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湖南工學(xué)院（籌）
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
題 目 電源盒注射模設(shè)計
起 止 時 間 2006年3月—2006年6月
學(xué) 生 姓 名 朱小升
專 業(yè) 班 級 模具0305
學(xué) 號 20030526
指 導(dǎo) 老 師 張 蓉
教研室主任 張 蓉
系 主 任 黃耀忠
2006年5月27日
湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
計 算 內(nèi) 容
說 明
目 錄
一、塑件分析及注塑機選定————————————— 2-6
二、模具設(shè)計
1、主流道設(shè)計—————————————————— 7-8
2、定模設(shè)計 —————————————————— 8-11
3、支撐板設(shè)計——————————————————11-12
4、排溢系統(tǒng)設(shè)計——————————————————12
5、推出機構(gòu)設(shè)計———————————————— 14-14
6、合模機構(gòu)導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計————————————15-16
7、內(nèi)型腔設(shè)計計算——————————————— 16-22
8、推桿設(shè)計———————————————————— 22
9、溫控系統(tǒng)設(shè)計———————————————— 23-24
10、設(shè)計小結(jié)———————————————————— 25
11、參考資料 ——————————————————— 26
共 26 頁 第 1 頁
南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
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說 明
電源盒注射模設(shè)計
塑件圖如下 ：
該塑件選用塑料為ABS.
ABS中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。
基本特性：
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。
共 26 頁 第 2 頁
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說 明
ABS無毒、無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，密度在1.02~1.05g/cm3,其收縮率為0.3~0.8%。ABS 吸濕性很強，成型前需要充分干燥，要求含水量小于0.3%。流動性一般，溢料間隙約在0.04mm。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于部分醇類及烴類溶劑，但于烴長期接觸會軟化溶脹，ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會硬氣放映開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可陪成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變形溫度約為93℃左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。
成型特點：
ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的陰力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50~60oC，要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在60~80 oC。用柱塞式注射機成型時， 料溫180~230℃注射機壓力（1000~1400）×105P
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說 明
2、 塑件體積
V=40×40×9—38×38×8—π×22×4+0.5×15×17=3690.26
材料ABS δ1=0.100% δ2=0.200%
∴δ=0.15%
比 重： 1.03~1.07
拉伸強度： 27.6~55.2
剛 度： 1.38~3.45
擴 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=1050×103×3690.26×10-9=3.875 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《塑
料成型工藝與模具設(shè)計》表3-1 P55
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說 明
4、 塑料冷卻時間
水冷：40℃ φ=9.28
5、 型腔確定
塑料為熱塑性，為了使模具簡單，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
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 時間： 0.5s
合 模 力： 250KN
鎖 模 力： 250KN
最大成型面積： 90 cm2
最大開模行程： 160 mm
模具最大厚度： 150 mm
注射機型
號參見《塑
料成型工藝與模具設(shè)計》表4-1
P100
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說 明
模具最小厚度： 60 mm
動定模固定板尺寸： 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、開模距確定
Smax≥S=H1+H2+5~10=35+9=50 mm
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二 模具設(shè)計
1、主流道設(shè)計
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)計應(yīng)保證塑件熔體的流動平穩(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)式點澆口，雙分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開設(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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說 明
W=（117.9×404/32.2×0.4×106×0.2）1/3=4.814 mm
型腔冷卻計算：
A=GΔi/［3600φ（1000v）0.8/d0.2（TW—TG）（m2）］
水管直徑為φ10 長： 180 mm
查表 φ值： 4
熱 焰： 300000 J/kg
模具溫度： 60℃
冷卻水溫取天然水： 20℃
流速為： 5×10-5 m/s
冷卻水總熱面積： A=0.75㎡
所需 水管長度：
L=GΔi/3600πφ（1000vd）0.8（TW×TQ）m
2、定模設(shè)計
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=4×40×40 mm2
x面積：
S`=S+S流=4×100+5768
=6168 mm2
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說 明
取6200 mm2 小于90 cm2
又注射量校核
單個塑件體積： 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)，強度適當(dāng)
3、 脫模強度
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
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
共 26 頁 第 9 頁
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c、強度計算
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
動模板采用： 180×180 mm
符合溫度校核水管長： 0.18 m
共 26 頁 第 10 頁
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說 明
20
180
15
56
180
20
70
6
x
?
10
4
x
?
