塑胶模具毕业论文 - 图文

天津科技大学2005届本科生毕业设计

目录

第一章 前言―――――――――――――――――――――――――――――2 第一节 注塑行业基本现状及存在的主要问题2 第二节 塑料模具工业现状及发展方向 第三节 注塑模具的发展展望 第四节 DELTA拉出式龙头简介 第五节选题依据及研究意义

第二章 产品材料和设计选择―――――――――――――――――――――2

第一节 塑件的精度和表面粗糙度――――――――――――――――

第二节 塑件的形状和结构设计―――――――――――――――――10 第三节 塑件分析―――――――――――――――――――――――11 第四节 聚甲醛物理化学特性及成型特性―――――――――――――11 第三章 零件模具设计―――――――――――――――――――15

第一节 设计题目―――――――――――――――――――――――15

第二节 设计任务―――――――――――――――――――――――15 第三节 选择成型设备―――――――――――――――――――――16 第四节 注塑机有关参数的校核―――――――――――――――――16 第五节 浇注系统设计――――――――――――――――――――—19 第六节 分型面设计――――――――――――――――――――――23 第七节 塑料模成型零部件设计―――――—―――――――――――－31 第八节 合模导向机构的设计―――――――――――――――――――31 第九节 塑件侧向分型与斜销抽芯机构的设计计算――――――――――39 第十节 注塑温度调节系统的设计计算―――――――――――――――41 第四章 模具动作过程及结构特点―――――――――――――46

第一节 模具结构特点――――――――――――――――――――――47 第二节 模具动作过程――――――――――――――――――――――――48 第五章设计总结及课题展望 参考文献 致谢

摘要

本篇的主要内容是介绍一种拉出式龙头的模具设计及模具制造方案。此龙头为DELTA公司的一款新产品。

通过对拉出式龙头在构造及性能方面的了解，应市场需求，在选材和制造方法上做出一系列的的改进。注塑成型的制品即满足外观上的审美又满足性能方面的要求，考虑到计算过程中参数的相互影响，优化选择如下步骤：

1

天津科技大学2005届本科生毕业设计

1．审查制品的要求，选择合适的成型工艺及注塑机工艺成型参数，以利于制品质量质量及外观，是设计中最重要的步骤之一。

2．模具流道的设计，选择S型流道，长度以具体情况而定。 3．分型面的设计计算是对数据要求最严格的部分。 4．推出及复位结构的设计。 5．设计总结概述。

１.前言

当今，现代科学技术日新月异的发展，在现代经济全球化形成的技术进步中，制造业技术特别是增长最快的电子机械和信息技术的发展。对已加入WTO的我国来说，塑料加工机械面临前所未有的机遇和挑战。已步入世界塑料大国的塑料机械制造技术有显著提高，作为塑料加工中具有竞争力和影响力的精密注塑成型技术越来越呈现出蓬勃生机和巨大市场需求。

1.1 注塑行业基本现状及存在的主要问题1.1.1 注塑行业基本现状

[1]

注塑成型是高分子材料成型加工中一种重要的方法，热塑性塑料注塑占注塑成型工艺主导地位，热固性塑料和结构泡沫塑料注塑也占有一定份额。特别是为适合特殊性能要求的塑料注塑，在传统热塑性塑料注塑成型技术的基础上开发了专用注塑成型技术，如气体辅助注塑成型（GAIM）、反应注塑成型（RIM）、增强反应注塑成型（RRIM）、结构发泡注塑成型、电磁动态注塑成型和精密注塑成型等，通过各种注塑成型可以获得各种结构形状复杂的塑料制品。如今各种复杂塑料注塑成型的结构件、功能件以及特殊用途的精密件已广泛的应用到交通、运输、包装、储运、邮电、通讯、建筑、家电、汽车、计算机、航空航天、国防尖端等国民经济的所有领域，已成为不可缺少的重要的生产资料和消费资料。

进入90年代，我国国民经济的持速增长，带动了塑料工业的快速增长。塑料机械产业明显的跃升，促使注塑产品的应用领域从一般日用、民用行业向国民经济几乎所有的部门拓展，而且具有较高技术含量和高附加值的注塑产品开发应用不断增

2

天津科技大学2005届本科生毕业设计

多，提高了我国注塑行业的整体水平。企业技术装备、市场开发能力、产品应用范围和参与市场竞争的能力等方面与以往相比均有了较大提高，沿海工业发达地区的注塑产品档次接近港台同类产品的水平。到2000年全国注塑产品耗用量约287万吨；其中农用注塑品2.65万吨、包装储运注塑品6.5万吨、建筑注塑管件22.6万吨、工业配套注塑件127万吨、日用注塑制品128.2万吨。注塑行业主要生产加工配套产品，服务于国民经济各行各业，市场需求量大，2000年家电行业洗衣机、冰箱、小家电产品等约需50万吨；电子电器、电视机、电脑等产品需塑料配件产品约50万吨；250万辆汽车需注塑配件约30万吨；包装储运物流产品约6.5万吨。沿海经济发达地区，由于经济高速增长，急需注塑产品的配套服务，给注塑行业发展带来机遇。目前国内经济发达地区广东、浙江、上海、江苏和山东等省市注塑产品产量约占全国总产量65%，且从过去劳动密集型逐渐转向技术、资本密集型发展，生产力布局日趋合理。目前注塑行业年加工能力350万吨以上，单机注塑加工容量可从4克--5万克，甚至将有6万克注塑机问世。

1.1.2 注塑行业存在的主要问题

[2]

1、我国注塑行业专业化生产企业，大多数是原国家轻工业部管辖下五、六十年代建的塑料制品厂，其特点生产规模小、分散广、科技力量不强、市场开发应变能力薄弱、中低档产品偏多、企业老负担重、资金缺乏。而国内一些原料生产基地和大型家电集团、汽车制造厂、建材厂自己投资搞注塑配件、其生产规模、科学技术水平和产品市场拥有率大大超过原有企业水平，市场竞争的地理化和本土化，这种上游产品往下发展，而下游产品往上发展，使我国处于中间状态的注塑企业发展空间越来越小，注塑产品单一，企业生存和发展越来越难，濒临破产倒闭。

2、我国注塑行业市场存在混乱状况。个别乡镇私人企业，由于其负担轻、税赋低、劳动成本低、偷工减料以低档次、低价格倾销产品冲击市场，阻碍我国注塑行业的健康有序发展。

3、注塑行业重复建设、产能过剩、产品互相削价，致使经济效益大幅度滑坡。 4、国内多数注塑产品企业整体技术、装备、水平与发达国家比还处于较落后状态、产品开发能力差，创新少、深度加工跟不上市场需求。

5、注塑制品加工离不开注塑设备和模具，而目前国内能制造的最大注塑机锁模力只有3600吨左右，注塑量未超过5万克。同时全国模具厂缺乏龙头企业，模具开发能力尚不及先进发达国家。

6、原材料供应方面。国内自己生产原料品种牌号少，选择余地小，不能满足加工厂需求，每年还需大量进口原材料。国内原材料供需矛盾突出。

3

天津科技大学2005届本科生毕业设计

1.2 塑料模具工业现状及发展方向

1.2.1 我国塑料模具工业的发展现状

80年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发展迅速,年均增速均为13%,1999年我国模具工业产值为245亿,至2004年我国模具总产值为450亿元,其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。

我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的

[3]

塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02～0.05mm,表面粗糙度Ra0.2μm,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达10～30万次,淬火钢模达50～1000万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距。

成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%,与国外的50～80%相比,差距较大。

在制造技术方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶,以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统,如美国EDS的UGⅡ、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进,

4

天津科技大学2005届本科生毕业设计

虽花费了大量资金,但在我国模具行业中,实现了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技术对成型过程,如充模合冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。

近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响,但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用,并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下,和国外先进工业国家已达到70%-80%相比,仍有很大差距。

