[工学]电话机底座注塑模.doc

北京理工大学珠海学院2008届本科生毕业设计 摘 要 本设计选用电话机底盖注塑模具设计。根据设计要求对实体模型测量电话机底盖产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计，其中重点本设计介绍了注射成型的基本原理，分型面的设计，以及对注塑产品提出了基本的设计原则，并介绍了冷流道注射模具浇注系统。在综合分析塑件结构，使用要求，成型质量和模具制造成设计了相应的的侧向分型抽芯的注射模，并介绍本的基础上，介绍结构简单，形状规则的塑件成型。采用侧向分型抽芯机构，使塑件能一次成型。了模具的工作过程。同时借助Pro/e软件进行模具设计，以及进行工艺分析，最终完成了设计任务。通过设计，得出该注塑模具的方案可行。关键词：电话机底盖；模具设计；注塑成型；AbstractThe design is the base mold design phones. According to design requirements of the entity model to measure the phone on the size of base products. In designing the mold, it is including the design of the finished plastic products, processing part and the structure of mold，parting surface design. Besides these, it also includes the analysis and calculation of the technical parameter. The key point of this design is that in introduces the basic principle of executing by injection.And it also lay out the fundamental of the injected plastic products. Based on the comprehensive analysis on the plastic parts strcture service require-ment, moulding quality and mouding quality and mould manu facturing cost. Acorresponding injection mould of internal side core pulling wasdesigned.By adopting the mulit-direction and multi-combination core-pulling .acorresponding injection mould of interal side core pulling was designed,the working process of the mould was in-troduced. At the same time，this paper conduct the model designand plastic injection andanalysis by the Pro/e software,conduce mold core and technological analyse. Finally completed the design task. Obtained through the design of the injection mold is feasible.Keywords： Telephone baser; mold design; injection molding；目 录1 前言5 1.1 本设计的目的、意义及应达到的技术要求 1.2 本设计在国内外的发展概况及存在的问题x 1.3 本设计应解决的主要问题x第一章 塑料件的特性分析 x 2.2.1分析问题x 2.2.2设计过程x3结论x参考文献x致谢x附录x前 言 一.本设计的目的、意义及应达到的技术要求 模具行业是制造业的重要组成部分，具有广阔的市场前景。目前全世界的模具年产值在650亿美元左右，我国的模具年产值为40亿美元左右，据估计到2005年我国模具产值将达到460亿人民币。目前我国一般模具的30%，中高档模具的一半以上还依赖进口（其中注塑模占有很大的比例）。由此可见，模具（特别是注塑模具）制造业的落后在某种程度上已经成为阻滞我国制造业发展的瓶颈所在。开发和引进先进制造技术是改变我国注塑模具制造业相对落后和市场需求快速增长的重要途径。先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其应用于产品的设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争力的制造技术的总称。