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1、天津轻工职业技术学院毕业 设计(论文)课题 ： 塑料注塑模设计水管固定夹 专 业 模具设计与制造 班级 学生姓名 学生学号 指导教师 倪积华 提交日期2007-12-15 成绩 答辩日期 答辩成绩 答辩教师 总评成绩 课题设计要求设计题目: 水管固定夹模具设计设计原始依据1.根据样件作为模具的设计依据2.塑料制品的材料为PP3.生产类型为中批量生产设计内容设计水管固定夹塑料模具一套设计要求图纸及文字要求1.模具装配图一张 2.模具零件图若干张 3.编写设计说明书一份（文字不少于6000-7000字并有目录、正文、参考文献、封面、封底等）设计时间安排2007.9-2007.12设计题目塑料注塑模
2、设计水管固定夹指导教师综合阅评意见平时成绩020材料成绩030指导教师目 录摘要.4一、塑件分析. .4二、确定型腔数目. .5三、型腔、型芯工作部位尺寸的确定.5四、浇注系统的设计. .6 1浇注系统的功能阐述2确定分型面位置3确定浇口形式及位置4型腔位置的排布5 初步设计主流道及分流道形状和尺寸 五、斜导柱抽芯机构的设计. .81抽拔力与抽拔距的计算2抽芯机构的结构形式的设计六、选用模架.91型腔强度和刚度的计算2初选注射机七、校核注射机.101 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核2 开模行程的校核3 模具在注射机上的安装八. 推出结构的设计.11.1 推出件的计算2 确定顶出方式及
3、顶杆位置九、冷却系统的设计11十、排气系统的设计11十一、按要求绘制装配图12十二、总结及参考文献.13摘 要 模具是工业生产中的重要工艺装备模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模具是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。在现代塑料制件的生产中，采用合理的加工工艺，高效设备，先进的模具。塑料成型技术的发展趋势是：一、模具的标准化 为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要。二、模具加工技术
4、的革新。 为了提高加工精度，缩短模具制造周期，塑料模成型零件加工广泛应用仿行加工，电加工，数控加工及微机控制加工等先进技术，并使用坐标镗，坐标磨和三坐标测量仪等精密加工与测量设备。三、各种新材料的研制和应用。 模具材料影响模具加工成本使用寿命和塑件成型质量等。四、CAD/CAM/CAE技术的应用。关键字型腔镶块 型芯 浇注系统 塑件一、塑件分析参看产品零件图如（图1），材料为PP，收缩率1.021聚丙烯（PP）性质：（1） 结晶料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触易发生分解。（2） 流动性极好，但成型收缩范围值大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强。（3） 冷却速度快，浇注系统及冷却
5、应缓慢散热，并注意控制成型温度。料温低， 方向性明显，低温高压时尤其明显。模具温度低于50时，塑件不光泽，易产生熔接不良、流痕，料温在90以上易发生翘曲变形。对此塑件进行分析：1. 该塑件尺寸较小，一般精度等级，为降低成型费用，采用一模多腔，并不对制品进行后加工。2. PP成型比较简单，脱模比较容易，可采用小浇口成型，因塑件尺寸精度和外表要求不高，可用点浇口。3. 为了方便加工和热处理，型腔与型芯部分采用拼镶结构。 图1二、确定型腔数目 根据塑件的生产批量及尺寸精度要求采用一模四件，以提高生产率和降低制造成本。按照（图1）塑料件图所示尺寸近似计算：塑件体积V=5.175cm3塑料PP的密度为单
6、件塑件重量 M=4.7g三、型腔、型芯工作部位尺寸的确定塑料PP的收缩率是1.7%2.5%平均收缩率是 S=(1.7%+2.5%)/2=2.1%型腔工作部位尺寸模具成型零件：型腔内表面：DM=Dmax+Dmax*Smax-TZ型腔外表面：dM=dmin+dmin*Smin+TZ中心距：LM=L+L*Smid高度：HM=Hmax+Hmax*Smid-C-0.5（Tz+TM）Dmax，Hmax塑件制品的最大极限尺寸（mm）dmin塑件制品的最小极限尺寸（mm）Smax ，Smin， Smid塑件的最大，最小和平均收缩率TZ塑件制品的公差（mm）TM成型零件的公差（mm）DM1=Dmax+Dmax*
