机械毕业设计（论文）-灭火器端盖塑料注射模设计[抽芯].pdf

i 灭火器塑料注射模设计灭火器塑料注射模设计 摘要摘要 塑料模具是塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精 确尺寸的工具。本课题主要是针对灭火器端盖的注塑模具设计,灭火器端盖具有重量 轻、易清洁、耐腐蚀老化、强度高、使用寿命长，制作方便、价格低廉等特点。本 次设计主要是根据塑件的外形及塑料的工艺性，确定模具的分型面，浇注系统、选 择了注射机、计算了模具成型零件的尺寸，并设计了托板等其他零部件。本设计中 采用点浇口注射，利用斜导柱抽芯机构和和斜滑块抽芯机构进行侧向抽芯，推管完 成脱模。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺，运动可 靠，结构合理。 关键词：关键词：灭火器塑料注射模设计；注射模；点浇口；斜导柱 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii fire extinguisher in plastic injection mold design abstract plastic mold is the plastics industry and plastic molding machine form a complete set, give plastic products to complete configuration and accurate size of tools. the main topic is covered in mold design for the fire extinguisher, the fire extinguisher covered with a light weight, easy to clean, corrosion- resistant aging, high strength, long service life, making easy, low prices and so on. the design is based mainly on plastic parts and plastic form of the process to determine the mold surface, gating system, select the injection machines, molding parts to calculate the size of mold, and the design of the supporting plate and other components. this design with some runner injection, using the oblique guide column core- pulling mechanism and and oblique slippery pieces of core- pulling mechanism for lateral core- pulling, push the finish stripping. through the entire design process that can be achieved in the mold plastic parts required in this process,movement is reliable, the structure is reasonable. key words:fire extinguisher plastic injection mould design;injection mould;point gate;inclined guide pillar iii 主要符号表主要符号表 角 塑料制件尺寸公差 模具成型零件制造公差 塑料对金属的摩擦系数 i 目目 录录 摘要摘要 . i abstract ii 主要符号表主要符号表 iii 1 绪论绪论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 塑料模具发展状况 . 2 1.3 本次设计的目的及意义 . 3 2 塑件材料分析与方案论证塑件材料分析与方案论证 . 5 2.1 塑件的工艺分析 . 5 2.1.1 塑件的材料 . 5 2.1.2 聚丙烯的基本特性 . 5 2.1.3 聚丙烯的成型特点 . 5 2.1.4 聚丙烯的注射成型工艺参数 5 2.2 方案论证 . 6 2.2.1 研究对象 . 6 2.2.1 研究方案 . 7 3 注射成型机的选择注射成型机的选择 . 9 3.1 估算塑料体积 . 9 3.2 注塑机的注射容量 . 9 3.4 注塑机选择及其相关参数 . 9 3.4.1 注塑机选择 . 9 3.4.2 xs- zy- 1000 型注塑机的主要参数 . 9 3.5 注塑机的校核 . 10 3.5.1 最大注射量校核 . 10 3.5.2 锁模力校核 . 10 3.5.3 模具厚度校核 . 10 3.5.4 开模行程校核 11 4 浇注系统设计浇注系统设计 12 4.1 浇注系统的功能 . 