表1-1 国内外塑料模具技术比较表

项 目 注塑模型腔精度 型腔表面粗糙度 非淬火钢模具寿命 淬火钢模具寿命 热流道模具使用率 标准化程度 中型塑料模生产周期 在模具行业中的占有量 国 外 0.005～0.01mm Ra0.01～0.05μm 10～60万次 160～300万次 80%以上 70～80% 一个月左右 30～40% 国 内 0.02～0.05mm Ra0.20μm 10～30万次 50～100万次 总体不足10% 小于30% 2～4个月 25～30% 据有关方面预测,模具市场的总体趋热是平稳向上的,在未来的模具市场中,塑料模具的发展速度将高于其它模具,在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展,对塑料模具提出越来越高的要求是正常的,因此,精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时,由于近年来进口模具中,精密、大型、复杂、长寿命模具占多数,所以,从减少进口、提高国产化率角度出发,这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展,使各种异型材挤出模具、PVC

5

天津科技大学2005届本科生毕业设计

塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点,高速公路的迅速发展,对汽车轮胎也提出了更高要求,因此子午线橡胶轮胎模具,特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平;以塑代木,以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业在“十一五”期间将有较大发展,特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子及通讯产品方面,除了彩电等音像产品外,笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展,这些都是塑料模具市场的增长点。 1.2.2我国塑料模具工业技术今后的主要发展方向

1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。

2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展

[4]

成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造了良好的条件.利用 CAE 技术可以在模具加工前，在电脑上对整个注塑成型过程进行类比分析，准确预测熔体的填充、保压、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，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析也将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究发展高压注

6

天津科技大学2005届本科生毕业设计

射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 

4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。

6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。

7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。

1.3 注塑模具的发展展望

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，我国注塑模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内注塑模具市场将继续高速发展，另一方面，注塑模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行注塑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，预计中国注塑模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为注塑模具大国，而且一定逐步向注塑模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国注塑模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。

注塑模具技术集合了机械、化学、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。注塑模具技术的发展趋势主要是注塑模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，注塑模具产品的技术含量不断提高，注塑模具制造周期不断缩短，注塑模具生产朝着信息化、无图化、精细

7

天津科技大学2005届本科生毕业设计

化、自动化的方向发展，注塑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。

随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对注塑模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然注塑模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。注塑模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个注塑模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的注塑模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于注塑模具的发展速度，这样才能不断提高我国注塑模具标准化水平，从而提高注塑模具质量，缩短注塑模具生产周期，降低成本。由于我国的注塑模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的注塑模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。

1.4 DELTA拉出式龙头简介

拉出式龙头是近几年新兴的一类产品，它是集厨房龙头和喷枪于一体的产品，它的出现免除了厨房里面既装喷枪又装龙头的麻烦,而DELTA是世界最著名的卫浴公司之一。现在使用的水龙头一般是铜或铁制品,它经久耐用, 价格便宜,安装方便,但它既笨重又不美观, 不符合现代人的审美观念;使用时水花飞溅,浪费水资源。而本人所设计的是DELTA拉出式水龙头，其绝大部零件都是通过注塑而成，制造工艺简单。产品表面经过电镀处理，外观精美，手感具佳。内部装有起波器，形成气泡水，气泡水是通过多个空气温和水嘴，使周围空气产生负压，与喷嘴内的水相混合，形成柔软的气泡水。其特点是泡状出水，柔和细腻，使用时水花不会四处飞溅，即使洗头发也不会溅湿衣服。本产品具有节水功能，采用钢球阀芯，又增加了过滤网，可以节水50%，却丝毫不会影响洗浴的舒适度。还具有清洁功能，出水孔设计的裸露在外面，这种设计一方面增加了美感，另一方面是为了更方便进行清洁，用手，布擦洗皆可，出水时，会自动清洗出水口的沉淀物，使其始终处于良好的出水状态。

8

天津科技大学2005届本科生毕业设计

既能满足使用的强度要求和卫生要求，又符合人们对艺术化家居生活的审美需求，是一种人性化产品，其发展前景宽阔。下图是DELTA拉出式水龙头的零件组装图。

图1-1 DELTA拉出式水龙头的零件组装图

1.5 选题依据及研究意义

厦门建霖卫浴工业有限公司是一个主要生产卫浴塑料件的企业，通过在公司实习期间对各产品的了解，应公司要求及结合自己所学知识和能力选择了DELTA拉出式龙头作为毕业设计的研究课题。DELTA拉出式龙头的设计制造涉及选材，模具设计，结构分析等一系列专业知识,以说是将所学的知识付诸实践，既可提高实际操作能力，又可丰富理论知识，开阔视野。设计中培养了发现问题，提出问题，分析问题到解决问题的科学研究方法，为以后的工作打下基础。

拉出式龙头是近几年新兴的一类产品，它是集厨房龙头和喷枪于一体的产品，它的出现免除了厨房里面既装喷枪又装龙头的麻烦,而DELTA是世界最著名的卫浴公司之一，DELTA拉出式龙头的研究迎合了广大用户的需求。现在使用的水龙头一般是铜或铁制品,它经久耐用, 价格便宜,安装方便,但它既笨重又不美观, 不符合现代人的审美观念;使用时水花飞溅,浪费水资源。而本人所设计的是DELTA拉出式水龙头，它是集厨房龙头和喷枪于一体的塑料产品。绝大部零件都是通过注塑而成，制造工艺简单。产品表面经过电镀处理，外观精美，手感具佳。内部装有起波器，形成气泡水，气泡水是通过多个空气温和水嘴，使周围空气产生负压，与喷嘴内的

9

天津科技大学2005届本科生毕业设计

水相混合，形成柔软的气泡水。其特点是泡状出水，柔和细腻，使用时水花不会四处飞溅，即使洗头发也不会溅湿衣服。DELTA拉出式水龙头既能满足使用的强度要求和卫生要求，又符合人们对艺术化家居生活的审美需求，是一种人性化产品，其发展前景宽阔。

现代塑料制品的生产中，合理的加工工艺、高效率的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其塑料模对实现塑件工艺要求、塑件使用要求和塑件外观要求，起着无可替代的作用。塑料模是塑料制品生产的基础。塑料品种及其成型设备被确定之后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是刻不容缓的策略。注塑摸的设计技术与制造水平，常可标志一个国家工业化的发展程度。

２. 产品设计和材料选择

2.1 塑件的精度和表面粗糙度

2.1.1 尺寸精度

塑件精度的确定应该合理，在满足时要求前提下尽可能选用低精度等级。因为制件材料选用POM，其公差等级选用MT4，未注公差选用MT6。

[5]

2.1.2 表面粗糙度

塑料制品的表面状态的改善除了成型工艺上进可能避免冷疤、云纹等缺陷外，模具型腔的粗糙度起着决定性的作用。非配合表面和隐蔽面可取较大的表面粗糙度。还可利用表面粗糙度差异来使塑件在开模时留在表面粗糙度较大的型芯上或留在凹模中。

2.2 塑件的形状和结构设计

2.2.1 易于模塑，避免侧向分型抽芯

[6]

塑件的形状应便于模塑，用注塑模塑成型的制品在充模阶段能顺畅地充满型腔，为此塑件沿料流方向应设计成流线型或具有较大曲率半径，避免流动死角，否则在死角处会形成气泡、缩孔。此分水片有三个通孔，所以模具设计时必须采用侧向分型抽芯机构。

10

天津科技大学2005届本科生毕业设计

2.2.2 斜度设计

在塑件的内外表面沿脱模方向应设计足够的脱模斜度，否则会发生脱模困难，如过大推出力推出时易拉坏擦伤塑件。由于分水片是一个较复杂的零件，所以选取的脱模斜度为2?。 2.2.3 壁厚设计

塑件壁厚的最小尺寸应满足以下几方面的要求：首先是使用要求，既具有足够的强度和刚度，脱模时能经受住脱模机构的冲击与震动，装配时能承受紧固力。而且壁厚过大不仅造成材料的浪费，同时会影响塑件的成型周期和产品质量，因为壁厚塑件易产生气泡、缩孔、翘曲等缺陷。同一个零件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同产生内应力，引起翘曲变形。

