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湖南工學(xué)院（籌）
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
課 題： 電源盒注射模設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)： 03級(jí)模具一班
學(xué)生姓名： 滕 勇
指導(dǎo)老師： 李良喜
2006年05月26日
湖南大學(xué)衡陽(yáng)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)
計(jì) 算 內(nèi) 容
說(shuō) 明
目 錄
一、塑件分析及注塑機(jī)選定……………………………2
二、模具設(shè)計(jì)
1、主流道設(shè)計(jì)…………………………………………6
2、定模設(shè)計(jì) ………………………………………… 7
3、支撐板設(shè)計(jì)…………………………………………10
4、排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………11
5、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………12
6、合模機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………… 14
7、內(nèi)型腔設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………15
8、推桿設(shè)計(jì)…………………………………………… 21
9、溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………… 22
10、設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………24
11、參考資料 …………………………………………… 25
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說(shuō) 明
電源盒注射模設(shè)計(jì)
塑件圖如下 ：
一、 根據(jù)塑件工藝確定設(shè)計(jì)思路
1、 塑件材料ABS，其特點(diǎn)有
a 無(wú)定性，流動(dòng)性等
b 吸濕性強(qiáng)，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件必須長(zhǎng)時(shí)間干燥
c 成型時(shí)宜取高料溫，高模溫，但料溫過(guò)高易分解（≥250℃）對(duì)精度要求較高的塑件，模溫宜取50~60℃，對(duì)光澤而熱塑件模溫取60~80℃，用柱塞式注射機(jī)成型時(shí)， 料溫180~230℃注射機(jī)壓力（1000~1400）×105P
參見(jiàn)《塑料
·橡膠成型
模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-2 P16
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說(shuō) 明
2、 塑件體積
V=38×38×9—36×36×8—π×22×4+0.5×15×17=2610.07
材料ABS δ1=0.100% δ2=0.200%
∴δ=0.15%
比 重： 1.03~1.07
拉伸強(qiáng)度： 27.6~55.2
剛 度： 1.38~3.45
擴(kuò) 展 率： 0.27 m3/s
導(dǎo)熱系數(shù)： 0.293 w/ mk
比 熱 容： C=1.047 J/ kg..k
密 度： ρ=1050 kg/ m2
塑件質(zhì)量： m=ρv=1050×103×2610.07×1/10-9=2.791 g
3、模具用鋼
選用45# 熱處理正火 規(guī)格φ25
［δb］≤600 ［σs］≤355
HRC［HB］ (149~127) E=204000
熱導(dǎo)入率 1949.8 w/m.k
參見(jiàn)《塑
料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3-1 P55
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4、 塑料冷卻時(shí)間
水冷：40℃ φ=9.28
5、 型腔確定
塑料為熱塑性，為了使模具簡(jiǎn)單，采用推板+頂針+推出，為提高效率采用一模四腔非平衡式布排
6、注射機(jī)確定，假設(shè)工廠具有此設(shè)備，根據(jù)所需注射量采用
XS—ZS—22型柱塞式注射機(jī)
參數(shù)如下：
額定注射量： 200 cm3
柱塞 直徑： 20×2 mm
注射 壓力： 117MPa
注射 行程： 130 mm
注射 時(shí)間： 0.5s
合 模 力： 250KN
鎖 模 力： 250KN
最大成型面積： 90 cm2
最大開(kāi)模行程： 160 mm
模具最大厚度： 150 mm
注射機(jī)型
號(hào)參見(jiàn)《塑
料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-1
P100
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模具最小厚度： 60 mm
動(dòng)定模固定板尺寸： 250×250 mm
拉料 空間： 235
合模 方式： 液壓
7、模具厚度確定
Hmin＜H＜Hmax
繪制圖 校核 H=155 符合
8、開(kāi)模距確定
Smax≥S=H1+H2+5~10=35+9=50 mm
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二 模具設(shè)計(jì)
1、主流道設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)保證塑件熔體的流動(dòng)平穩(wěn)、流程應(yīng)盡量短、防止型芯變形、整修應(yīng)方便、防止制品變形和翹曲、應(yīng)與塑件材料品種相適用、冷料穴設(shè)計(jì)合理、盡量減少塑料的消耗。
根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出。由于采用復(fù)式點(diǎn)澆口，雙分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開(kāi)設(shè)在中間板上，在定模固定板上采用澆口套, 不設(shè)置冷料穴和拉料桿。
圖
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W=（117.9×384/32.2×0.4×106×0.2）1/3=4.814 mm
型腔冷卻計(jì)算：
A=GΔi/［3600φ（1000v）0.8/d0.2（TW—TG）（m2）］
水管直徑為φ10 長(zhǎng)： 180 mm
查表 φ值： 10.05
熱 焰： 300000 J/kg
模具溫度： 60℃
冷卻水溫取天然火： 20℃
流速為： 5×10-5 m/s
冷卻水總熱面積： A=0.75㎡
所需 水管長(zhǎng)度：
L=GΔi/3600πφ（1000vd）0.8（TW×TQ）m
1、 定模設(shè)計(jì)
a 確定型腔數(shù)
考慮效率初步采用一模四腔
確定鎖模力，成型面積校核
塑件整件表面積：
4×S=4×38×38 mm2
x面積：
S`=S+S流=4×100+5768
=6168 mm2
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取6200 mm2 小于90 cm2
又注射量校核
單個(gè)塑件體積： V=2610.07 cm3
V1=4×2610.07=10440.14
V= V1rV流=4×100×2+10440.14+π×4×35
=11810.1＜20 cm3 故可取
b、確定定模厚度
條件：
1、 制件壁厚在滿足結(jié)構(gòu)和成型工藝條件下要求均勻一致
2、 結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度適當(dāng)
3、 脫模強(qiáng)度
4、 承受沖擊力均勻分布
5、 防止金屬嵌件裂紋
6、 孔嵌件出現(xiàn)焊接處能得到加強(qiáng)