12 4.1.1 浇注系统的组成 . 12 4.1.2 浇注系统设计原则 . 12 4.1.3 浇注系统布置 . 13 4.2 流道系统设计 . 14 4.2.1 主流道设计 . 14 ii 4.2.2 冷料井设计 . 15 4.2.3 分流道设计 . 15 4.2.4 浇口设计 . 16 5 侧向分型与抽芯机构设计侧向分型与抽芯机构设计 . 18 5.1 侧向分型与抽芯机构的分类 . 18 5.2 斜滑块侧向分型与抽芯机构 . 18 5.2.1 斜滑块侧向分型与抽芯机构设计要点 . 18 5.2.2 斜滑块侧向分型与抽芯机构的工作原理 . 19 5.2.3 斜滑块推出高度的计算 . 19 5.3 斜导柱侧向分型与抽芯机构 . 19 5.3.1 斜导柱侧向分型与抽芯机构设计要点 . 19 5.3.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构工作原理 . 20 5.3.3 斜导柱侧向分型与抽芯机构相关参数计算 . 20 5.3.4 斜导柱侧向分型与抽芯机构的结构设计 . 21 6 顶出机构的设计顶出机构的设计 23 6.1 顶出机构的驱动方式 . 23 6.2 顶出机构的设计原则 23 6.3 简单脱模机构 . 24 6.3.1 顶管脱模机构的设计要点 . 24 6.3.2 推管的形状 . 24 6.3.3 复位装置 . 25 7 成型零件设计成型零件设计 . 26 7.1 分型面的设计 . 26 7.2 成型零件应具备的性能 . 27 7.3 影响塑料制件尺寸精度的因素 . 27 7.4 成型零件工作尺寸的计算 . 28 7.4.1 型腔径向尺寸 . 28 7.4.2 型腔深度尺寸 . 28 7.4.3 型芯径向尺寸 . 29 7.4.4 型芯高度尺寸 . 29 8 注塑模具的保养注塑模具的保养 30 9 结论结论 . 31 参考文献参考文献 . 32 致致 谢谢 34 毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明 . 35 1 绪论 1 1 绪论绪论 1.1 概述概述 模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家 电和通讯等产品中， 60%- 80%的零部件都依靠模具成形， 模具质量的高低决定着 产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用 模具生产的最终产品的价值， 往往是模具自身价值的几十倍甚至上百倍。 模具生 产的工艺水平及科技含量的高低， 已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重 要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着 一个国家制造业的国际竞争力1。 塑料工业是现代新兴工业之一，它包括塑料原料（树脂和助剂）生产和塑料 制品成型加工两大部分。由于塑料制品具有比重小、化学稳定性好、电绝缘性能 高、比强度大等优异性能，所以在机械、仪表、无线电、电信、日用品、国防、 和尖端科学技术等方面应用甚广。 塑料根据其热性能基本可以分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。 由于二者 性能不同，塑料制品的生产也将分别通过不同方式，在相应的模具内得到成型。 目前， 生产塑料制品最广泛采用的方法是压制成型法、 铸压成型法、 注射成型法、 挤出成型法、中空吹塑成型法、真空成型法、压缩空气成型法，其中包括近年来 得到发展的热固性型塑料注射成型、低发泡塑料注射成型及微型注射成型等。 其中，注射模具主要用于热塑性塑料制品的成型，模具本身没有加料室，塑 料是加在注射剂有规定温度的加热料筒内。 塑料受热转变成可流动的熔体， 经注 射机的螺杆或活塞以一定的压力与速度的推动， 通过注射机喷嘴和模具浇注系统 被注入已闭合模具型腔各处， 经一定时间冷却、 硬化定性得到所需形状的塑料制 品。这种成型方法称为塑料注射成型。随着塑料工业的发展，注射成型已用于热 固性塑料成型，但所用模具各有特点2。 塑模设计的传统方法，是依靠设计人员的经验技巧和现有的设计数据，从 对塑件的工艺计算到塑模的设计制图， 全靠手工劳动。 对塑模的制造就更需要专 业人员付出大量的繁杂劳动。 所以塑件的质量和数量都远不能满足生产发展的需 要。随着计算器技朮的广泛应用，塑模设计和制造采用了 cad/cam 系统，从 而大大提高了模具设计制造的效率。 塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极其密切的关联， 世界 各国对塑料模的现代设计与制造技朮都极为关注。 近年来， 国外对塑料模的热流 毕业设计（论文） 2 道系统温度控制系统应用数控机床加工及减少热处理变形等方面都做了许 多探索，并取得了一定成果。国外许多企业在塑模的设计与制造方面，已采用了 cad/cam 系统。这对提高塑件制品质量，缩短塑模制造周期，降低塑件生产成 本方面取得较好经济效益。 1.2 塑料模具发展状况塑料模具发展状况 塑料模具是随着塑料工业的发展而发展的。 