2.3 塑件分析 塑件图及公差标注：

图2-1 分水器零件图

模具型芯、型腔的制造按照机械类IT9级制造。

2.4 聚甲醛物理化学特性及成型特性

11

天津科技大学2005届本科生毕业设计

聚甲醛（缩写代号POM）学名为聚氧化亚甲基，是分子链的重复结构单元为氧化亚甲基的聚合物。聚甲醛外观呈淡黄色或白色，制品的薄壁部分呈半透明，表面光滑，有光泽，硬而致密，与象牙相似。燃烧特性为易燃，离火后继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端蓝色，发出熔融液滴，有强烈的刺激性甲醛味和鱼腥臭。聚甲醛具有较好的综合性能，强度、刚度高，抗冲击、疲劳、蠕变性能较好，减磨耐磨性好，吸水性小，尺寸稳定好，是所有塑料材料中力学性能最接近金属的品种之一，因而是重要的热塑性工程塑料。其缺点是密度较大，热稳定性较差，耐酸性和阻燃性不够理想。

2.4.1聚甲醛物理化学特性 1. 聚甲醛的物理力学性能

通常聚甲醛的比强度可达50.5MPa，比刚度可达2650 MPa与金属材料较为接近，能在许多领域中代替刚、锌、铝、铜及铸铁等金属材料。

●具有良好的冲击强度，特别是耐多次重复冲击。

●具有良好的耐疲劳性，在上万次的循环载荷以后，它的耐疲劳性能依然良好。 ●聚甲醛的耐蠕变性与聚酰胺等工程塑料相似。在23℃、21MPa负荷下，经过3000h

蠕变值仅为2.3%，而且它的蠕变值受温度的影响较小，即使在较高的温度下仍能保持较好的耐蠕变值。

●聚甲醛的摩擦因数很小，而极限PV值又很大，因而自润滑性能极佳，且无藻声、

噪声。 ２.聚甲醛的热性能

聚甲醛的负荷变形温度较高，在0.46MPa负荷下，共聚甲醛（POM/M90）的负荷变形变形温度为158℃。共聚甲醛在114℃和138℃在分别连续使用2000h和1000h的情况下，其性能仍不会有明显变化，而短时间内的使用温度可达160℃。 ３.聚甲醛电性能

聚甲醛的电绝缘性较好，几乎不受温度和湿度的影响。它的介电常数和介电损耗在很宽频率（102~105HZ）和温度（20~100℃）范围内变化很小，在很高温度下仍能保持良好的耐电弧性。聚甲醛制品的厚度其耐电压性有一定影响，厚度越薄，耐电压性越强。 ４.聚甲醛的化学性能

聚甲醛具有良好的耐溶剂性，特别是有机溶剂，即使在高温下，聚甲醛对于一般有机溶剂也表现出相当好的耐蚀性，与均聚甲醛相比，共聚甲醛的耐蚀性表现更突出，它能耐强酸及强碱去垢剂。它们共同的缺点是不耐强酸和氧化剂，对于稀酸和弱酸则有一定的抵抗性。

12

天津科技大学2005届本科生毕业设计

５.聚甲醛的耐侯性

聚甲醛的耐侯性不理想，长期暴露在紫外线辐射下，其力学性能显著下降，表面亦会发生粉化、龟裂现象。

2.4.2 聚甲醛的成型特性及成型条件

[7]

１.聚甲醛的成型特性

●结晶性料熔融范围很在窄，熔融或凝固速率快，结晶化速度快，料温稍低于熔

融温度即发生结晶，流动性下降。

●热敏性塑料极易分解（但比聚氯乙烯稍弱，共聚比均聚稍弱），分解温度为

240℃，但200℃时滞留30min以上即发生分解，分解时产生有刺激性、腐蚀性气体。

●流动性中等，溢边值为0.04mm左右，流动性对温度变化不敏感，但对注塑压力

变化敏感。

●结晶度高，结晶时体积变化大，成型收缩范围大，收缩率大。

●吸湿性低，水分对成型影响小，一般可不干燥处理，但为了防止树脂表面吸附

水分，不利成型，加工前须进行干燥并起预热作用，特别对大面积薄壁塑件，改善塑件表面光泽有较好的效果，干燥条件一般用烘箱加热，温度为90~100℃，时间为4h,料层厚度为3cm。

●摩擦系数低，弹性高，浅侧凹槽可强迫脱模，塑件表面可带有皱纹花样，但易

产生表面缺陷，如毛斑、折皱、熔接痕、缩孔、凹痕等弊病。

●宜用螺杆式注塑机成型，余料不宜过多和滞留太长，一般塑件克量（包括主流

道、分流道）不应超过注塑机注塑克量的75%，或取注塑容量与料筒容量之值为1：6~1：10，料筒、喷嘴等务必防止死角、间隙而滞料，预塑时螺杆转速宜取低，并宜单头、全螺纹、等距、压缩突变型螺杆。

●喷嘴孔径应取大，并采用直通式喷嘴，为防止流荡现象，喷嘴可呈喇叭形，并

设置单独控制的加热装置，以适应地控制喷嘴温度。

●模具浇注系统对料流阻力要小，进料口宜小，要尽量避免死角积料，模具应加

热，模温高应防止滑动配合的部件卡住，模具应选用耐磨，耐腐蚀材料、并淬硬、镀铬，要注意排气。

●必须严格控制成型条件，嵌件应预热（一般100~150℃），料温取稍高于熔点（一

般170~190℃）即可，不宜轻易提高温度，模温对塑件质量影响较大，提高模温可改善表面凹痕，与助于熔料流动，塑件内外均匀冷却，防止缺料、缩孔、折皱，模温对结晶度及收缩也有很大影响，必须正确控制，一般取75~120℃，壁厚大于4mm的取90~120℃，小于4mm的取75~90℃，宜用高压，高速注射，塑

13

天津科技大学2005届本科生毕业设计

件可在较高温度时脱模，冷却时间可短，但为防止收缩变形，应力不均，脱模后宜将塑件放在90℃左右的热水中缓冷或用整形夹具冷却。

●在料温偏高，喷嘴温度偏低，高压对空注射时易发生爆炸性伤人事故，分解时

有刺激性气体，易燃应远离明火。 ２.聚甲醛塑料的成型条件

表2-1 POM的成型条件

塑料名称 注射成型机类型 密度（g/cm2） 计算收缩率（%） 预热 料筒温度 （℃） 温度（℃） 时间（h） 后段 中段 前段 喷嘴温度（℃） 模具温度（℃） 注射压力（MPa） 成型时间 （s） 注射时间 高压时间 冷却时间 总周期 螺杆转速（r/min） 后处理 方法 温度(℃) 时间（h） 示：

聚甲醛POM（共聚） 螺杆式 1.41~1.43 1.2~3.0 80~100 3~5 160~170 170~180 180~190 170~180 90~120 80~130 20~90 0~5 20~60 50~160 28 红外箱灯、鼓风烘箱 140~145 4 本注塑模具采用的原料为POM，型号为M90，为共聚甲醛，其材料性能如下表所表2-2 POM/ M90材料特性

性能 比重 拉伸强度 单位 - Mpa 实验法ASTM D792 D638 M90 Series 1.41 60 14

天津科技大学2005届本科生毕业设计

伸长率 弯曲强度 弯曲模量 艾矢冲击强载荷挠曲温度（1.82MPa） 阻燃性（UL94） 线膨胀系数（室温） 介电穿击强度（短时间实验：3mmt） 体积电阻率（3mmt） 缺口侧 度（带缺口） 反缺口侧 % Mpa Mpa J/M J/M ℃ - ×10-5/℃ MV/m Ω·cm D638 D790 D790 D256 D256 D648 (UL94) - D149 D257 60 90 2.580 63 760 110 HB 10 24 1×1014 应用范围：适用于制作减磨耐耐磨零件、传动零件、化工容器及仪器仪表外壳。

３.零件模具设计

3.1 设计题目

3589分水器注射模具的设计 3.2 设计任务

将质量为18.1g的3589分水器采用注射工艺生产出来，对3589分水器注射模具进行设计，在保证成型循环时间和不良品率最低的前提下，保证制品预定的性能。制件的工艺参数及形状特征见后几章所述。

