电机功率为 1.5KW.检查以上所有参数，除模具闭合高度小于最小充模高度外，其他参数均符合要求；要解决闭合高度的问题，只需要在模具下面垫一块普通的木板就可以了。1.7 准备工作零件的加工工艺卡。表 1.2 模具加工工艺规范卡 凹模材料 Cr12 硬度
21、58-62HRC 加工工艺规范 序列号 进程名 加工能力 一个 准备好材料 锻造(退火)13010523 2 粗轧机 铣六个面，尺寸为 125.3100.319。注意两个主平面和两个相邻边用标准角度尺测量，满足基本垂直要求。三 平面磨削 将两个主平面的厚度打磨至 14mm，打磨四个边，使相邻两个边垂直，垂直度为 0.02mm/100mm。四 适当的 1.划线:标出每个孔的中心线和凹模的穿线孔；2.钻孔:钻螺纹、销底孔、母模孔穿线孔；3.铰孔:将螺孔铰至要求；4.攻丝:对螺纹进行攻丝以满足要求。五 热处理 淬火和低温回火使材料的硬度达到 58-62HRC。六 平面磨削 六面抛光消除淬火变形和氧化
22、皮，达到工艺要求的尺寸。七 消磁 消除坯料的剩磁 八 线切割 切割凹模的型腔，留有 0.01-0.02 的磨削余量。九 适当的 将凹模腔壁侧面打磨至尺寸，粗糙度为 0.8 m。10 试验 根据图纸进行检查 第二部分是塑料成型技术和模具设计。2.0 塑料零件的图纸 如下图所示，工件材质为 ABS。要求确定零件的成型工艺参数，设计成型零件的模具，编制模具的加工工艺。图 2.1 塑料零件图 2.1 制造性分析 2.1.1 塑料件的结构、精度和质量分析 1.外观该塑料件为实心塑料件，长方体，T 型薄壁结构。薄壁部分厚度为 2mm和 4mm，厚壁部分厚度为 6mm，中间有两个 8 和 4 通孔。整体尺寸
23、不大，所以成型工艺性好。1.精密零件上所有未提及的公差符合 IT14，其余尺寸为:062.046，036.010，030.06，100.18，052.020，36.0010，30.004，025.02，030.06 2.拔模 ABS 是无定形塑料，成型收缩率小，冲头拔模角度为 1。2.1.2 ABS 性能分析 1.性能:综合性能好，冲击强度和机械强度高，尺寸稳定，耐化学腐蚀，电气性能好；注射成型工艺；易于成型和加工，其表面可镀铬，适用于制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。2.可成形性 a)未成型的塑料。品种很多，每个品种的机电性能和成型特点也不一样。成型方法和成型条件应根据品种而定
24、。b)吸湿性强。含水量应小于 0.3%(质量)，且必须充分干燥。表面有光泽的塑料件应预热并长时间干燥。c)中等流动性。边缘飞边约为 0.04 毫米.d)模具设计时应注意浇注系统，选择好进料口和形式。当推力过大或加工时，塑件表面会出现白色痕迹。3.ABS 的主要性能指标 表 2.1 ABS 的主要技术指标 密度 吸水率(%)收缩率 熔点 抗张强度 弯曲强度 硬度 HB 1.02-1.16 0.2-0.4 0.4-0.7 130-160 50 兆帕 80 兆帕 9.7R121 2.1.3 ABS 的注塑工艺和工艺参数 1.灌浆法 a)成型前的准备。检查 ABS 的颜色、粒度和均匀性。由于其高吸水性
25、，ABS在成型前应充分干燥。b)注射过程。塑料件的注射筒加热塑化至流动状态后，通过模具的浇注系统进入模腔成型。该过程可分为五个阶段:充型、压实、保压、回流和冷却。c)塑料零件的后处理。处理介质为空气和水，处理温度为 60-75。处理时间为 16-20 秒。2.注射工艺参数 a)注射机:螺杆式，螺杆转速为 30r/min。b)枪管温度():后端 150 170；中段 165 180；前段 180 200。c)喷嘴温度():170 180。d)模具温度():50 80。e)注射压力(MPa):60 100。f)成型时间:30(注射时间为 1.0，冷却时间为 20.4，辅助时间为 8)。2.2 拟定
26、模具的结构形式。2.2.1 分型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖横截面积最大的底面上，有利于开模取出塑件。位置如图 2.2 所示。图 2.2 分型面的位置 空腔布局 1.空腔数量的确定。这种塑件的精度一般在 2 3 级之间，而且是批量生产，所以可以采用一模多腔的结构。同时，考虑到塑件尺寸与模具结构尺寸的关系，基于制造成本和各种成本等因素，初步确定为一模两腔的结构。2.确定型腔排列形式多型腔模具应尽可能以平衡的方式排列，并应紧凑，与浇口位置对称。由于本设计选用一模两腔，所以呈直线对称布置，如图 2.3 所示。图 2.3 型腔数量的排列 3.模具结构的确定此模具设计为一模两