近年来， 人们对各种设备和用品 轻量化要求越来越高， 这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。 塑料制品要发展， 必然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电 子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运， 发展迅速， 塑料模具也快速发 展。现在，我国模具生产厂点约有 3 万多家，从业人数 80 多万人。“十五”期间， 模具年平均增长速度达到 20左右，2005 年模具销售额达 650 亿元，同比增长 25；模具出口 7.4 亿美元，比 2004 年的 4.9 亿美元增长约 50，均居世界前 列。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50，塑料模具约占 33，压铸模 具约占 6，其它各类模具约占 11。但是，由于创新能力弱，行业关键技术难 以突破，使得我国模具行业长期以来面临着“低端竞争、高端进口”的尴尬局面。 目前，我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有 了很大进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大。一些 大型、精密 、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不 应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量 不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。加入 wto，对塑料模具产业的影 响总体上来说是带来了更多的机会。 这主要是由于我国塑料模具以低中档产品为 主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的 1/31/5，加入 wto 后， 国外同类产品对国内冲击不大， 而我国中低档模具的出口量则加大； 在高精模具 方面，加入 wto 前本来就主要依靠进口，加入 wto 后，不仅为高精尖产品的 进口带来了更多的便利， 同时还促进了外资来我国建厂， 带来了国外先进的模具 技术和管理经验，这对培养我国的专业模具人才起到了推动作用34。 近年来，塑料模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高 寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来 看，塑料模具的发展趋势可分为以下几个方面： a.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。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 b.在塑料模设计制造中全面推广应用 cad/cam/cae 技术。cad/cam 技 毕业设计（论文） 3 术已发展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良好的条 件；基于网络的 cad/cam/cae 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合 型 cad/cam 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；cad/cam 软 件 3 的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3d 设计与成型过程的 3d 分 析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 c.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，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。 d.开发新的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。 e.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间的规格 产品。 f.应用优质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。 g.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。 总之，模具的应用不断扩大，领域已越来越广泛，特别是塑料模具快于其他 制造行业的发展速度，已成为一个普遍规律，在我国仍有很大的发展空间。 1.3 本次设计的目的及意义本次设计的目的及意义 通过本次灭火器塑料模具的设计， 可以了解到中国乃至世界模具工业的发展 过程， 以及模具制造技术与研究情况。 