7、 防止薄壁處的熔接痕
8、 防止壁厚處縮孔
9、 防止刃口狀部位以及薄壁處的充填不足
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c、強(qiáng)度計(jì)算
W=（DL4/32EZ8）1/3
B—板厚 L—內(nèi)寬 P—壓力
D—腔深 E—模量 Z—變形
W—側(cè)壁厚度
動(dòng)模板采用： 180×180 mm
符合溫度校核水管長(zhǎng)： 0.18 m
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2、 支撐板設(shè)計(jì)
1、 板厚校核：
W= （5PBD4/32E7Z）1/3
B= 36㎜ P= 117Mp
B= 45＃（204000） T= 180㎜
D= 120 Z= 0.1㎜
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得： W= 15.447㎜
取 20㎜
（見(jiàn)上頁(yè)標(biāo)意圖）
3、 排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1）、利用配合間隙排氣，其間隙均為：
0.03~0.05㎜
2）、分流道端部開(kāi)設(shè)冷料穴來(lái)容納前鋒冷料以保證塑料件質(zhì)量
3）、由于強(qiáng)行脫模，本模具不開(kāi)設(shè)拉料桿
4、 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了擴(kuò)大同壓面積，采用推板推出
推板上開(kāi)有導(dǎo)柱孔，銷孔，型芯裝配孔和排氣系統(tǒng)機(jī)構(gòu)
1、 推板開(kāi)在動(dòng)模側(cè)
2、 采用平板使其受力均勻
3、 設(shè)計(jì)四根推桿將推板推出，推桿分布均勻，使其受力均勻
4、 合模由推板復(fù)位，正確復(fù)位
脫模力計(jì)算
ΣFx=0
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Ft+FbSinα=FCosα
Fb——塑件對(duì)型芯的包緊力；
F——脫模時(shí)型芯所受的摩擦力
Ft——脫模力；
Α——型芯的脫模斜度。
又 F=Fbμ
于是 Ft=Ap（μCosα—Sinα）
而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即： Fb=Ap
由此 可得： Ft=Ap(μcosα-sinα)
式中：μ——為塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3；
A——為塑件包容型芯的總面積；
P——為塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件p取2.4~3.9×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件p約取0.8~1.2×107Pa。
所以:經(jīng)計(jì)算，A=0.75㎡ ,μ取0.2,p取2.5×107Pa,取α=45′。
Ft=7500×10-6×2.5×107(0.2×cos45′-sin45′)
=605.176×107Pa
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、
(推板)
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6、 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?；蛏舷履：夏r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。
一、 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：
1、 定位件用：模具閉合后，保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過(guò)程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。
2、 導(dǎo)向作用：合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
3、 承受一定的側(cè)向壓力。
二、 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇：
一般在注射模中，動(dòng)、定模之間的導(dǎo)柱既可設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，也可設(shè)置在定模一側(cè)，視具體情況而定，通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長(zhǎng)的那一側(cè)。而雙分型的注射模，為了中間板在工作過(guò)程中的支承和導(dǎo)向，所以在定模一側(cè)一定要設(shè)置導(dǎo)柱。
導(dǎo)柱、導(dǎo)套盡量采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)
定位采用定位銷φ10
導(dǎo)柱：采用φ10 φ12
如下圖示：
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7、 內(nèi)型腔設(shè)計(jì)計(jì)算
1、產(chǎn)生偏差的原因：
①．塑料的成型收縮 成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預(yù)定收縮率（設(shè)計(jì)算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實(shí)際收縮率之間的誤差；成型過(guò)程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動(dòng)。
σs=(Smax-Smin)×制品尺寸
σs——成型收縮率波動(dòng)引起的制品的尺寸偏差。
Smax、Smin —分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。
②．成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。
③．成型零部件的磨損
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說(shuō) 明
取X=0.5 δz=Δ/3
ABS收縮率 δ1=0.20% δ2=0.10%
∴δ=0.150%
Lm+δz=[（1+ˉ s）（s-xΔ）ˉ ] 0+δz
LM1=[（1+0.15%）×36—0.5Δ] 0+δz
=36.2460+0.17
LM0-δz=[（1+0.15%）×38+0.5×Δ] 0-δz
HM0+δz=[（1+0.15%）×8 – 0.5×Δ] 0+δz
=8.400+0.17
HM0-δz =[（1+0.15%）×9+0.5×Δ] 0-δz
=9.41750-0.17
Cm±δz/2 =（1+0.15%）×24±δz/2
=24.13±0.085
Cm±δz/2 =（1+0.15%）×15±δz/2
=14.245±0.085
收縮率見(jiàn)《塑料成型工藝與
模具設(shè)計(jì)》
附錄B
計(jì)算參考
《塑料成型工藝與
模具設(shè)計(jì)》
第五章第三節(jié) P151
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說(shuō) 明
（動(dòng)模）
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說(shuō) 明
ABS屬中粘度塑料 δ≤0.05
塑料尺寸 38屬于10~50中
δ=40/[3（1+Δi）]
取中等
δ=0.2613（1+0.26）
=0.069
取 0.07
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說(shuō) 明
2、成型零件的強(qiáng)度、剛度計(jì)算