7、Smax-TZ=11.1+11.1*0.025-0.2= mmDM2=Dmax+Dmax*Smax-TZ=29.2+29.2*0.025-0.4= mmdM1=dmin+dmin*Smin+TZ=6.95+6.95*0.017+0.1=7.1 mmdM2=dmin+dmin*Smin+TZ=23.9+23.9*0.017+0.2= mm其他尺寸计算各工作部位尺寸计算结果如图（2）所示。 图2四、浇注系统的设计 1. 浇注系统的功能阐述 浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统，前者较为常用， 一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。它的主要作用为将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而
8、平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利地排出。在塑件熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整，内外在质量优良的塑料制件。2.确定分型面位置 该塑件的结构如图（1）所示，可知其为对称图形，所以将分型面置于对称面上，根据其特点及表面质量要求，采用平面分型面，位置如图（3）所示3.确定浇口形式及位置 采用小浇口成型，因塑件尺寸精度和外表要求不高，可用点浇口。浇口尺寸与位置如图（4）所示。浇口直径可以根据经验公式计算 式中 d浇口直径（mm） A型腔表面面积根据浇口直径经验公式计算得d1mm 图 34.型腔位置的排布 该件采用一模四腔的结构形式,那么浇注系统
9、的设计应尽量采用从主流道到各个型腔分流道的形状及尺寸相同的设计，如图（4）所示。5初步设计主流道及分流道形状和尺寸 主流道实际成圆锥型，其锥角为，内壁粗糙度取0.4um。由于所设置的模具为一模四件，属于多型腔模具，应设置分流道，分流道是指主流道末断与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。分流道截面设计成圆形截面，加工较容易，所选分流道为圆形分流道，直径可取46mm。 图4根据以上设计参数校核流动比 流动比P =L1/l1 式中 P流动距离比 模具中各段料流道及各段模腔的长度（mm） 模具中各段料流道及各段模腔的截面厚度（mm）经过计算，此模具的流动P约为210 因为影响流动比的因素是塑料的流动性，
10、PP的流动性均为中等，PP的允许流动比为240200（注塑压力为70MPa），所以此模具能充满成型。五、斜导柱抽芯机构的设计1 抽拔力与抽拔距的计算 对塑件的侧向抽芯，就是侧向脱模，抽拔力就是侧向脱模力。当侧孔断面为圆形时： Q=（2*r*E*s*l*k）/（1+k1）/cos+10.13*FQ 抽拔力（F）F 型芯断面面积（cm2）r 型芯半径（mm）E 塑料弹性模量（MPa）s 塑料收缩率l 塑件对型芯的包紧长度（mm）k 无因次系数，与脱模斜度与摩擦因数有关k1无因次系数，与脱模斜度与比值r均/t有关 塑料泊桑比型心单面斜度经查有关资料可知：E=88.9 13.72；k约为0.3699k
11、1约为3.22=0.33结合其他已知数据，计算得Q=413.3N完成抽芯所需要的开模行程是H=s*cot=65mm斜导柱的长度L取固定凸台D=1.8d，定板厚h=50mm，=22则L=（D+d）*tan/2+h/cos+s/cos+12代入数据得L=170mm2 抽芯机构的结构形式的设计抽芯机构的结构形式如下图： 图5六、选用模架1型腔强度和刚度的计算 为了方便加工和热处理，其型腔件可分为两部分，如图（6）所示。从图（6）可以看出，型腔为镶体式。因此，型腔的强度和刚度按型腔为镶体式进行计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可参考经验推荐数据。 所以型腔侧壁厚s=28mm2初选注射机（1） 注射量：
12、该塑料制件单件重 m 4.7g 浇注系统重量的计算可根据图（3）浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 V=（3.52*49+32*100+42*10）*=5215.8mm3 PP密度为重量M=V*0.91=4.74g 总重量为M=4.7*4+4.74=23.54g （2）注射压力： P注P成型 PP塑料成型时的注射压力 P成型=70MPa（3）模具的闭合高度H=30+50+50+40+80+30=280mm（4）锁模力型腔内壁的单位平均压力P注射模型腔内壁所受到的单位平均压力根据塑件材料或塑件形状的不同而不同.一般说来,只有注射机筒压力的25%50%,所以除个别情况外,型腔内壁所受到的单位平均压力