并且掌握了常用材料在各种成型过程中对 模具的工艺要求， 各种模具的结构特点及设计计算的方法， 以达到能够独立设计 毕业设计（论文） 4 一般模具的要求。同时，可以培养我们综合运用所学基础理论、专业知识以及基 本技能分析和解决实际问题的能力。 2 塑件材料分析与方案论证 5 2 塑件材料分析与方案论证塑件材料分析与方案论证 2.1 塑件的塑件的工艺工艺分析分析 2.1.1 塑件的材料塑件的材料 此塑件的材料为聚丙烯(pp)。 2.1.2 聚丙烯聚丙烯的的基基本本特特性性 pp 是一种半结晶性材料， 它比 pe 要更坚硬并且有更高的熔点。 由于均聚物 型的 pp 温度高于 0以上时非常脆， 许多商业的 pp 材料是加入 14%乙烯的无 规共聚物或更高比率乙烯含量的嵌段共聚物。共聚物型的 pp 材料有较低的热变 形温度（100） 、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，pp 的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。pp 的维卡软化温度为 150。由于结 晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。pp 不存在环境应力开裂问 题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对 pp 进行改性。 pp 的流动率 mfr 范围在 140。 低 mfr 的 pp 材料抗冲击特性较好但延展强度 较低。对于相同 mfr 的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶， pp 的收缩率相当高，一般为 1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比 pe- hd 等 材料要好得多。加入 30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到 0.7%。均聚物型和共 聚物型的 pp 材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它 对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。pp 也不象 pe 那样在高温下仍具有抗氧化性。 2.1.3 聚丙烯聚丙烯的成型的成型特点特点 a.结晶料，湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。 b.流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔。凹痕，变形。 c.冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料 温低温高压时容易取向，模具温度低于 50 度时，塑件不光滑，易产生熔接不良， 流痕，90 度以上易发生翘曲变形。故温度应该控制在 80 度。 d.塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。 2.1.4 聚丙烯聚丙烯的注射成型的注射成型工艺工艺参参数数 密度（g/ cm3） ：0.91； 比容（cm3/ g） ：1.101.11； 毕业设计（论文） 6 吸水率(%)(24h)：0.010.03； 收缩率(%)：1.82.5，加入 30%的玻璃添加剂，可以使收缩率降到 0.7%； 熔点()：170176； 热变性温度/：0.45mpa，10215；1.82mpa，5667； 抗拉屈服强度(mpa)：37； 弯曲强度(mpa)：68； 冲击强度( 2 /mkj)：无缺口，78; 缺口：3.54.8； 硬度：8.65。 2.2方案论证方案论证 2.2.1 研究对象研究对象 此次研究对象为灭火器端盖，塑件二维图、三维图如图 2.1、2.2 所示。 图 2.1 塑件二维图 图 2.2 塑件三维图 毕业设计（论文） 7 2.2.1 研究方案研究方案 a. 抽芯机构抽芯机构如图 2.3，抽芯机构有三种方案选择。 图 2.3 抽芯机构设计参考图 方案一：采用 1 模两腔，双分型面，其中测孔 1、2、3、6、7、8 采用斜导 柱分型抽芯，4、5 可以当做内侧凹，从而设置活动镶块进行抽芯。 方案二：采用 1 模两腔，双分型面，其中测孔 1、2、3、6、7、8 采用斜导 柱分型抽芯，4、5 采用斜滑块抽芯。其中斜导柱在动模上，滑块在定模上。 方案三：采用 1 模两腔，双分型面，其中测孔 1、2、3、6、7、8 采用斜导 柱分型抽 芯，4、5 采用斜滑块抽芯。其中斜导柱在定模上，滑块在动模上。 分析比较： 方案一和方案二的主要区别在于 4、5 处的抽芯。塑件在有内侧凸、内侧凹 或螺纹孔时，需要在模具中设置活动的成型零件，即活动镶件。开模时，由推出 机构的推杆将镶块连同塑件一起推出模外， 然后由人工或其它装置将塑件与镶块 分开。此方案需要设计镶块，而且需要人工分离塑件和镶块。而塑件此处的侧凹 较浅，所需的抽芯距小，侧孔的成型面积较大，正好适合斜滑块抽芯机构进行抽 芯。