先进制造业正在急剧地改变着传统制造业的产品结构和生产模式，注塑模具制造业也不例外。 二 本设计在国内外的发展概况及存在的问题 1. 模具制造技术的发展状况及方向: 注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。电脑辅助工程（CAE）技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。注塑模具设计不但要采用 CAD 技术，而且还要采用 CAE 技术。这是发展的必然趋势。当前模具制造的发展方向主要表现为以下五个方面：1.1从一般的机加工方法，发展至采用光机电相结合的数控电火花成形、数控电火花线切割以及各种特殊加工相结合，例如电铸成形、粉末冶金成形、精密铸造成形、激光加工等。从而可以加工出复杂的型腔和型芯，以及保证较高的加工精度要求。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度要求。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度可达到1.5m，加工表面粗糙度可达到Ra0.004m，基本上达到了精面要求。 1.2.先进的技术支持条件。模具的服务对象主要是电器、汽车厂家，产品的更新换代快，而且模具的设计已经从二维发展为三维，实现了可视化设计，不但可以立体、直观地再现尚未加工出的模具体，真正实现了CAD/CAM一体化，而且三维设计解决了二维设计难于解决的一些问题，诸如：干涉检查、模拟装配等。 1.3模具快速制造技术。当前快速制造有三个发展方向：分别是基于并行工程的注塑模具快速制造、基于快速原型技术的注塑模具快速制造和高速切削技术。 今后，电火花成形加工应该主要针对一些尖角、窄槽、深小孔和过于复杂的型腔表面的精密加工。高速成切削加工在发达国家的模具制造业中已经处于主流地位，据统计，目前有85%左右的模具电火花形加工工序已被高速加工所取代。但是由于高速切削的一次性设备投资比较大，在国内，高速成切削与电火花加工还会在较长时间内并存。14 发展新的塑料模具材料及模具表面技术。主要是发展易加工、抛光性好的材料，预硬易切削钢（一般2835HRC之间)、耐蚀钢、硬质合金钢以及时效硬化型钢、冷挤压成型钢。表面工程可以弥补模具材料的不足，降低模具材料的研发及加工的费用。近年来迅速发展起来的激光表面强化技术、物理气相沉淀技术（PVD）、化学气相沉淀技术（CVD）、热喷涂技术等新的表面技术，而传统的表面技术（如热扩散、电镀）也有很大的完善与发展，如电镀技术已经发展到复合电镀技术。 15 基于信息注塑模具的制造新模式。与注塑模具制造活动有关的信息包括产品的信息和制造信息。现代制造过程可以看作是原材料或毛坯所含的信息量的增值过程，信息流驱动将成为制造业的主流。它包括两个层面：一是通过企业内部的局域网，完成模具报价、人员的安排、制品原始数据、模具加工工艺、质量检测、试模具与交付等任务；二是通过企业外部的互联网完成企业与用户、与外协企业之间的信息交换，这种制造方式必须通过动态联盟（Virtual Organization）这种新的生产模式来实现的。动态联盟分三层：紧密层、合作关系层和松散层。 2. 新兴特殊注射成型技术对模具制造的发展要求:注射成型技术作为塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已经得到相当广泛的应用。据统计，注塑制品约占整个塑料制品的20%30%，而在工程塑料中有80%以上的制品是采用注塑成型加工的。但随着塑料制品应用的日益广泛，不同的领域对塑料制品的开头精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此在传统注塑成型技术的基础上,又发展了许多特殊的新兴注塑成型技术，如低压注射成型、熔芯射击成型、装配注射成型、磁场定向注射成型、单色多模注射成型、气体辅助注射成型、薄壳注射成型技术等。因些必须改变注塑模具的设计和制造体系，才能够满足成型要求。 另外，随着微机电系统的产业生命线的进展，微细型注塑模具设计与制造技术的研究近年来得到了人们的重视，随着MEMS产业化的进程，微注塑成型技术有着巨大的潜力和发展空间。微型注塑成型通常用于医疗、电信、计算机、电气等领域，医疗和电子器械越来越小型化，因此对人们希望制件可以做得越来越小。微型注塑成型有许多优点，如工模具的成本可以更低，而且原料的成本也大大的降低，研究适合微型注塑模具和微型注塑机的成型理论和制造方法，寻找和研制适合微型塑料制件生产的塑料原料，以及开发相应的检测仪器设备，已经成为目前国内外的研究热点。先进制造技术对注塑模具制造产生了重大的影响，反过来，注塑成型新技术的产生与发展也对制造技术不断提出了新的要求。将信息技术与现代管理技术应用于制造全过程，未来注塑模制造将是以计算机辅助技术 三 本设计应解决的主要问题 1. 