12
3、支撐板設(shè)計
1、 板厚校核：
W= （5PBD4/32E7Z）1/3
B= 38㎜ P= 117Mp
B= 45＃（204000） T= 180㎜
D= 120 Z= 0.1㎜
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說 明
得： W= 15.447㎜
取 20㎜
（見上頁標(biāo)意圖）
4、 排溢系統(tǒng)設(shè)計
1）、利用配合間隙排氣，其間隙均為：
0.03~0.05㎜
2）、分流道端部開設(shè)冷料穴來容納前鋒冷料以保證塑料件質(zhì)量
3）、由于強行脫模，本模具不開設(shè)拉料桿
5、推出機構(gòu)設(shè)計
為了擴大同壓面積，采用推板推出
推板上開有導(dǎo)柱孔，銷孔，型芯裝配孔和排氣系統(tǒng)機構(gòu)
1、 推板開在動模側(cè)
2、 采用平板使其受力均勻
3、 設(shè)計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
脫模力計算
ΣFx=0
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說 明
Ft+FbSinα=FCosα
Fb——塑件對型芯的包緊力；
F——脫模時型芯所受的摩擦力
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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說 明
(推板)
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6、 合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計
導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導(dǎo)向的零件。
一、 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的作用：
1、 定位件用：模具閉合后，保證動定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。
2、 導(dǎo)向作用：合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定模或上下模準(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。
導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇：
一般在注射模中，動、定模之間的導(dǎo)柱既可設(shè)置在動模一側(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的那一側(cè)。而雙分型的注射模，為了中間板在工作過程中的支承和導(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：
共 26 頁 第 15頁
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7、內(nèi)型腔設(shè)計計算
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)計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。
σs=(Smax-Smin)×制品尺寸
σs——成型收縮率波動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 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%）×38—0.5Δ] 0+δz
=36.2460+0.17
LM0-δz=[（1+0.15%）×40+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《塑料成型工藝與
模具設(shè)計》
附錄B
計算參考
《塑料成型工藝與
模具設(shè)計》
第五章第三節(jié) P151
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說 明
（動模）
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說 明
ABS屬中粘度塑料 δ≤0.05
塑料尺寸 40屬于10~50中
δ=40/[3（1+Δi）]
取中等
δ=0.2613（1+0.26）
=0.069
取 0.07
共 26 頁 第 19頁
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2、成型零件的強度、剛度計算
注射模在其工作過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。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產(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)致整個模具失效或無法達(dá)到技術(shù)質(zhì)量要求。因此，在模具設(shè)計時，成型零部件的強度和剛度計算和校核是必不可少的。
一般來說，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強度計算決定，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)計時只能對它們進(jìn)行強度校核。
因在設(shè)計時采用的是鑲嵌式圓形型腔。因此，計算參考公式如下：
側(cè)壁：
按強度計算：
按剛度計算：
計算參考
《塑料成型工藝與
模具設(shè)計》
第五章第三節(jié) P153
共26 頁 第 20 頁
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說 明
按剛度計算：
凸模、型芯計算公式：
按強度計算：
按剛度計算：
由公式分別計算出相應(yīng)的值為：
按強度計算得：tc=19.43mm th=34.23mm r=32.68mm
按剛度計算得：tc=4.53mm th=21.45mm r=19.32mm
參數(shù)符號的意義和單位：
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；
共 26 頁 第 21 頁
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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
采用4根φ12推桿（如下圖）
擋釘采用 d=φ8
共 26 頁 第 22 頁
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9、溫控系統(tǒng)設(shè)計
基本原則：熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時間占成型周期的2/3。
注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則：
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，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，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．澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時，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，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)計時應(yīng)引起注意。
冷卻水道的總長度的計算可公式： Lw=Aw/π
參考《塑料成型工藝與
模具設(shè)計》
第五章第七節(jié) P226
共26 頁 第 23頁
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Lw 冷卻水道總長度
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：
中等深度的塑件，采用點澆口進(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。
共 26 頁 第 24 頁
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10、設(shè)計小結(jié)
通過這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計，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)計原則和設(shè)計要點，了解了注射模具設(shè)計的一般程序。
進(jìn)行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計首先要對成型制品進(jìn)行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導(dǎo)向推出機構(gòu)等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計要求。對形態(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性、收縮率，透明性和制品的機械強度、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)濟性。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求經(jīng)濟合理，認(rèn)真掌握各種注射模具的設(shè)計的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設(shè)計周期，提高模具設(shè)計的水平。
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湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
計 算 內(nèi) 容
說 明
11、參考資料：
[1]屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1995
[2]黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社，1999.6
[3]《塑料模設(shè)計手冊》編寫組編著.塑料模設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.7
[4] 李紹林，馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊.上海：上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2000.6
[5] 王樹勛主編.注塑模具設(shè)計與制造實用技術(shù).廣州：華南理工大學(xué)出版社，1996.1
[6] 李紹林主編.塑料·橡膠成型模具設(shè)計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.9
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