而且，斜滑块抽芯机构具有结构简单、安全可靠、制造方便等优点。所以方 案二优于方案一。 毕业设计（论文） 8 方案二和方案三的主要区别在于测孔 1、2、3、6、7、8 抽芯机构斜导柱滑 块在动定模的位置。当斜导柱在动模上，滑块在定模上时，模具没有推出机构凹 模制成瓣合式模块， 可在定模上滑动， 斜导柱与凹模滑块上的斜导柱孔之间存在 较大的间隙，开模时在凹模滑块移动之前，模具首先分开一段距离，使凸模从塑 件中脱出这段距离， 并与塑件发生松动， 然后凹模滑块由斜导柱带动分开而脱离 塑件，最后由人工将塑件取出，这种形式的模具结构较为简单加工方便，但需要 人工取塑件，生产效率较低。所以采用方案三。 b. 顶出机构顶出机构塑件在顶出零件的作用下，通过一次顶出动作，就能将塑件全 部顶出，这就是一次顶出机构。一次顶出有顶杆脱模机构、顶管脱模机构和推板 脱模机构等形式。由于塑件是圆筒形且中间带孔，所以选用顶管脱模机构。顶管 又称推管或空心顶杆， 它适用于圆环形等中间带孔的塑件的脱模。 此机构的特点 是推顶塑件平稳可靠；由于顶管整个周边接触塑件，故塑件受力均匀，顶出时既 不易产生变形也不会留下明显的顶出痕迹； 主型芯和型腔可以同时设计在动模一 边，有利于提高塑件的同心度。 c. 浇注系统浇注系统主浇道垂直于分型面。主浇道的进口直径比注射喷嘴出口直径 应大 0.51mm，而且锥度不能过大，一般是 26 度，否则会产生涡流。分浇道 可以选用形的，这种形状的浇道易于加工，热量损失和压力损失都不大，尝用于 适用一模多腔的情况。 浇口采用点浇口。 这种形式的浇口， 可以使塑料流速增加， 且浇口前后有较大的压力差： 对本次设计的多型腔模具， 有均衡的进料速度等优 点。 结构简图如图 2.4 所示。 图 2.4 灭火器端盖的模具结构简图 2 塑件材料分析与方案论证 9 3 注射成型机的选择注射成型机的选择 3.1 估算估算塑料塑料体积体积 a. 估算估算塑件塑件体积体积 塑件为管状，可以先算实体部分减去塑件内空白部分的体积。 实体： 3222 77002918257453857mm=+ppp 空白： )2030(1207245851017 222222 -+ppppp 32 51846228)242412(310mm=+p 体积： 33 1 251251567518426770029cmmmv=-= b. 估算估算浇注系统的浇注系统的体积体积 3222 2 5223535 . 4316)4 . 2 2 . 195 . 5(555 . 5cmv=+ppp c. 估算总体积估算总体积 3 21 5545222512cmvvv=+=+= 3.2 注塑机的注射注塑机的注射容量容量 设计模具时，成型塑件所需要的注射总量小于所选注塑机的最大注射量,根 据生产经验，注射机实际的最大注射量应该是注塑机允许最大注射量的 80% gm%80 (3.1) 式中 m注塑机实际的最大注塑量， 3 cm ； g 注塑机的公称注塑量， 3 cm ； 计算得， 3 5 .692 cmg 3.4 注塑机选择及注塑机选择及其相其相关参关参数数 3.4.1 注塑机选择注塑机选择 综合以上的分析，联系实际情况，现初选 xs- zy- 1000 型注射出成型机。 3.4.2 xs- zy- 1000 型注塑机的主要参型注塑机的主要参数数 公称注射量： 1000 3 cm 螺杆直径： 85mm 注射压力： 121mpa 最大注射面积： 1200mm 锁模力： 450t 模板最大行程： 700mm 毕业设计（论文） 10 模具最大厚度： 700mm 模具最小厚度： 300mm 拉杆空间（长宽） ： mm550650 喷嘴球半径： mm18 喷嘴孔直径： 7.5mm 注射方式： 螺杆式 3.5 注塑机的校核注塑机的校核 3.5.1 最大最大注射注射量校核量校核 最大注射量是指注射机一次注射塑料的最大容量， 设计时应保证成型塑件所 需的注射量小于所选注射机的最大注射量。 xs- zy- 1000 型注射出成型机的理论注射量为 1000 3 cm 3 5 . 692 cm，因此满 足要求。 3.5.2 锁锁模模力校核力校核 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生一个沿注射机抽向的很大的推 力， 此推力的大小等于塑件加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和 （即注 射面积）乘以型腔内的塑料压力。此力可使模具沿分列面涨开。为了保持动、定 模闭合紧密， 保密塑件的尺寸精度并尽量减小溢边厚度， 同时也为了保障操作人 员的人身安全，需要机床提供足够大的锁模力。因此，欲使模具从分型面涨开的 必须小于注射机规定的锁模力。即 1000/qfkt (3.2) 式中 t 注射机的额定锁模力(t)； f 塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积(cm2 ) ； q熔融塑料在模腔内的压力(kg/cm2) ； k安全系数，通常取 1.11.2。 经查表可得,q=150 kg/cm2； tqfkt4510001502532 . 11000/= 所以，ttt45450 = 即该注塑机的锁模力符合要求。 