塑料件制品分析：包括拔模分析、厚度分析、布局分析、塑料浇注系统、顶出系统及冷却系统的分析等。2. 模具成型零件设计：包括型芯、型腔、镶件等，这些零件通过Pro/E模具模块中的分模面分割和体积块分割得到。3. 浇注系统及冷却系统的设计：根据塑料件制品的形状和大小选择合适的浇口及孔径大小。4. 模架及其零件的设计：用基础建模工具逐个设计出模具零件，然后用装配建模完成模架的装配。 第1章 塑料件的特性分析1.1 产品性能分析该塑件为电话机底盖，它要与另外部件匹配使用。要使四周的凸缘扣卡到另外一个部件（电话机按键面板）上，所以从塑件的使用性能上分析，必须具备有一定的综合机械性能，包括良好的机械强度，一定的弹性和耐油性，耐水性，耐磨性，化学稳定性和电绝缘性能。符合以上性能的有多种塑料材料，从材料的来源以及材料的成本和调配颜色来看，ABS比较合适。ABS是目前世界上应用最广泛的材料，它来源广，成本底，符合该塑件成型的特性。因此制作该塑件选用ABS材料。ABS无毒，无味，呈微黄色。成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.02-1.05g/cm。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电绝缘性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70度左右，热变形温度约为90度左右。耐气候差，在紫外线作用下易变硬发脆。其成型特点：ABS在升温时黏度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度稍大，ABS易吸水，成型前加工要进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、溶料温度及收缩率影响极小。ABS的注塑成型工艺条件：干燥：ABS吸湿性强，含水量应小于0.3，否则对制品表面质量产生大的影响，所以对ABS进行成型加前，一定要预先充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。模具温度：模具温度一般控制在60-85。注射压力：注射压力一般控制在70-150Mpa（700-1500bar）。注射速度和背压：一般ABS制品采用高速及多级注射，但是对于阻燃级要采取慢速注射，以避免注射料的分解，耐热ABS也要快速注射（可减少内部应力）；背压控制越低越好，常用的背压为5bar，最高时可采用15bar，螺杆前进速度采用慢速，一般不超过0.55-0.65m/s。熔体温度：熔体温度一般控制在220-280。料筒温度：螺杆式套筒加热温度在180-240范围内，料筒温度控制可分为三段：第一段180，第二段210，第三段240，喷嘴温度控制在245左右。下面为ABS的性能参数4：密度/（kgdm-3）：1.021.16比体积/(dm3kg-1)：0.860.98吸水率（24h）p,c100：0.20.4收缩率s：0.40.7抗拉屈服强度b/MPa：50拉伸弹性模量El/MPa：1.8103抗弯强度w/MPa：80 1.2 产品工艺性与结构分析1）尺寸的精度表1-4：塑件的尺寸公差推荐值参考模具设计与制造手册的精度等级材料高精度一般精度低精度ABS345该塑件由于不接纳其它装配尺寸，其精度不必太高。故选用一般精度IT6，其公差参考教材塑料成型工艺与模具设计。2）粗糙度作为电话机底盖，仅要求外观美观，光泽度不必太高，塑件表面的粗糙度要比模具型芯低。塑件模具表面的粗糙度可取Ra0.8.模具型芯的表面粗糙度取Ra0.2。1.3 塑件工艺分析本塑件外形中等，形状简单，尺寸精度比较高，壁厚均为2mm,材料是ABS收缩率取0.05%，净重约25g，塑件外形长220mm,宽170mm，局部高22mm。由于塑件中有些地方通空和凹槽，为了减小加工难度，降低制作成本，所以采用凸模，凹模镶块加入。因塑件长边一侧是有两个侧孔，另一侧有一个锁扣，所以要采用斜导柱侧向分型机构才能使塑件出模。若要将聚合物加工成具有一定功能用途的塑料制件，除了要选用合适的塑料材料外还必须考虑塑料制件的加工工艺性。影响成形件误差的主要原因是塑料收缩率的波动、模具使用的磨损、成形制品脱模后的收缩、模具制造及装配的误差。为了便于脱模，并防止脱模后刮伤制品表面，要求有一定的脱模斜度，脱模斜度的大小取决于塑料的收缩率、制品的形状及厚度。制品上所有的角均采用圆角过渡，既安全又改善了熔体在型腔 线。1.3.1 塑件成形方法：热塑性塑料的成形方法主要有挤塑成形、注塑成形、压塑成形、浇注成形等。本塑件采用注塑成形方法。1.3.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1）结构分析：从零件图上分析，塑件成型壁厚较薄(2mm)，成型时易发生翘曲、变形。其产品内部结构成型较困难：内部结构整体位置将决定着装配后的外观。因此，模具设计时必须注意设置动模顶出机构，该零件属于一般复杂程度。