注射模在其工作過(guò)程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過(guò)大，注射模及其成型零部件將會(huì)產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對(duì)接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個(gè)模具失效或無(wú)法達(dá)到技術(shù)質(zhì)量要求。因此，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，成型零部件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算和校核是必不可少的。
一般來(lái)說(shuō)，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強(qiáng)度計(jì)算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定，設(shè)計(jì)時(shí)只能對(duì)它們進(jìn)行強(qiáng)度校核。
因在設(shè)計(jì)時(shí)采用的是鑲嵌式圓形型腔。因此，計(jì)算參考公式如下：
側(cè)壁：
按強(qiáng)度計(jì)算：
按剛度計(jì)算：
計(jì)算參考
《塑料成型工藝與
模具設(shè)計(jì)》
第五章第三節(jié) P153
共25 頁(yè) 第 19 頁(yè)
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按剛度計(jì)算：
凸模、型芯計(jì)算公式：
按強(qiáng)度計(jì)算：
按剛度計(jì)算：
由公式分別計(jì)算出相應(yīng)的值為：
按強(qiáng)度計(jì)算得：tc=19.43mm th=34.23mm r=32.68mm
按剛度計(jì)算得：tc=4.53mm th=21.45mm r=19.32mm
參數(shù)符號(hào)的意義和單位：
Pm 模腔壓力（MPa）取值范圍50~70；
E 材料的彈性模量（MPa）查得2.06×105；
σp 材料的許用應(yīng)力（MPa）查得176.5；
u 材料的泊松比 查表得0.025；
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δp 成型零部件的許用變形量（mm）查得0.05；
采用材料為3Gr2W8V，淬火中溫回火，≥ 46HRC。
8、推桿設(shè)計(jì)
采用4根φ12推桿（如下圖）
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9、溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基本原則：熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時(shí)間占成型周期的2/3。
注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：
1.冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。
2．冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等 當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當(dāng)塑件不均勻時(shí)，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些，間距也可適當(dāng)小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于10mm，常用12~15mm.
3．澆口處加強(qiáng)冷卻 塑料熔體充填型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度就越低，因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠(yuǎn)離澆口部分的模具在經(jīng)過(guò)一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。
4．冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量小 如果冷卻水道較長(zhǎng)，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起注意。
冷卻水道的總長(zhǎng)度的計(jì)算可公式： Lw=Aw/π
參考《塑料成型工藝與
模具設(shè)計(jì)》
第五章第七節(jié) P226
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Lw 冷卻水道總長(zhǎng)度
Aw 熱傳導(dǎo)面積
Dw 冷卻水道直徑
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)要求，冷卻水道長(zhǎng)度
5．冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 聚乙烯的收縮率大，水道應(yīng)盡量沿著收縮方向設(shè)置。
冷卻水道的設(shè)計(jì)必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu)，采用孔徑為8mm的冷卻水道。
冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
中等深度的塑件，采用點(diǎn)澆口進(jìn)料的中等深度的殼形塑件，在凹模底部附近采用與型腔表面等距離鉆孔的形式。
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湖南大學(xué)衡陽(yáng)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)
計(jì) 算 內(nèi) 容
說(shuō) 明
10、設(shè)計(jì)小結(jié)
通過(guò)這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計(jì)，我更進(jìn)一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，了解了注射模具設(shè)計(jì)的一般程序。
進(jìn)行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)首先要對(duì)成型制品進(jìn)行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導(dǎo)向推出機(jī)構(gòu)等后續(xù)工作。通過(guò)制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計(jì)要求。對(duì)形態(tài)復(fù)雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動(dòng)性、收縮率，透明性和制品的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求經(jīng)濟(jì)合理，認(rèn)真掌握各種注射模具的設(shè)計(jì)的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設(shè)計(jì)周期，提高模具設(shè)計(jì)的水平。
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湖南大學(xué)衡陽(yáng)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)
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說(shuō) 明
參考資料：
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6. 李紹林主編.塑料·橡膠成型模具設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.9
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