此次设计的主要目的：拉出式龙头是近几年新兴的一类产品，它是集厨房龙头和喷枪于一体的产品，它的出现免除了厨房里面装喷枪又装龙头的麻烦。而DELTA是最世界著名的卫浴公司之一。通过对DELTA拉出式龙头的研究，可以学习到拉出式龙头的基本结构和功能，一些塑胶材料知识，注塑模具知识，塑胶电镀常识以及电镀的各种表面处理加工工艺等。

设计的主要任务有：

●搜集整理有关POM制件设计，成型工艺，成型设备，机械加工等相关资料，以

15

天津科技大学2005届本科生毕业设计

备设计模具时使用。

●分析塑件的工艺性，尺寸精度等要求。 ●分析成型工艺资料 ●选择成型设备 ●拟定模具结构方案 ●方案讨论与论证 ●绘制模具装配图 ●绘制模具零件图

3.3 选择成型设备

估算制品的质量为18.1g，再根据POM材料的工艺特性和仕霖集团厦门建霖卫浴工业有限公司的实际情况选择SZ-250/1250卧式注塑机，其技术参数如下：

理论注射量： 270cm3/oz 喷嘴半径： 15 mm 喷嘴口径： 4mm 螺杆直径： 45mm 螺杆转速： 10-200r/min 塑化能力： 18.9g/s 注射压力： 160MPa 射出行程： 150mm 射出速度： 110g/min 连接柱内距： 415*415mm 最大模厚： 550mm 最小模厚： 150mm 锁模形式： 双曲轴 开模行程： 360mm 合模力： 1250kN 定位孔直径： 160mm

3.4 注塑机有关参数的校核

[8]

16

天津科技大学2005届本科生毕业设计

一：注塑机工艺参数的校核※

1．型腔数： 注塑机一次成型的重量（包括流道系统）应在注塑机理论注塑量的10%-80%之间。既能保证产品质量，又能充分发挥设备性能则选在50%-80%之间为好。该塑件质量为18.1克。故选择 SZ-250/1250的机台。 根据注塑机最大注塑质量求型腔数： m'=85%*mso m'—实际注塑量； mso—机器最大注塑能力（苯乙烯）； mo= mso??=270?1.42?383.47784?so

?—常温下某塑料的密度； ?s—常温下苯乙烯的密度； 由于POM为结晶型塑料，从固态到熔融态密度变化较大，故需成以一校正系数0.9； 所以： mo=0.9? mso?? ?so=383.4?0.9 =345.06g

m'=0.85? mo=293.3 g；

m'N==16.2； 18.1N实际=N?30% =16.2*30%= 4.86

选择型腔数为 4个。 2．压力的校核：

POM应在中压下成型加工：压力为80-130MPa之间，在流动比[210，110]范围内，POM压力选择100MPa。另外该塑精度要求一般,POM流动性较好,所选注塑压力为70-100MP即可。

通过流动比校核注塑压力：（参照流道设计）--------- 3．锁模力的校核：

锁模力为注塑机锁模装置用以夹紧模具的力。所选注塑机的锁模力必须大于由于高压熔体注入型腔而产生的胀模力，此胀模力等于塑件和浇道系统再分型面上的投影与型腔压力的乘积。即：F?P?A/1000 F—锁模力（KN）； P—型腔压力（MP ）;

A—制品及流道在分型面上的投影面积（mm2） 制品和流道在分型面上的投影面积为：

A?3.14?（20.152-6.52）?4?3.14?（34.622-30.642）+8?9?2+5.5?4?2

=5576.90mm2

流程长度与壁厚之比??43.15?19.70 2.19 17

天津科技大学2005届本科生毕业设计

?F?P?A?201?106?5576.90?10-6=563266.9N=57476.2KG=57.5Ton

?所选用的注塑机的锁模力的为100Ton>57.5Ton ?选用SZ-250/1250卧式注塑机是符合要求的。

4．模具与注塑机装模部位相关尺寸的校核：

1）喷嘴尺寸：注塑机SZ-250/1250的喷嘴球半径为20 mm ，主流道始端球面半径取22mm ，则注塑机喷嘴球与主流道始端球面半径吻合,

R2 >R1，以利于同心和紧密接触，主流道内凝料能顺利脱出。 注射机喷嘴孔直径d1=3mm 主流道孔始端直径d2=3.5mm d2> d1, 以利于塑料熔体流动。 （2）、定位圈尺寸

SZ-250/1250卧式注塑机的定位孔直径为Φ100mm，分水器模具的定位圈的直径为Φ99.7mm,注射模端面凸台径向尺寸与定位孔呈间隙配合，便于模具安装，并使主流道与喷嘴同心，所设计的定位圈是符合要求的。

5. 校核模厚：

SZ-250/1250移模行程360mm，拉杆间距为415*415(mm)，依此选择模架为A4型模架，动定磨均有两块板,采用推板顶出机构，模架尺寸为300*400(mm)---（模架图）

取滑块厚度为40mm，h滑=h分流道+14.2=25.8+14.2=40mm

H?h1+A?h4+B+h5+C+h垫+h滑 C=h2+h3+h推出距离

所以: H=30+60+50+40+50+90+25+40

=385mm

界于最大模厚550mm和最小模厚150mm之间

所以： 校核合格。

6．开模行程和塑件推出距离的校核：

注射机移动，固定板台面上有许多不同间距的螺丝孔，用于装固模具。本模具为中、小模具，采用压板固定。

18

天津科技大学2005届本科生毕业设计

注塑机开模行程是有限制的，取出制件所需开模行程必须小于注塑机最大开模距离。 SZ—250/1250注塑机为双曲轴锁模，注塑机最大开模行程与模厚无关，由曲轴连杆的最大行程决定。SZ-250/1250移模行程360mm，拉杆间距为415*415(mm). S?H1+H2+5~10 mm （取8 mm）

H1—塑件推出距离 （）H2—塑件高度（包括浇注系统）

为缩短流道尺寸，采用延长式浇口。主流道从定模开始， 定模厚度为60 mm，滑块高度为40 mm，所以塑件高度为100mm。

推出距离H1应大于动模型心的高度，取H1=17mm。 开模行程 S= H1+ H2+8=108 mm <360 mm 校核合格。

３．５浇注系统设计

3.5.1．设计要点，组成和作用：

1) 浇注系统力求距型腔距离近,一致,并首先进入制品的壁厚部位,不宜直冲型芯(尤其是细小型芯)镶件块；应避免产生熔结痕，利于排气。

2）其位置力求在分形面上，便于加工并易于快速，均匀，平稳地充满型腔，主流道入口应在模具中心位置； 3）有利于制品的外观，并易于清除。当产生矛盾无法处理时，可协商修改制品构造。 4）对大型制品和功能性制品，力求用模拟软件分析充填过程，以保证制品的内在质量和尺寸精度的要求。

5）大批量制品，浇注系统应自动脱落，以利于实现自动化生产;

6)还应考虑到制品的后续工序，利于后工序的加工，装配，工序间运送和管理，必要时设辅助流道，将制品联为一体。 3.5.2．主流道设计：

主流道是连接注塑机喷嘴与分流道的塑料熔体通道。 根据材料及塑件的要求，选择垂直式主流道； １）注塑机喷嘴口径为５mm，要求主流道小端直径比喷嘴大１mm（０.５－１mm）； 即＝６mm．

２）主流道锥度选２o－４o． ３）分流道端面尺寸：

根据ＰＯＭ料的要求，深度是最大壁厚的１.５倍，

即：Ｈ＝１.５mm ?４.１mm＝６.１５mm ?6 mm

主流道大端应比分流道深至少 １.５mm，所以取主流道大端直径为８mm．

Ｄ＝８mm． ４）浇口套的设计：

浇口套形式及尺寸：

设计要求：１－进料口处为球面（ＳＲ）； ２－配合要求 Ｈ7／j7或Ｈ6；

３－粗糙度 Ｒa（０.４～０.８）mm．

浇口套与定模部分的装配情况：

19

天津科技大学2005届本科生毕业设计

3.5.3．浇注系统的拉料和顶出结构设计：

１）拉料和顶出结构设计：对具有垂直分型面的注塑模，开模时分型面左右分开，塑件与浇道凝料一道取出，冷料井底部不必设杆件。 ２）冷料穴位置及作用：

分流道冷料穴－分流道较长时，在分流道尽头沿料流方向延长作为分流道冷料穴，以储存前锋冷料，冷料井长度一般为分流到直径的１.５～２倍． 但对于ＰＯＭ模温较高，可选择较小的冷料井长度６mm．