2）尺寸精度分析：该零件的所有尺寸都未注公差尺寸，由参考文献常用材料塑件公差登记和选用（GB/T14486-1993），可选得ABS的未注公差尺寸等级为MT5级，由以上分析可见，该零件的尺寸精度要求不高，对应的模具相关的零件的尺寸加工可以保证。3）表面质量分析：该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.3.3 注塑成形塑件工艺结构设计：1）脱模斜度塑件在模具注塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固态状态将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧的包围在模具型芯或型腔中的凸起部分，为此必须考虑塑件内外壁有足够的脱模斜度。由参考文献得热塑性塑料ABS的脱模斜度为：型芯：401 30。综合考虑本塑件的工艺特性，塑件内表面和外表面的脱模斜度都选为1。2） 塑件壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素，是塑件设计时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚要求尽量分布均匀否则会导致塑件各部分固化收缩不均匀，易在塑件上产生气孔、裂纹、以及内应力及变形等缺陷。 塑件的壁厚与流程有关，因为各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小还与塑件壁厚成正比。壁厚则其流程长，由壁厚与流程关系式计算相应的塑件最小壁厚=2mm （1-1）式中 最小壁厚(mm)L 流程(mm)热塑性塑料ABS的壁厚一般为0.47.6mm,而从塑件的壁厚来看，最大处是2.5，最小处是0.5，塑件的壁厚在材料允许的范围之内且较均匀，有利于零件的成型加工。第2章 注塑模结构的总体方案确定2.1 确定分型面模具上用以取出制品或浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面设计是否合理对制品的质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大的影响，在选择分型面时应遵循以下原则：（1）分型面应该选择在制品的最大面积处，否则制品无法脱模。（2）尽可能使制品保留在动模一侧，因为注射机的推出液压缸设在动模一侧，制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。（3）有利于保证制品的尺寸精度（4）有利于保证制品的外观质量，动、定模相配合的分型面稍有间隙，熔体就会在制品上产生飞边，影响制品的外观质量。因此在制品的光滑平整的表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。（5）尽量能满足制品的使用要求，即在分型面的设计时，应该从使用角度避免工艺缺陷给制品带来的影响。（6）尽量减少制品在合模方向上的投影面积，以减少锁模力。（7）长型心应置于开模方向（8）有利于排气，熔体充模流动的末端应在分型面上，以便型腔的气体从分型面上的空隙逸出。（9）有利于简化模具结构，应尽量避免侧向分型或抽芯，特别应避免在定模一侧的侧向抽芯。（10）在选择分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便。根据以上原则结合茶叶盒盖的具体形状选择大盖和小盖的上端面作为分型面。2.2 确定型腔数及其排列以塑件的分型面和结构情况确定注塑模的基本结构为双分型面注塑模，经计算确定模具的型腔数为一模一腔，一次成型一个制件。在本设计中采用单型腔，与多型腔相比有如下优点：1）塑料制件的形状和尺寸始终一致；2）工艺参数易于控制；3）模具结构简单紧凑，设计自由度比较大；4）单型腔还具有制造成本低，制造周期短等优点。本塑件在注射时采用一模一件，即模具只需要一个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素，将型腔置于模具中心，左右对称，使得注塑压力分布均匀,将抽芯部位置于左部。2.3 确定浇注系统浇注系统设计的正确与否，对注塑成形过程和制品质量均有着直接影响，在浇注系统设计时应遵循如下原则：1）结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。在平衡式布置中，从主流道末端到各型腔的分流道和浇口，其长度、断面面积和尺寸都对应相等。这种布置能使塑料熔体均衡地进料，在同一时刻，以相同的压力和温度充满型腔。2）尽量缩短熔体的流程，一便降低压力损失、缩短充模时间。为此，浇注系统的长度应尽量短、断面尺寸应合理、应尽量减少流道的弯折。3）浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩。4）避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。