27、腔，呈直线对称布置。推出结构由推杆推出，流道对称平衡，浇口进料侧浇口，在分型面上开启。选择单分型面注塑模具。2.2.3 注塑机型号的确定 1.注射量的计算估计塑料零件的体积。单个塑料件的体积为:V 塑料=3.152cm3 对于单个塑料的质量，请参考塑料产品的成型和模具设计。如果 ABS 的密度=1.02g/cm3，那么 M 塑料=3.1521.02g=3.23g 2.浇注系统冷凝水体积的初步估算。浇注系统冷凝液的确切数值在设计前无法确定，但可以根据经验按塑件体积的 0.2-1 倍估算。由于本次采用的流道简单短，浇注系统的冷凝液按塑料件体积的 0.2 倍估算，一个模具有两个型腔，因 此 一 次
28、注 射 入 模 具 型 腔 的 塑 料 熔 体 总 体 积 为vTotal=v plastic(1+0.2)2=3.1522.4 cm3=7.6 cm3。3.从 2 中选择注射机得到 vTotal=7.6cm3，结合教材塑料制品成型与模具设计(4-18)得到 vTotal/0.8=9.5cm3，根据以上计算，初始注射量为78cm3，注射机型号为卧式注射机，主要技术参数如下:表 2.2 注塑机主要参数 理论注射量(厘米)七十八 螺杆直径(毫米)30 注射压力(MPa)170 注射速率(克/秒-1)60 夹紧力(千牛)450 拉杆间距(毫米)280250 注射行程(毫米)220 模板的最大厚度(m
29、m)300 模板的最小厚度(毫米)100 喷嘴的孔口直径(毫米)4 模具定位环直径(mm)55 喷嘴球的半径(毫米)SR20 2.2.4 检查注塑机的相关参数。1.根据注射压力校准表，ABS 所需注射压力为 80-110MPa，这里 p0=100MPa，注射机标称注射压力=170MPa，注射压力安全系数 K1=1.25 1.4，这里k1=1.3，则:K1 P0=1.3 100=130 Pgong。2.夹紧力检查 a)塑料零件在分型面 A 塑料上的投影面积 A=2046-422-222=795mm2 b)浇注系统在分型面上的投影面积 A，即直浇道冷凝液(包括浇口)在分型面上的投影面积 A，可以根
30、据多型腔的统计分析来确定。一次浇注为每个塑件在分型面上投影面积的 0.2 0.5 倍。因为流道设计简单，分流比较短，这里采用浇注 A=0.2A 塑料。c)分型面上塑料零件和浇注系统的总投影面积为 a，则 总 a=n(一次浇注+一次成型)=21.2A 成型=21.2795mm2=1908mm2。d)模腔的膨胀力 f 膨胀，然后 f 膨胀=A 总 P 模量=190835N66.78KN p 是空腔的平均计算压力值。通常取注射压力的 20%40%，周长大致在25 40 MPa。ABS 属于中粘度塑料，有精度要求的塑料件，所以 P 模是35MPa。由表 2.2 可得，这台注塑机的名义锁模力 Flock
31、=450kN，锁模力的安全系数为:K2=1.1 1.2，此处 k2=1.2，则 K2F 膨胀=1.266.78KN80.2KNF f 锁定，所以注塑机合模力合格。检查其他安装尺寸，直到模板选定，结构尺寸确定。2.3 浇注系统的设计 2.3.1 主跑道设计 主流道通常位于模具中心的塑料熔体入口处，它将从注塑机喷嘴注射的塑料熔体引导到分流道或型腔中。其形状为圆锥形，便于塑料熔体的流动和流道内冷凝物的顺利抽出。主流道的尺寸直接影响熔体的流速和填充时间。此外，由于反复接触高温塑料和喷嘴，主流道始终算作可拆卸的主流道衬套。1.主流道尺寸 a)主流道长度:小模 L 的长度尽量小于 60mm。在本设计中，最
32、初取 50 毫米进行设计。b)主流道小端直径:d=注射机喷嘴尺寸+(0.5 1)mm=5mm。c)主槽大端直径:D=d+2L，主槽=10 毫米，其中 =3。d)主流道球面半径:SR=注射机喷嘴球半径+(1 2)mm=12mm。e)球面的配合高度:h=4.5mm 毫米.2.主流道冷凝液量 v Master=l Master(R2 Master+R2 Master+R Master R Master)/3=2.3 cm3 3.主流道等效半径 RN=(5+2.5)/2mm=3.75mm 4.主流道的浇口套应是一体的；主流道小端入口与注射机喷嘴反复接触，容易磨损，对材料要求严格。设计中常采用碳素工具钢