主流道冷料穴－主流道冷料穴带有拉料钩，具体形状和尺寸详见图3-5：

图3-5 带拉料钩冷料井的主、俯视图

3.5.4．分流道设计：

１）设计要点：分流道设

2）分流道截面形状：常用形状有圆形，矩形，梯形，U字形，六角形。若考虑到减少压力损失，则选择截面大流道表面积小的力于减少热损失．由于此制品一模四腔，S型流道较长，选择圆形流道减小压力损失．分流道的理想状态是其中心与交口中心一致，圆形流道可实现这一点． ３）分流道截面尺寸：

４）分流道布置方式――采用平衡式截面布置：

所谓平衡式分流道布置既是：从主流道到各型腔的分流道和浇口其长度，形状，断面尺寸都是对应相等的．此设计可达到各型腔平衡进料，均衡补料．加工断面尺寸误差在１％以内．

圆形分流道同时开设在动定模两侧．分流道为Ｓ型，如下图：

H主流道=60mm，

20

天津科技大学2005届本科生毕业设计

取H分流道?25.8mm

S型分流道半径为 R=31mm， 制品最大投影半径R'=45.8mm L= 45.8+31*6 =231.8mm

3.5.5．浇口设计：选择矩形浇口采用侧浇口，开在分型面上，从塑件外侧进料。侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，浇口截面形状简单，加工方便；能对浇口尺寸进行精密加工；浇口位置选择比较灵活，以便改善充模状况；不必从注塑机上卸模就能进行修正；去除浇口方便，痕迹小；特别适合用于两板式多腔模具。浇口断面积与分流道断面积之比约为0.03～0.09。

浇口长度约为0.5～2mm，通常矩形断面的浇口厚度a=(1/3～2/3)s ,s为浇口处塑件的厚度，对中小型塑件取浇口宽度b1=(5 ～10)a，浇口表面粗糙度要求：Ra≤0.40,否则易产生摩擦力。

１）定义及作用：

定义：连接流道与制品的通道

作用：型腔充满后浇口先凝结，防止倒流； 易于切除浇口凝料；

对于多型腔模具用以平衡进料，对于多浇口单型腔模具用以控制熔结痕的位置．

２）浇口截面积及长度：

（0.03?0.09） S浇口截面＝S分流道?长度约为 0.5?2mm，浇口具体尺寸取其下限值，试模时逐步校正．

浇口形式及特点：

采用小浇口――即限制性浇口（型腔与分流道之间采用一段距离很短的约0.5?2mm浇口连接，截面积很小）堆浇口的快速凝结可以进行限制．

由于此模具为两板模多型腔，选择侧浇口较合适，测浇口为典型的矩形截面浇口，能方便调整冲模时剪切速率和浇口封闭时间，为标准浇口．浇口截面形状简单，加工方便，位置选择灵活，易于改善冲模状况；不必卸模就可进行纠正，浇口去除方便痕迹小．

浇口尺寸计算：h=2.3mm(浇口深度) l=1.1mm(浇口长度)

b=4.5mm(浇口宽度3.3---6.4mm)

21

天津科技大学2005届本科生毕业设计

A---型腔表面积 t----塑件壁厚]

也可依照经验公式计算得： 浇口深度：h?k??

式中：?—制品厚度，mm k—材料系数，POM为0.7 浇口宽度：

w?k?A30

塑料外表面， mm2

∴也可依照经验公式计算得： 浇口深度：h?k??

式中：?—制品厚度，mm k—材料系数，POM为0.7 浇口宽度：

w?k?A30 公式（3-5）

B 塑料外表面， mm2

w

∴

k ? A 0 . 7 ? 3 . 14 ? 45.8. 3 ?

? 30 30

29.3

? 1 . 45 mm

∴取h=1.50 w=1.45mm L=1.14mm ∴取h=1.50 w=1.45mm L=1.14mm

3）浇口位置的选择：

浇口避免导致塑件上产生缺陷，避免产生喷射（方法：加大浇口尺寸，采用冲击性浇口。）浇口应开在塑件最厚处，以利于容体流动，排气和补料，避免产生锁孔和表面凹陷，浇口数目为1。 3.5.6.校核流动比：

主流道平均厚度：t=(5.5+6.8)/2=6.75mm

nLzhipinLlenglioajingL2L4LLL K??i?1?2?3?4? ?4t1t2t3t4tzhipintlengliaojingi?1ti6062*3.142*(25.8?8.23)32.4*3.14*4????8 =6.75664*2 =113

22

天津科技大学2005届本科生毕业设计

3.5.7 利用流动比校核注塑压力：

K=113?(110?210)

故注射压力选100MPa即可。

由此同样可得，注塑机所选压力合格。

3.6 分型面设计

3.6.1.型芯及材料性质与参数的选择:

1.塑料制品在成型过程中影响其尺寸精度的主要因素有三方面： 1)型腔、型芯等成型零件在制造时的尺寸精度。

[9]

2）POM收缩率为1.2—3.0%，平均收缩率为2.1%，考虑到制品的壁厚比较薄，又由于平行于熔体流动方向的收缩率比较大[10]，综合因数考虑，所以在平行于熔体流动方向上的收缩率取ξPOM=2%。

3)塑料收缩率波动值：对于工艺条件，一般讲，注塑压力提高，收缩率减小；温度升高，收缩率增加；保压时间延长，收缩率也减小；脱模速度加快，收缩率增大。制品结构对收缩率的影响有：有嵌件比没有嵌件、薄壁比厚壁、形状复杂比形状简单的，其收缩率都有一定程度的减小，而径向尺寸的收缩率比厚度方向尺寸要大。当然塑料本身由于牌号不一，批号、厂家不同，即使同一类塑料，其收缩率也往往波动不一，引起制品精度的降低。

4)动、定模型芯比较复杂，为了加工方便，因此都是组装的，存在装配误差，影响制品的精度。

5)型腔成型零件长期在工作过程中的磨损：塑料在型腔中流动或制品脱模时与型腔壁摩擦都会造成成型零件的磨损，一般估计与制品脱模方向

6)行的壁面磨损较大，与制品脱模方向垂直的壁面则磨损较小。当然塑料本身的性质关系也很重大。如以硬质无机物（玻璃纤维、玻璃粉、石英粉等）作填充料者磨损较为严重。

3.6.2型芯型腔结构及相关尺寸计算：

1) 型腔的结构设计

型腔是模具上直接成型塑件的部位,本模具是采用侧向分型抽芯,将抽芯距离长的一边放在动定开模的方向上,而将短的一边(水嘴)作为侧向分型抽芯。

分水片零件外表面的成型部件是滑块,采用的材料为S136,并经过淬火处理,使它有足够的强度,刚度,耐磨性,硬度达50-55HRC,以及承受塑料的挤压力和料流的摩

23

天津科技大学2005届本科生毕业设计

擦力,有足够的精度与适当的表面粗糙度(为0.4um),以保证分水片外表面有足够

[12]

的光洁度。 2）型芯的结构设计

型芯是用来成型塑件内表面的零件.本次DELTA拉出式龙头分水片的模具型芯设计是组合式的,型芯有动模型芯和定模型芯,定模型芯又有定模芯子和定模内芯子,动模型芯也是如此.因为型芯的结构比较复杂,机械加工型芯时不容易,为减少加工工作量和保证型芯的加工精度,特采用组合式型芯.固定板是采用45号钢,型芯的钢材型号为718,并经过淬火热处理,然后连接成一体.带有轴肩的型芯和固定板相连,但型芯是圆形而成型的部位为非旋转体,为了防止型芯在固定板上转动,特在轴肩和固定板连接处用键止转，其结构如下图所示:

[13]

定模芯子及定模内芯子

动模芯子及动模内芯子

动模芯子及动模内芯子两滑块拼方的组合式凹模，圆形制件外壁采用滑块并采用侧抽芯结构。

型芯和成型杆的设计： 2）型芯及成型杆：

型芯和成型杆都是用来成型内表面的零件；采用组合式型芯，固定板和型心采用不同材料和热处理，常用轴肩和底板连接轴处使用销钉或键止转，成型表面粗糙度为Ra=0.1微米，表面Ra=0.8微米，其余Ra=3微米。 3）、型腔尺寸计算

由于POM为自润滑性塑料制品，模具磨损很小，可以不考虑磨损值＆，平均收缩率为2%，塑胶公差等级为MT3，所选模具公差等级为IT10。

24

天津科技大学2005届本科生毕业设计

型腔经向尺寸尺寸计算:

A 平均收缩率法：Lm=[(1+Scp)(Ls-3/4?)]+＆z

B 公差带法：Lm=[(1+Smax)Ls-?]+＆z 且Lm+＆z+＆c-Smin Ls≤Ls 其中：Scp----塑件平均收缩率（%）

Ls----塑件经向公称大小（mm） ?----塑件公差值（mm）

＆z----凹模制造公差（取样?/3—?/6） ＆c----凹模磨损量

将其中的值分别代入上面公式中，可得： A：平均收缩率法

Lm1=[(1+0.02)(45.0-3/4*0.01)]+0.02 =1.02*45.725 =46.64+0.02mm B：公差带法

Lm1=[(1.03+45.8) -0.1]+0.02 =47.074+0.02mm

校核Lm+＆z+＆c-Smin Ls≤Ls

为47.07+0.02-0.01*45.8=46.636mm＞45.8mm不满足要求 取Lm1=46.64+0.02mm A 平均收缩率法

Lm2=[(1+0.02)(41.6-3/4*0.02)]+0.020 =42.28+0.02mm B公差带法

Lm2=[(1.03+41.6)-0.2]+0.02 =42.23+0.02mm

校核Lm+＆z+＆c-Smin Ls≤Ls

为42.23+0.02-0.01*41.6=41.83mm＞41.6mm不满足要求 故选取Lm2 =42.28+0.02mm

A 平均收缩率法

Lm3=[(1+0.02)(39.8-3/4*0.01)]+0.020 =40.52+0.02mm B公差带法

Lm3=(1.03+39.8)-0.01 =40.89+0.02mm

校核Lm+＆z+＆c-Smin Ls≤Ls

为40.89+0.02-0.01*39.8=40.51＞39.8不满足要求 故选取Lm3 =40.52+0.02mm

A 平均收缩率法

Lm4=[(1+0.02)(39.2-3/4*0.1)]+0.020

25

天津科技大学2005届本科生毕业设计

=39.91mm B公差带法

Lm4=[(1.03+39.2)-0.1]+0.02 =40.28+0.02mm

且Lm+＆z+＆c-Smin Ls≤Ls

为40.28+0.02-0.01*39.2=39.54mm＞39.2mm不满足要求 故选取Lm4 =39.91+0.02mm A 平均收缩率法

Lm5=[(1+0.02)(9.7-3/4*0.16)] +0.03 =9.77+0.03mm B公差带法

Lm5=[(1.03*9.7)-0.16] +0.03 =9.831+0.03mm 且Lm+＆z+＆c-Smin Ls≤Ls

为9.83+0.03-0.01*9.7=9.82mm＞9.7mm不满足要求 故选取Lm5=9.83+0.03mm

3、凹模深度尺寸计算

2公式：平均收缩率法—Hm=[（1+Scp）Hs-?]+?z

3 公差带法（按修模时减小容易计算）—Hm=[(1+Smin)Hs-?z]+?z 校核：Hm-Smax*Hs+?〉Hs A 平均收缩率法

Hm1=(1.02*29.3-2/3*0.24)+0.04 =29.73+0.04mm B公差带法

Hm1=[(1+0.01)*29.3-0.04]+0.04 =29.55+0.04mm

且Hm1-0.03*29.3+0.04=28.71mm＜Hs 不合格 故选取Hm1=29.73mm,有更大的修模余量.

A 平均收缩率法

Hm2=(1.02*28.8-2/3*0.24)+0.04 =29.22+0.04 B公差带法

Hm2=(1+0.01)*28.8-0.04 =29.05+0.04mm

故选取Hm2=29.22+0.04mm有更大的修模余量

A 平均收缩率法

Hm3=(1.02*27.2-2/3*0.24)+0.04

+0.02

26

天津科技大学2005届本科生毕业设计

=27.58mm B公差带法

Hm3=[(1+0.01)*27.2-0.04]+0.04 =27.43+0.04mm

且Hm3-0.03*27.2+0.04=26.67＜27.2不合格 故选取Hm3=27.58+0.04mm,有更大的修模余量.

A 平均收缩率法

Hm4=(1.02*21.4-2/3*0.22)+0.04 =21.68+0.04mm B公差带法

+0.04

Hm4=[(1+0.01)*21.4-0.04] =21.57+0.04mm

且21.57-0.04*21.4+0.04=20.94mm＜21.4mm 不合格 故选取Hm4=21.68+0.04mm，有更大的修模余量

A 平均收缩率法

Hm5=(1.02*19.4-2/3*0.22)+0.04 =19.64+0.04 B公差带法

Hm5=[(1+0.01)*19.4-0.22] +0.04 =29.55+0.04mm

故选取Hm5=19.64+0.04mm,有更大的修模余量.

A 平均收缩率法

Hm6=(1.02*7-2/3*0.14)+0.03 =7.05+0.03mm B公差带法

Hm6=(1+0.01)*7-0.14 =6.93+0.03mm

故选取Hm6=7.05+0.03mm,有更大的修模余量.

4、型腔中凸出部分尺寸计算

凸芯尺寸(径向)：

A 平均收缩率法

Lm1=[(1+0.02)*2.8+3/4*0.12]-0.02 =2.95-0.02 B公差带法

Lm1=(1+0.01)*2.8+0.12

+0.04

27

天津科技大学2005届本科生毕业设计

=2.948mm

故选取Lm1=2.95-0.02mm有更大的修模余量

A 平均收缩率法

Lm2=[(1+0.02)*4.7+0.14]-0.02 =4.934-0.02mm B公差带法

Lm2=(1+0.01)*4.7+0.14-0.02 =4.887-0.02mm

故选取Lm2=4.89-0.02mm有更大的修模余量

抽芯尺寸（径向） A 平均收缩率法

Lm1=[(1+0.02)*12.4+3/4*0.18]-0.03 =12.78-0.02mm B公差带法

Lm1=[(1+0.01)*12.4+0.18]-0.03 =12.70-0.03mm

故选取Lm1=12.78-0.03mm,有更大的修模余量.

A 平均收缩率法

Lm2=[(1+0.02)*8+3/4*0.16]-0.03 =8.28-0.03mm B公差带法

Lm2=(1+0.01)*8+0.16 =8.24-0.03mm

因为8.24-0.16-0.03*8=7.84＜8mm

故选取Lm2=8.28-0.03mm有更大的修模余量

A 平均收缩率法

Lm3=[(1+0.02)*24+3/4*0.22]-0.04 =24.64-0.03mm B公差带法

Lm3=[(1+0.01)*24+0.22]-0.04 =24.46-0.04mm

因为24.46-0.22-0.03*24=23.52＜24

故选取Lm3=24.64-0.03mm有更大的修模余量

凸芯高度

A 平均收缩率法

Hm=[(1+Scp)*Hs+2/3*?]-＆z

28

天津科技大学2005届本科生毕业设计

=13.58-0.04mm B公差带法

Hm=[(1+0.01)* Hs +#]-0.04 =13.51-0.04mm

因为13.51-0.04-0.03*13.2=13.074＜13.2 故选取Hm=13.58-0.04mm,有更大的修模余量.