5）浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。6）熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响。7）尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量。8）浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求。9）设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。10）应尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合也应使两者的偏离距离尽可能缩小。根据以上原则并结合电话机底盖的结构特征选择普通浇注系统并置于型腔排列方式的中间。主流道位于模具的中心线上，与注塑机喷嘴的轴线重合。因制件为大批量生产，主流道采用浇口套。浇口采用直接点浇口，截面形状为圆柱形，为了使浇注凝料便于从浇口套中取处，在主流道的末端设置成一个燕尾槽的形状，作为拉料用。在第一次开模后，塑件和凝料是连接在一起的，经过第二次开模后，塑件和凝料分离，经过后续处理将凝料取出。2.4 确定脱模方式利用弹簧力的作用进行开模，当模具开模到一定的距离时，由于定距销的作用，动模继续分离的同时，利用定模顶出，这样使得塑件都跟着动模运动，当分离到一定的距离后，此时采用推杆就能把留在动模上的塑件推脱，推杆固定在模具的推杆固定板上，由注塑机顶出装置推动，实现零件的脱落，并依靠弹簧力的作用使复位杆复位。2.5 确定型腔、型芯结构和固定方式由于制件的内部结构较复杂，故该模具的动模（型腔）采用的是压板固定的结构，这样便于磨损后可以更换,而定模（型芯）采用的是镶拼式结构。2.6 确定冷却及排气方式 由于ABS塑料成型时的模具温度为8090度，故模具不需要专门设置加热装置，只要设置冷却冷却系统即可，但注塑前要对模具进行预热，使模具温度达到80度左右再注塑。因ABS料对温度较敏感，该产品成型在定模部分又较少，所以模具定模部分将不考虑设冷却系统；动模冷却系统设计为螺旋式冷却方式，利用铜管镶入模具冷却孔内冷却。 排气主要是通过分型面间隙排出，而不必再开设专门的排气槽。第3章 模具结构设计3.1 型腔数目及排列方式1）型腔数目的确定 由于该塑件要进行长期大批量生产，为了提高生产效率，降低塑件的生产成本，且该塑件制件尺寸不对称，塑件的质量控制要求的尺寸精度，性能和表面粗糙度较高，采用一模一腔生产模具可保证塑件的表面的粗糙度和质量，又能达到制件的最佳的技术经济性。2）型腔的布局 型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因此型腔的排布应使每个型腔都能从总压力中均等地分得所须的足够压力，以保塑料熔体同时均匀充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定，所以型腔设计为图3-1：图3-1 型腔3.2 分型面的设计分型面是决定模具结构形式的重要应素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键选择分型面应遵循以下几项基本原则： a、分型面应选在塑件外形最大轮廓处。b、确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；c、保证塑件的精度要求；d、满足塑件外观质量的要求；e、便于模具的加工与制造；f、对成型面积的影响；g、排气的效果的考虑；h、对侧向抽芯的影响。注射模一般的有一个分型面，有的有两个分型面。分型面的形状分为：平直分型面，倾斜分型面，阶梯分型面，曲面分型面，复合分型面。在这里考虑到塑件分型面选在塑件外形最大轮廓处，要保证有利的留模方式，要便于塑件顺利脱模，保证塑件的精度要求，便于模具加工，采用单个平直分型面。如图3-2:图3-2 分型面3.3 排气系统的设计当塑料溶体填充型腔时，必须将型腔内和浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体顺利排出模外。如果型腔内因各种因素没有将产生的气体排除干净，塑件就会形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料的成型缺陷，另外气体受压，体积缩小会产生高温将导致素件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度。因此必须考虑排气问题，注射模成型时排气通常用如下三种方式进行：a、利用配合间隙排气b、在分型面上开设排气槽排气c、利用排气塞排气本塑件可以利用配合间隙排气，不必专门开设排气系统，如果试模中认为必须开设，可在分型面上开设排气槽。