33、(T8A 或 T10A)，热处理淬火后的表面硬度为 50 5055HRC。2.3.2 分流通道设计 1.设计时应考虑流道的布置，使流道内的压力损失最小，尽可能避免熔体温度下降。同时还要考虑流道的容积和压力平衡，所以采用平衡流道。2.由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，流道的长度较短，因此在设计时可以适当选择较小。分流通道的单边长度 l 为 15 毫米。3.流道的等效直径基于塑料零件的结构尺寸和质量以及模具的结构。查表得到转轮的等效直径 D=3mm。4.转轮的截面形状常用的转轮截面形状有圆形、梯形、U 形等。为了便于冷凝液的加工和脱模，流道大多设计在分型面上。本设计采用梯形截面，加工工艺性
34、好，塑料熔体热损失和流动阻力小。5.分流通道的截面尺寸为(长边短边高)。6.冷凝水分流长度 L 的体积=30mm，截面积 As=7.13mm2 得分 v=L 得分As=307.13mm3=213.9mm3 7.检查分流通道的剪切率。图 2.4 注射时间的确定:参考塑料成型工艺和模具设计表 4-8，t=1.0s 是可以接受的。计算分流通道的体积流量:q=(V+V)/t=3.4cm3/s。公式得分=3.3q 得分/R3 得分=3.33.4103/(3.14(3/2)3)=1.1103s-1。分流道的剪切速率介于主流道和分流道的最佳剪切速率 5102-5103s-1 之间，分流道熔体的剪切速率合格。
35、8.对流道表面粗糙度和流道拔模斜度的要求不是很低。一般 Ra 1.25 2.5 微米，这里取 Ra 1.6m。另外，拔模角一般在 5 10之间，这里拔模角为 8。闸门设计 塑件要求无裂纹和变形缺陷，表面质量高。一模两腔用于注射。为了调节充模的剪切速率和闭合时间，使用了侧浇口。其截面形状简单，易于加工，试模后易于校正，在分型面上开模，从型腔边缘进料。1.侧浇口尺寸的确定 a)计算侧门的深度。根据塑料成型工艺及模具设计表 4-9，侧浇口的常见尺寸为 1.2 1.4 mm，根据塑件质量，这里的浇口深度 h 为 1.2 mm。b)根据表 4-10 计算侧门宽度。侧浇口经验数据 b=1.5 5.0 mm
36、，其中b=2mm 取值。c)根据表 4-10 计算侧浇口的长度。侧浇口长度的经验数据为 0.5 0.75 mm，这里，取 L-浇注=0.7 mm 2.检查侧门的剪切率 a)浇注等面积 R2=bh 计算浇口等效半径，等效半径 R=(bh/)1/2。b)检查闸门的剪切率。查塑料成型工艺和冲压模具设计表 4-8 确定注射时间，t=1.0s 较好。计算浇口的体积流量，q 浇注=V 塑料/T=3.152 cm3/1.0s=3.152103 mm3/s。计算闸门的剪切率:浇注=3.3q 浇注/R3 浇注=5.0103s-1。矩形侧浇口的剪切速率处于主流道和支流道的最佳剪切速率。5 103 5 104，故闸
37、门剪切率合格。2.3.4 检查主流道的剪切率。1.确定注射时间:参考塑料成型工艺和模具设计表 4-8，t=1.0s 是可以接受的。2.计算主通道的体积流量:Q main=(V main+V minute+V plastic)/t=5.67103 mm3/s。3.从经验公式 R main=3.3q main/R3 main=1.13102。4.主流道中熔体的剪切速率小于浇口与分流道之间的最佳剪切速率 5 102 5 103s-1，因此主流道中熔体的剪切速率不合格。考虑到整个流道系统的设计和塑件的成型质量，修改方案可以改善成型工艺，这里不修改主流道的尺寸。2.3.5 冷料腔的设计计算 冷料穴位于成
38、型镶件上，正对着主流道，其作用主要是收集熔体前沿的冷料，防止冷料进入模腔，影响产品的表面质量。在这种设计中，只有主流道设有冷料孔。由于塑件的表面压痕对塑件的影响很小，使用推杆推出塑件，所以使用与 Z 形拉杆相配合的冷料孔。开模时与推杆同步移动，使塑件随浇注系统冷凝液一起取出。2.4 模制件的结构设计和计算 2.4.1 模制零件的结构设计 1.凹模结构设计。阴模是成型产品外表面的成型部分。根据结构的不同，可分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶嵌式四种。根据塑件的结构分析，设计采用一模两腔，因此设计采用整体嵌入式凹模。在凹模上，台阶用于固定小型芯成型塑件上的孔。结构设计如下:图 2.5 模具 图 2