5、抽芯狭缝计算 经向尺寸

A 平均收缩率法

Lm1=[(1+0.02)*1+3/4*0.1]+0.02 =0.945+0.02mm B公差带法

Lm1=[(1+0.01)*1-0.1]+0.02 =0.91+0.02mm

故选取Lm1=0.91+0.02mm有更大的修模余量

A 平均收缩率法

Lm2=[(1+Scp)*9.7-3/4*0.16]+0.03 =9.77+0.03mm B公差带法

Lm2=[(1+0.01)*9.7-0.16]+0.03 =9.64+0.03mm

故选取Lm2=9.64+0.03mm,有更大的修模余量. 深度

A 平均收缩率法

Hm=[(1+Scp)*Hs-2/3*?]+＆z =(6.63-2/3*0.16)+0.03

=6.52+0.03mm B公差带法

Hm=[(1+Smin)*Hs-＆z]+0.03 =6.405+0.03mm

故选取Hm=6.52+0.03mm有更大的修模余量.

6、型芯尺寸计算 1）定模：

A 平均收缩率法

Lm1=[(1+Scp)Ls+3/4*?]-＆z =1.02*20+3/4*0.22 =20.57-0.04mm

29

天津科技大学2005届本科生毕业设计

B公差带法

Lm1=(1.01*20+0.02)-0.04 =20.42-0.04mm

且Lm1+＆z+＆c-Smin Ls≤Ls，不合格。 所以取Lm1=20.57-0.04mm有较大的修模余量。

A 平均收缩率法

Lm2=[(1+0.02)31.6+3/4*0.26]-0.05 =32.43-0.05mm B公差带法

Lm2=(1.01+31.6)+0.26 =32.18-0.05mm

且Lm+＆z+＆c-Smin Ls≤Ls

故选取Lm2 =32.43-0.05mm有较大的修模余量

A 平均收缩率法

Lm3=[(1+0.02)(24-3/4*0.01)]-0.04 =24.33-0.04mm B 公差带法

Lm3=(1.01*24+0.2)-0.04 =24.44-0.04mm

且Lm+＆z+＆c-Smin Ls≤Ls

故选取Lm3 =24.44-0.04mm有较大的修模余量 动模：

A 平均收缩率法

Lm1=[(1+0.02)(19.4-0.75*0.01)]-0.03 =19.78-0.03 B 公差带法

Lm1=(1.01*19.4+0.2) -0.03=19.79-0.03mm

校核合格，所以选择Lm1=19.79-0.03 mm，有更大修模余量。

A 平均收缩率法

Lm2=[（1+0.02）（22.3-0.75*0.02）] -0.03

=22.73-0.03 mm B 公差带法

Lm2=（1.01*22.3+0.2）-0.03

=22.72-0.03 mm

校核不合格。

选择Lm2=22.73-0.03 mm，便于修模。

A Lm3=1.02*（38.6-0.75*0.02）-0.04mm

30

天津科技大学2005届本科生毕业设计

=39.36-0.04mm

B Lm3=（1.01*38.6+0.2）-0.04mm

=39.19-0.04mm

校核不合格，故选择Lm3=39.36-0.04mm

有更大修模余量。

3.7 塑料模成型零部件设计

3.7.3 排气方式及排气槽的设计

[14]

当塑料熔体进入行腔时,如果行腔内原有气体,蒸汽等不能顺利地排出,将在制品上形成气孔,银丝,灰雾,接缝,表面轮廓不清,型腔不能完全充满等弊病,同时还会因气体压缩而产生的高温,引起流动前沿物料温度过高,粘度下降,容易从分型面溢出,发生飞边,重则灼伤制件,使之产生焦痕.而且行腔内气体压缩产生的反压力会降低充模速度,影响注塑周期和产品质量.

此模具成型的分水片是小型制件,采用滑块侧向分型抽芯,动模型芯和定模型芯都是采用组合式的,而且采用的是正常速度注射,因此可利用滑块分型面和型芯和孔的配合间隙排气.为了增加分型面的排气效果,可增加斜滑块分型面的粗糙度,并使加工的刀痕或磨削痕顺着排气方向。

[15]

3.8 合模导向机构的设计

3.8.1 导柱的设计计算

[16]

1）直径和长度：

导柱的直径在12~63mm之间时，按经验其直径d和模板宽度B之比为：

d?0.06~0.1B 圆整后选标准值

∴d?0.8?300?24mm 圆整取 d=30mm 所以 D=35mm,

同时导柱长度比模端面的高度高出6-8mm, L=235mm。 2）形状：

导柱前端做成半球形，且要倒角，使其能顺利进入导向孔，取R?10mm，取与其相邻的圆柱直径的1/3。导柱为了增加它的寿命，在其导向段开设油槽，以便储存润滑油脂。 3）公差配合：

31

天津科技大学2005届本科生毕业设计

安装段与模板间采用过渡配合H7/k6,导向段与导向孔间采用动配合H7/f7. 4)粗糙度：

固定端表面用Ra0.8um，导向段表面用Ra0.4um。

5）材料：导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此材料选用T8A，表面经淬火处理，硬度达HRC50—55。尺寸如下：

图- 导柱

3.8.2导向孔与导套的结构设计及计算：

导向孔设计为通孔，便于排气。

为了与导柱配合，故导套的内径d=30mm，d1?35mm,D?40mm,S?6mm，根据模具结构的有关尺寸取带头导套的长度为L?49mm，带头导套采用20号钢，并经过淬火处理，其表面硬度为HRC56—60。其定形尺寸如下图所示：

图3-９ 带头导套

直导套采用20号钢，并经过淬火处理，其表面硬度为HRC56—60。其定形尺寸如下图所示：

32

天津科技大学2005届本科生毕业设计

图3-10 直导套

3.9 塑件侧向分型与斜销抽芯机构的设计计算]

3.9.1斜销抽芯结构设计要点与注意事项：

1)ａ=25。,ａ<30.一般取5。－25。。制品出模后，滑块与导滑槽应留有足够的配

1合长度。当模具为卧式时L1>H.在滑块推出时，制品应有动模型芯导向，应避免

2制品留在任何一侧滑块内。

2)当定模一侧的抱紧力大于动模一侧时，应设置斜滑块止动结构，以确保开模后制品留在动模一侧。

3)斜滑块应有限位机构，以防止推出过程滑块脱落。滑块大端应高出分型面0.2－0.6mm的间隙。

4)为使两滑块在推出过程中同步，以确保制品的质量良好无损，应在滑块之间安装横向导销。导销大端为H7n7配合，另一端为H7f7配合。

5）斜销轴线与开模方向的夹角，要求兼顾抽拔距和斜销所受的弯曲力，取18,斜销的材料为 S136经淬火处理，HRC达60, 表面粗糙度要求Ra1.6。 3.9.2．斜销尺寸计算

33

天津科技大学2005届本科生毕业设计

：

斜销直径计算：

Q'*S*Kf*101 d?()3

[?]*sin?Q’—抽拔阻力 S—抽拔距

?—斜销倾斜角

[?]—许用应力，此斜销选择T8A，[?]=210 MPa. 1）计算抽拔阻力： Q’=Q1+Q4

Q1—包紧力 Q4—压差阻力

2(a?b)E?lk1Q1= *1?u?k1cos?K是无因次系数，只与脱模斜度和摩擦系数有关；

rjunK1是无因次系数，只与脱模斜度和有关。

tE—塑件弹性模量 L—包紧型芯长度 ?—收缩率2% f—摩擦系数 ?—塑件波松比 t—塑件厚度

a?br—型芯半径，折算半径rjun=

?查表所得数据代入公式：

2(10.3?19.5)*2.2*103*0.02*10.5*0.2953?Q1?*1/cos?

1?0.44?2.0833?2.308*10 =2308N

34

天津科技大学2005届本科生毕业设计

Q4?PS?1.01*103*a*b?1.01*105*19.5*10.3*10?6 ?20.3N?Q'?Q1?Q4?2328.3N 2）计算抽芯距：

S?h?k

s—抽芯距

h—活动型芯完全脱离成型部位的距离； k—抽芯安全系数 h=25mm k=4mm;

?S?h?k?25+4=29mm?30mm

将所计算的数据代入 d?(Q'*S*Kf*10[?]*sin?)