3.4 温度调节系统无论什么塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此模具温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量较高。为了使模温控制在一理想的范围内，现设计一模具温度调节系统。由于本次设计的塑料ABS黏度和流动性一般，模温为5080，故无须设计加热系统，只需设计冷却系统以确保合理的模温。常用的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却，本设计采用水冷却，经济实惠。1.冷却系统的设计原则1）冷却水道应尽量多2）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等3）浇口出加强冷却4）冷却水道、入口温差应尽量小5）冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置6）此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的溶接部位以免产生溶接痕，降低塑件强度；2.冷却系统机构的确定塑件的形状是变化万千的，因此对于不同的塑件，冷却水道的位置形状也不一样。本塑件为浅型腔塑件，浅型腔塑件最困难的是凸模的冷却，本塑件凸模结构复杂，而且外部需抽芯，很难设置冷却水道，因此要加强凹模冷却。凹模设置螺旋式冷却水道，入水口在浇口附近，水流流经凹模的螺旋槽后在分型面附近流出，这种形式的冷却水道的冷却效果好。第4章 浇注系统的设计4.1 浇注系统的组成与作用无论用于何种类型注塑机的模具，其浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷穴料和拉料杆四部分组成。（1）主流道主流道指使注塑机喷嘴与型腔或与分流道连接的一段进料通道。主流道是塑料熔体首先经过的通道，与注塑机喷嘴同一轴线，熔体在主流道中不改变流动方向。主流道的断面一般为圆形。（2）分流道分流道指连接主流道和浇口的进料通道。在多型腔注射模中分流道通常由一级分流道和二级分流道，甚至于多级分流道组成。分流道通常开设在模具的分型面上，其断面形状有多种形式，由动模和定模两侧的沟槽组合而成。分流道有时也可单独开设在定模或动模一侧。该制品开设在动模和定模两侧。（3）浇口浇口指连接分流道和型腔的一段短细的进料通道。它是浇注系统的关键部分，主要起着熔体流速、控制压实和保压的作用。常用的断面形状为圆形和矩形，该制品采用的是圆形。（4）冷料穴冷料穴主要指直接对着主流道的孔或槽，主要以储存熔体前锋的冷料。4.2 注射机的选用注射机的类型和规格较多，分类的方法也不同，主要的分类方法如下：（1）按外形可分为卧式、立式和角式。（2）按传动方式可分为机械式、液压式、和机械液压联合作用式。（3）按用途可分为通用注射机和专用注射机。注射机的结构组成及作用一台通用型注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统。（1）注射装置 其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔中。注射装置主要由塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动液压缸等组成。（2）合模装置 其作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以及脱出制品。合模装置主要由前后固定板、移动模板、连接前后固定模板用的拉杆、合模液压缸、移模油缸、连杆机构、调模装置以及塑件顶出装置等组成。（3）液压系统和电气控制系统 其作用是保证注射机按工艺过程预定的要求和动作顺序准确有效的工作。注射机的液压系统主要由各种液压元件和回路及其他附属设备组成。电气控制系统则主要由各种电器和仪表组成。液压系统和电气控制系统有机地组织在一起，对注射机提供动力和实现控制。以锁模力为技术参数，必须大于模具在开模方向的投影面积上的总注射力。P=PB x KC x KS （4-1）式中 P-型腔内注射压力 MpaPB-基本压力 MpaKC-材料系数，ABS材料取KC=1.15KS-塑料复杂系数，KS=11.5。PB与塑件平均壁厚T，进浇口流程长度L的流程比L/T有关，本塑件T=2mm，在这里螺角式潜伏浇口，估算L=100mm，故L/T=50，PB=32MPa，由于该塑件简单，取KS=1，则：P=32 1.15 1=36.8 MPa锁模力为: F=1.5PA0.1 （4-2）式中：F-所需的锁模力/KNP-型腔内注射压力/NA-塑件投影面积/A=220170=37400F=1.5 x 36.8 x 37400 x 0.1=2064 KN所以选用卧式XS-ZY-125。 