13、都在19.649MPa的范围内.因此,应根据具体情况合理地选取.此件的型腔压力p=30MPa锁模力： P锁模力pF式中 p-塑料成型时型腔压力（MPa）; F-浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（mm2）. 各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积： F=(35.7*284+50*6)=4298mm2 P=304298=129KN根据以上分析、计算，初选注射机型号为：XSZY125。 注射机XSZY125有关技术参数如下：理论注射量 125 cm3选用模内压力 528 MPa 锁模力 900 Kn最大开合模行程S 300mm模具最大厚度 300mm模具最小厚度 200mm喷嘴圆弧半径 S
14、R12mm喷嘴孔直径 4动、定模板尺寸 450450拉杆空间 373295（5） 选择标准模架 根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式合规格。定模板厚度：A=50mm动模板厚度：B=50mm垫块厚度： C=70mm模具外形尺寸：350*350*280mm七、校核注射机 1 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 由于在初选注射机核标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。2 开模行程的校核 因为有侧向抽芯，所以考虑侧向抽芯距离是的最大开模行程。斜导柱在开模方向的垂直长度Hc大于 h件
15、+ h浇，故用Hc代替h件+ h浇。注射机最大开模行程S SHc+（510）式中 h件-塑料制品高度（mm）; h浇-浇注系统高度(mm)。 Hc+（510）=104+5=109mm 故满足要求。3 模具在注射机上的安装 从标准模架外外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。八. 推出结构的设计 1 推出件的计算 推出力 Ft=Ap(ucosa-sina)+QA1式中 A塑件包络型芯的面积（mm2）； p塑件对型芯单位面积上的包紧力，p取0.8*1071.2*107Pa； a脱模斜度； q大气压力0.09MPa; 塑件对钢的摩擦系数，约为0.10.3； A1
16、制件垂直于脱模方向的投影面积（mm2）。 A=3.14*15+3.14*23+3.14*0.52+3.14*11.52=711.21mm2 Ft=711.21*1.2*107（0.3cos40-sin40）1106+0.09*3.14*188.53 =1585.09N2 确定顶出方式及顶杆位置 根据制品结构特点，采用顶杆顶出方式。对于流道的固化塑料也设置拉料杆和顶出杆，如下图所示。普通的原形顶杆按GB4169.11984选用，均可满足顶杆刚图5九、.冷却系统的设计 由于制品平均壁厚为2mm，制品尺寸又不大，确定水孔直径为8mm。 由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料
17、等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。 由于动模、定均为镶拼式，受结构限制，冷却水路布置如装配图所示。十、. 排气系统的设计 由于制品尺寸较小，利用分型面和推杆、推管的配合间隙排气即可。十一、按要求绘制装配图见附图总结经过本次设计，让我们把这三年之中所学习的内容系统地更深地温习和体会了一次，将之融会贯穿在一起。使我们对模具设计与制造专业有一个较为细致和清楚的了解。我们原来在书上学的只是学一些比较理论的东西，而此次设计正好给了我们一次将理论结合实际的一个好的机会。在设计中，我们遇到了许多的困难，在
18、老师的耐心指导下都得到了解决，特别是倪积华老师和史华老师，两位老师给与了我很大的帮助和指导。这次设计也让我知道我的专业知识还有很多的不足之处，还应继续学习，巩固我们所学的知识，努力学习新的知识。通过这次活动，让我了解了设计的过程和设计中应该注意的一些问题，让我们在以后的工作中避免犯同样的错误。此次毕业设计不仅为我们以后走向工作打了下一个很好的基础，也为我们三年大学生活画上了一个圆满的句号。在这里，感谢我的指导老师们，感谢教育和培养我的天津轻工职业技术学院。 参考文献 1. 邹继强主编，塑料模具参考资料汇编，北京 ：清华大学出版社，20052.陈志刚主编，塑料模具设计，北京 ：机械工业出版社 ，20023.屈华昌主编，塑料成型工艺与模具设计 ，北京：机械工业出版社，20004.张佑生主编，塑料模具计算机辅助设计，北京：机械工业出版社，1999