13 ?d?(2328.3*30*1.3137*101/3

)210*1000*0.4663 =12.5mm

圆整得：d=20mm

斜销长度计算：

??1mm

d?20mmd1?d?2??22mm

H?S*ctg??17*ctg25??30mm

r?(1?3)mm?2mm

D?d?5?25mm?LZ?DhSdtg????tg??LOO2（取10-15mm） 2cos?sin?2 =

25303020*0.4663+??*0.4663?12 20.9060.42262124?2 合格。 30=124mm 校核 LZ/H滑=

LY?S30??64.34mm sin?0.4226 35

天津科技大学2005届本科生毕业设计

S20?tg?sin?2 ?64.347?10*0.4663

?72.78mmL1?LZ—斜销全长，包括头部和整个尾部。

LY—为斜销的有效长度，即斜销驱动边的长度，斜销和斜孔间的间隙很小，可忽略，则有效长度为图示A-B的长度。

L1—斜销的伸出长度，从斜销的伸出断面中心，不包括锥头长。 Sin25.=0.4226, cos25.=0.906, tan25.=0.4663 3.9.3.滑块的设计计算

滑块的材料选用的钢材型号为S136，滑动部分采用经表面淬火处理,其硬度应达到HRC50—55。

图 滑块的主、左、俯视图

5.滑块限位装置的选用与校核：

[19]

滑块定位装置:开模过程中,斜销驱动滑块完成侧向抽芯或分型动作后脱离滑块,滑块必须停留在刚分离的位置上,才能保证闭模时顺利复位.为此须设置滑块定位装置.

滑块定位销为标准件,组成如下: 螺钉：M10 材料：65Mn 钢珠孔径：8.20mm 钢珠直径：7.20mm

36

天津科技大学2005届本科生毕业设计

钢丝直径?平均直径?自由长度?圈数=1?6?40?8

由弹簧的材料、用途、载荷性质，按И类弹簧取许用应力[?1]＝640MPa。 求最大应力? = [?1]时的最大工作载荷F2 由式，可解得 F2???d2?[?]8?K?C

式中： F2—最大工作载荷（Ｎ）； d—弹簧直径（mm）；

[?]—材料的许用切应力（ＭPa）； K—弹簧的曲度系数； C—弹簧指数； 其中C?D26??6，查表得K=1.26，将各值代入上式，得 d1 F2???12?6408?1.26?6?33.23N

求F2作用时的变形量?2，由式得

8?F2?C3?n33.23?63?8?2???5.74mm 4G?d8?10?1式中 n—弹簧圈数；

G—弹簧材料的切变模量（ＭPa）（钢：G?8?104MPa）；

8?F2?C3?n33.23?63?8??5.74mm ??2?G?d8?104?1故此弹簧工作时，最多可压缩5.74mm。 钢珠的重量为G?v???g?4???r3???g 3式中 v—钢珠的体积（m3）；

?—钢珠的密度(kg/m3)；

g—重力常数（N/kg）；

； r—钢珠的半径（m）

?G?v???g??4???r3???g34?3.14?(3.6?10?3)3?7.8?103?9.8 3?1.49?10?2N??33.23N 37

天津科技大学2005届本科生毕业设计

?弹簧的选择是合宜的。

6.导滑槽的设计

图 滑块限位装置的定型和定位尺寸

系统维持滑快运动的支撑零件,因此要求滑快在导滑槽内运动平稳,无上下窜动和卡紧现象.在符合使用要求的情况下,选用制造比较容易的T字形导滑槽,滑块与导滑槽间上下左右应各有一对平面呈间隙配合,配合精度为H8/f7,其余各表面各有0.5—1.0mm的间隙,导滑槽采用Cr12.其硬度达到HRC53—60。

图 导滑槽的定形尺寸

7.斜楔块的设计

当模具闭合后，滑块完全被斜楔压紧，因此斜导柱与滑块孔配合精度不需要很高，一般取f9配合精度即可。

斜楔块是防止滑块在成型受力时发生移动的零件（一般不能依靠斜导柱来锁紧滑块），它的楔角?应比斜导柱的斜角?大2~3。其作用：闭模时，当斜楔块楔角?接触滑块斜角?时，由于?值比?值大，斜楔推动滑块的速度快一些，在这段距离内斜块完全由斜楔推动并锁紧?；开模时，斜楔的楔角?先离开斜块的斜角?，加上斜导柱与斜块孔有一定的孔隙，因此滑块完全由斜导柱顺利地抽拔推出。如果?值与?值一样，由于斜度制造上的误差，可能会造成无法开模。

同时斜楔块应有足够的表面硬度（HRC52~56），以免擦伤和变形，本模具采用与模板加工成一体的整体式，因为它牢固可靠，适用于滑块受力较大的场合。

''''' 38

天津科技大学2005届本科生毕业设计

斜楔块的斜角应略大于斜销的斜角，这样开模时斜楔块的斜面能很快的离开滑块，不会发生干涉现象，它一般比斜销的斜角大2?~3?。

现斜导柱的斜角

? ? 25 ?

' ? ，所以取斜楔块楔角? 30?

根据滑块和模具的具体尺寸可确定斜楔块的尺寸，其形状尺寸如下图所示：

图 斜楔块

3.10 脱模结构设计：

脱模要求：1)结构优化，运行可靠。 2)不影响塑件外观，不造成塑件变形破坏。 3)让塑件留在动模。 定模斜度设为1ｏ。

注塑模必须设有准确可靠的脱模机构,以便在每一次循环中将塑料从型腔内或型芯上自动地脱出模外。

本分水器模具是属于机械脱模、简单脱模机构(推件板脱模机构).

分水器是多孔塑件,采用推件板脱模机构,其特点是推出力大而均匀,运动平稳,且不会在塑件表面留下推出痕迹.推件板由模具的推杆(总共为四根)推动向前运动,将塑件从型芯上脱下,该推件板脱模机构的复位杆和推杆是同一根，推杆前端利用螺钉与推件板相连,推杆上有弹簧,当注塑机顶杆复位时,推件板自动回复原位,推杆和推板也相应复位.此时推件板与推杆用螺钉连成一体,可以靠推杆本身支持导向,而不需要靠模具的导柱来支撑.

推件板脱模时为了避免推板孔内表面与动模型芯的成型面相摩擦,造成动模型芯迅速擦伤,为此将推件板的内孔与型芯面之间留出0.2mm的间隙. 3.10.1.脱模力的计算

[17]

Fd?8E?tlf?tg?*?10A 公式（3-6） 1?u1?f*sin?*cos?式中：E—塑料的拉伸模量（MPa）

?—塑料成型平均收缩率（%）

l—塑料包容型芯的长度（mm）

39

天津科技大学2005届本科生毕业设计

f—塑料与钢材之间的摩擦系数

?—脱模斜度（塑件侧面与脱模方向之夹角） ?—塑料的泊松比

A—塑料在与开模方向垂直的平面上的投影面积（cm2）,当塑件底部上有通孔时，10B 项应视为零

t—塑件的平均壁厚（mm）

∵ 收缩率?：??1.2%~3.0% ，取?为2.0%。

拉伸模量E：E=2.2×103MPa 泊松比μ ： ??0.44 与钢的摩擦系数f ：f= 0.30 动模脱模斜度?：??2?

8E?tlf?tg?*?10A 1?u1?f*sin?*cos?? Fd?8*2.2*103*0.02*3*170.15?0*?10*0 ?1?0.441?0 =4808.6N

其与滑块之间的力可以忽略不计，Fd可以近似认为是对斜销的FN。 3.10.2推杆尺寸计算：

材料：T8A工具钢，硬度HRC60，头部局部淬火。，配合段表面Ra=0.8um，（H7/f7配合）

d?0.26L1/2*F1/4

d—等断面推杆的全长

F—在注塑循环中取初始推出力F1和熔体作用在推板上的压力F2中较大者。 L由所选模架决定：L=155mm. F1=Fd=4808.6mm F2=PA=188.9*40=7556N

40

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/nis6.html