型号国产注射机，其主要技术参数如下：表4-1 XS-ZY-125型注射机技术参数螺杆（柱塞）直径（毫米）42喷嘴球半径（毫米）12孔直径（毫米）4注射容量（立方厘米）125定位孔直径（毫米）100注射压力(MPa)119顶出中心孔径（毫米）50两侧孔径（毫米）22孔距（毫米）230锁模力（KN）2100模具厚度（毫米）最大300最小200最大注射面积（立方厘米）320模板厚度（毫米）3004.3 主流道的设计 主流道的设计参考教材塑料成型工艺与模具设计P114表4-2主流道的部分尺寸：表4-2 主流道的部分尺寸设计符号名称尺寸D主流道大端直径d+2Ltg(/2)d主流道小端直径注射机喷嘴直径+1主流道锥度26SR主流道球面直径喷嘴球直径+1h球面配合高度35L主流道长度尽量60查教材塑料成型工艺与模具设计常用热塑性塑料注射机型号和主要技术规格XS-ZY-125：喷嘴球半径=12；主流道小端直径=5。则主流道小端直径d=5+1=6; 球面配合高度h取10； 主流道锥角取3；主流道球面直径SR=12+8=20; 4.4 浇口位置的选择 浇口的形式很多，但无论采取什么形式的浇口，其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大。在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它一般根据下述几项原则来参考：1） 尽量缩短流动距离2） 浇口应开设在塑件壁最厚处3） 避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷4） 考虑分子定向的影响5） 减少或避免熔接痕提高熔接强度6） 应有利于型腔中气体的排除7） 不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口8） 浇口位置的选择应注意塑件外观质量图4-1 浇口套综合以上原则和塑件形状及技术要求决定将浇口设置在塑件内表面偏一边处。4.5 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入行腔。为了使料流的流动性更好，在模具内温度更均匀，故在主流道对面的动模板上开设冷料穴，其标称直径与主流道大端直径相同，通常选用Z字形拉料杆，它开模后通常用手工取出冷料。4.6 型腔压力估算 浇注系统尺寸初步确定后，对于大型注射模具，必要时还应对整个系统的压力降进行估算，以预测浇注系统设计是否合理。若浇注系统尺寸不合理，会导致压力损失过大，从而影响到熔体充模所需的型腔压力。型腔压力是注射成形过程关键的工艺参数之一，它对成形过程的控制及制品质量有着重要的影响。此外，它还是对型腔厚度、垫板等模具零件进行刚度和强度校核的理论依据。参考文献中的型腔压力近似计算公式为： （4-3）式中 型腔压力（）；注射压力（），；注射机液压系统表压（）；注射机液压缸活塞直径（）；注射机螺杆直径（）；熔体流经注射机喷嘴的压力降（）；熔体流经浇注系统压力降（）；和分别由如下诸式估算： （4-4） （4-5）式中 螺杆头与喷嘴入口区间（截面锥通道）熔体发生剪切流动所引起的压力降（忽略拉伸流动）（），其值为 （4-6）熔体流经注射机喷嘴时所产生的压力降（），当喷嘴为圆孔时，其值为： （4-7）熔体流经主流道及其分流道与转向所产生的压力降（），其值为：（圆形主流道） （4-8）或者 （圆锥形主流道） （4-9）（圆形截面） (4-10） （4-11）熔体流经浇口的压力降（），根据浇口的不同类型，其值为 （点浇口） （4-12）式（4-11）（4-12）中塑料熔体的非牛顿指数，根据值的范围，注射机螺杆半径（）；注射机喷嘴内半径（）；熔体剪切黏度系数，当取时，其误差小于4%，熔体体积流量；熔体通道长度（）；第一分流道长度（）；第二分流道长度（）；熔体通道大端半径（）；熔体通道小端半径（）；主流道分支及改向的当量长度（）分流道分支及改向的当量长度（）；熔体通道当量直径（）；（1）选择注射机的型号由于本产品材料为ABS，选用的注射机XS-ZY-125型注射机，公称注射量为125，最大注射压力为119，允许模具的最小厚度为200，此材料为ABS，密度为1.10,允许模具的最大厚度是300mm,锁模力为2100KN.（2）浇注系统设计主流道尺寸根据制品体积来查表来确定熔体的体积流量；取主流道中熔体剪切速率，由参考文献可知=2.5，小端根据注射机的喷嘴的尺寸取d=6mm.分流道尺寸按平衡式分布各分流道熔体的体积流量，取分流道的，设在模具两侧的圆形分流,圆弧半径，因此，分流道截面面积为：点浇口尺寸根据，取，根据参考文献可得，故点浇口直径为。（3）锁模力校核由注射机注射装置的结构可知=1.7，L=5.6，查表得熔体流动特性数据，（），代入到式（4-6） 又，熔体流经注射机喷嘴孔时流动特性数据查表得，（取），代入式（4-6）得由式（4-4）得由熔体流经主流道压力降可知，所以，熔体流动特性数据取，（），代入式（4-10）得熔体流经分流道压力降由图可知，熔体流动特性数据，（），有：前面已算出分流道截面面积，得，所以（仅改向）为0.735。