39、.6 小型核心 2.4.2 成型零件用钢的选择 根据对该成型塑件进行的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性与良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能，且该塑件为中批量生产，故选择MoCr23。2.2.4.3 成型零件工作尺寸的计算 工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以与中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。采用教材塑料成型工艺与模具设计表 4-5 中的平均尺寸计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图中的公差计算。（1）
40、凹模径向尺寸的计算 L1=062.046mm，相应的塑件制造公差 1=0.62mm；L2=052.020mm；相应的塑件制造公差2=0.52mm；L3=036.08mm,相应的塑件制造公差3=0.36mm；L4=03.04mm,相应的塑件制造公差3=0.3mm；1011121zxlSLsCPM 6/62.0062.06.0460055.01 103.0088.45mm 2022221zxlSLsCPM 6/52.0052.06.0200055.01 087.0080.19mm 30333s31zxlSLCPM 6/36.0036.06.080055.01 06.0083.7mm 4z04444
41、1xlSLsCPM 6/3.003.06.040055.01 05.0084.3mm 式中，cpS是塑件的平均收缩率，查塑料成型工艺与模具设计表 1-2 可得ABS 的收缩率为 0.3%0.8%，所以其平均年收缩率0055.0cpS；x1、x2、x3、x4 是系数，查塑料成型工艺与模具设计表 4-5 可知 x 一般在 0.50.8 之间，此处取 x1=x2=x3=x4=0.6；1、2、3、4 分别是塑件上相应尺寸的公差（下同）；1z、2z、3z、4z是塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取61z（下同）。（2）凹模深度尺寸的计算 塑件高度尺寸的最大值030.016sHmm，相应的3.01sm
42、m 06/1z11111xHSHsCPM 06/3.03.06.060055.01 005.0213.6 mm （3）型芯径向尺寸计算 Ls1=36.008mm，36.01smm；Ls2=3.004mm36.01smm 06/1z11111xLSLsCPM 06/36.036.06.080055.01 006.026.8 mm 06/2z22221xLSLsCPM 06/3.03.06.040055.01 005.0202.4 mm （4）型芯高度尺寸计算 030.016sHmm，3.01smm;025.022sHmm,25.02sMm 06/1z11111xHSHsCPM 06/3.03.0
43、6.060055.01 005.0213.6 mm 06/2z22221xHSHsCPM 06/25.025.06.020055.01 0042.0161.2 mm （5）孔间距尺寸计算 mm18.0101sC；mm26.0262sC z1s1211CSCCPM 18.021100055.01 09.0055.10 mm z2s2211CSCCPM 26.021260055.01 13.0143.26 mm 3.2.4.4 成型零件尺寸与动模垫板厚度的计算 1.凹模尺寸计算 a）凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度与型腔压强与凹模的深度有关，根据型腔的布置，模架初选 200mm160mm 的标准模架
44、，其厚度根据塑料成型工艺与模具设计表 4-19 中的刚度公式计算。311pECphhS ，计算p时；lW，其中，96/2/34444hlhlC，1lb时，6.01；6.0lb时，7.01；7.0lb时，8.01。48.1966/4626/4634444C mmS52.2 式中，p 是型腔压力（MPa），E 是材料的弹性模量（MPa）；h=W，W 是影响形变的最大尺寸，而 h=6mm，P是模具刚度计算许用形变量，根据注射塑料的品种：918.02525ipm=0.023mm 式中，30001.03045.0512im=0.918m b）凹模底部厚度的计算 根据塑料成型工艺与模具设计表 4-19 的
45、刚度公式计算，31)(pEpbcbT，算p时，lw，其中计算p时；lW，其中 96/2/34444hlhlC=0.03，p=0.025mm T=3.17mm 4.2.5 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可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为 56302，又考虑到凹模最小壁厚、导柱、导套的布置等等，再参考塑料成型工艺与模具设计4.12.4 中小型标准模架的选型经验公式和表 4-38.可确定选用模架序号为 3 号，)160160(mmmmLW，模架结构为 A1型。2.5.1 每个模板尺寸的确定 型腔板(固定模板)是整体式的。综合考虑型腔的强度和刚度、螺钉、销钉、导柱和套筒的位置以及冷
46、却通道孔的开口，参照表 3.3 和 3.4 确定为160mm160mm20mm。模板:160 毫米160 毫米40 毫米 衬垫:160 毫米31 毫米50 毫米 推杆固定板:160mm 94mm 12.5mm 推板:160 毫米94 毫米16 毫米 模座板:200 毫米160 毫米20 毫米 活动底板:200 mm160 mm20 mm 合模高度:H=20+20+40+50+20mm=150mm 2.5.2 检查模板尺寸。根据选择的注射机检查模具设计的尺寸。1.模具平面尺寸为 160mm 160mm 370mm 320mm，经检查合格。2.模具高度尺寸为 100 mm150mm300mm(模具
47、最大最小厚度)，经检查合格。3.开模行程 C=50mm 270mm，校核合格。2.6 排气槽的设计 该塑件利用型芯与固定板之间的配合间隙和分型面排气，不需要单独的排气槽。2.7 脱模及推出机构的设计 2.7.1 下水方式的确定 由于塑件与顶出机构的接触面形状不规则，经过综合比较，推杆顶出法是该塑件的最佳顶出方法。2.7.2 脱模力的计算 1.塑件端面为矩形，10tba，它的脱模力计算公式（薄端）AKftESLF1.0)1()tan(cos82，式中1，45.0f，008.1cossin12fK，%6.0S,25.0,NfF319cossin1)25.01()1tan45.0(1cos2006.
48、02900281 2.塑件端面为矩形，10tba，它的脱模力为（厚端）AKKfESLbaF1.01tan221 同上，则有 NF2031cos1sin45.011cos3.121cos3.1225.011tan45.040055.029001242222 NF6801cos1sin45.011cos3.121cos3.1225.011tan45.040055.029004682223 1.圆柱型芯的脱模力，10tr，脱模力公式（厚端）AKKfrESLF1.01tan221 NF1581cos1sin45.011cos3.121cos3.1225.011tan45.020055.02900422
49、24 NF1191cos1sin45.011cos3.121cos3.1225.011tan45.060055.0290022225 5.2.7.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 1.推出面积 29202046mmA 2.推出应力 MPaMPaMPaAFFFFFAF5391.1920175622.154421 合格。2.8 冷却系统的设计 冷却介质 ABS 是一种中等粘度的材料，其成型温度和模具温度分别为 200和 50 80。因此，模具温度初步选定为 50，模具采用常温水冷却。2.8.2 冷却系统的简单计算 1.单位时间内注入模具的塑料熔体的总质量 w a)塑料产品的体积 V=v+v
50、+min+V=3.1522+2.3+0.2139 cm3=8.82 cm3。b)塑料产品的质量 m=V=8.821.02 克=9 克 c)查表得 tCooling=20.4s，取注射时间 tInjection=1.0s，脱模时间tStripping=8.0s，则注射周期:t=t cooling+t injection+t tripping=20.4+1.0+8.0s=29.4s.因此，每小时注射次数:N=3600/29.4=122。d)确定单位时间内注入模具的塑料总质量:w=nm=122 9g=1.098kg 2.确定单位质量的塑料在凝固时所放出的热量sQ，查表可知 ABS 的单位热流量sQ的