将上述数据代入式（4-11）得： 熔体流经浇口的压力降由下图可得，熔体流动特性数据查表得，（取），代入式（4-12）得：将以上得三项结果代入式（4-5）有： 求型腔压力 由式（4-3）得 校核锁模力则型腔压力为胀模力为=19752100,故当注射压力调为98时，该制品成形满足锁模要求。第5章 成型零件的设计与计算 成型零件决定塑件的几何行状和尺寸。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑料件还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高强度、刚度及较好的耐磨性能。5.1 成型零件的设计为了提高零件的加工效率，装拆方便，保证两个型腔形状，尺寸一致，采用组合式凹模中的整体嵌入式凹模结构。在凹模与定模板间的配合用H7/m6。影响成型零件的尺寸因素有：1）塑件的收缩率其值为s=（Smax-Smin ）Ls; （5-1）式中： s-塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差；Smax-塑料的最大收缩率；Smin-塑料的最小收缩率；Ls -塑件的基本尺寸。2）模具成型零件的制造误差参考塑料成型工艺与模具设计P所列出的经验值，成型零件的制造公差约占塑件总公差的-,或取IT7-IT8级作为模具制造公差。模具成型零件制造公差用z表示。这里取z=0.05收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件的尺寸增大而增大。在计算成型零件时，所用到的收缩率均用平均收缩率来表示= 100% （5-2）式中 -塑件的平均收缩率；Smax-塑料的最大收缩率；Smin-塑料的最小收缩率。5.2 成型零件工作尺寸计算5.2.1 第一类尺寸：型腔尺寸的计算计算公式参考教材：（）=(1+ )LS-(0.50.75) （5-3）式中 -表示塑料的平均收缩率；(=0.55%)LS-表示塑件的基本尺寸；-表示塑件尺寸的公差；Z-取/3。当制件的尺寸较大、精度级别较底时式中取0.5，当精度级别较高时式中取0.75。本塑件为壳体配件其精度要求不高，故在本设计中取0.75。 170尺寸的计算：该尺寸的公差为=1.56。利用公式(LM) =(1+ )LS-0.75 =(1+0.55%)170-0.51.56 =170.16mm 220尺寸的计算：该尺寸的公差为=1.84。利用公式(LM) =(1+ )LS-0.75 =(1+0.55%)220-0.50.32 =220.29mm210尺寸的计算：该尺寸的公差为=1.84。利用公式(Lm) =(1+ )LS-0.5 =(1+0.55%)5-0.51.84 =210.24mm169尺寸的计算：该尺寸的公差为=1.56。利用公式(Lm) =(1+ )LS-0.5 =(1+0.55%)168-0. 51.56 =169.70 mm 27尺寸的计算：该尺寸的公差为=0.68利用公式(Lm) =(1+ )LS-0.5 =(1+0.55%)27-0.50.68 =27.81mm 11尺寸的计算：该尺寸的公差为=0.56。利用公式(Lm) =(1+ )LS-0.5 =(1+0.55%)12-0.750.56 =11.79 mm 27尺寸的计算：该尺寸的公差为=0.68利用公式(Lm) =(1+ )LS-0.5 =(1+0.55%)27-0.50.5 =27.49mm11尺寸的计算：该尺寸的公差为=0.56。利用公式(Lm) =(1+ )LS-0.5 =(1+0.55%)11-0.750.5 =11.34mm5.2.2 第二类：型芯尺寸的计算：（1）尺寸为13的计算：该尺寸的公差为=0.56。利用公式 (HM) =(1+ )HS+0.50.56 =(1+0.55%)14-0.50.56 =13.80（2）型芯高度尺寸为16的计算：该尺寸的公差为=0.6。利用公式(LM)z =(1+ )LS+0.5z=(1+0.55%)16+0.50.60.05=16.39mm（3）尺寸为108的计算：该尺寸的公差为=102。利用公式(Lm)z =(1+ )LS+0. 5z=(1+0.55%)108+0.51.2 =108.19mm（4）尺寸为31的计算：该尺寸的公差为=0.72。利用公式(Lm)z =(1+ )Ls+0.5z=(1+0.55%)31+0.750.720.05=31.53mm5.3 模具型腔侧壁和底板厚度的计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因硬度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足产生翘曲变形导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度和顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。 模具型腔壁厚的计算，以最大压力为准，而最大压力是在注射时，熔体充满型腔的瞬间产生的