3.5.3 模具模具厚度校核厚度校核 模具厚度必须满足下式： maxmin hhh (3.3) 毕业设计（论文） 11 式中 h模具闭合厚度)(mm ； min h注塑机所允许的最小模具厚度)(mm ； max h注塑机所允许的最大模具厚度)(mm ； 根据结构草图可知，初选的模具厚度为 505mm，在最小模具和最大模具厚 度之间，即mmmmmm700505300，则，满足要求。 3.5.4 开模行程校核开模行程校核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。 对于双分形 面的注塑模具，其开模行程按下式效核 ahhs+ 21 +（510）)(mm (3.4) 式中 s 注塑机开模行程)(mm ； 1 h 顶出距离，此模具中为 90mm； 2 h 动模板中塑件高度，此模具中为 82mm； a 定模板与浇口板的分离距离，此模具中为 183mm； 所以上式成立（700405） ，即该注塑机的开模行程符合要求。 由以上对各参数的效核可知该 xs- zy- 1000 型注塑机符合要求。 4 浇注系统设计 12 4 浇注系统设计浇注系统设计 注射模的浇注系统是指从注塑机喷嘴开始到模具型腔为止的塑料流动通道， 将塑料熔体填充满型腔并使注塑压力传递到各个部位。 因此， 浇注系统设计的好 坏对塑件性能、外观以及成型难易程度等影响很大。 4.1 浇注系统的浇注系统的功能功能 浇注系统的作用是使塑料熔体平稳且顺利地填充到型腔中， 并在填充和凝固 过程中把压力充分填充到各个部位，以获得组织紧密、外形清晰的塑料制件。因 此要求充模过程快而有序，压力损失小热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料 易于与制品分离或切除。 4.1.1 浇注系统的浇注系统的组组成成 浇注系统一般由四部分组成。 a. 主主流道流道指由注射机喷嘴出口起到分流道入口止的一段流道。它是塑料熔 体首先经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一轴线。 b. 分分流道流道指主流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和 转向。 单型腔模具中分流道是为了缩短流程。 多型腔注射模中分流道中为了分配 物料，通常由一级分流道和二级分流道，甚至多级分流道组成。 c. 浇浇口口指分流道末端与模腔入口之间狭窄且短小的一段通道。它的功能是 使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序的填满型腔，且对补缩具有控制作用。 d. 冷冷料料井井通常设置在主流道和分流道转弯处的末端。其功用为“捕捉”和贮 存熔料前锋的冷料。冷料井也经常起拉勾凝料的作用。 4.1.2 浇注系统设计浇注系统设计原则原则 a. 浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布 置； b. 尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间； c. 浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇形流动，并有利 排气和补缩； d. 避免高压熔体对型芯很让和嵌件产生冲击，防止变形和位移； e. 浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无 损伤； f. 熔合缝位置需合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽； 毕业设计（论文） 13 h. 尽量减少浇注系统的用料量； i. 浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口须有 it8 以上精度4。 4.1.3 浇注系统布置浇注系统布置 在多模腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两类，一般以平衡式为宜。 a. 平衡式布置平衡式布置从主流道末端到各型腔的分流，其长度、端面形状和尺寸都 对应相等。 这种布置可使塑料熔体均衡地充满各个型腔。 一起出模的各塑件质量 和尺寸精度的一致性好。但分流道较长，对熔体阻力大，浇注系统凝料多。如图 4.1 所示，圆周均不，较适宜均衡充模，但流道较长。而 h 形排列，适宜于矩形 塑件。 图 4.1 浇注系统平衡式布置 b. 非平衡式布置非平衡式布置见图 4.2。由于从主流道末端到各个型腔的分流道长度各不相 等。为达到均衡充模，需将浇口尺寸按距主流道远近，进行修正。此种布置，流 程虽短但制件质量一致性很难保证。 图 4.2 浇注系统非平衡式布置 毕业设计（论文） 14 浇注系统无论是平衡或非平衡布置， 型腔均应与模板中心对称。 使型腔和流 道的投影中心与注射机锁模力中心重合，避免注射时产生附加的倾侧力矩6。 4.2 流道系统设计流道系统设计 流道系统包括主流道、分流道和冷料井以及结构设计。 4.2.1 主主流道流道设计设计 主流道通常位于模具的中心，是塑料熔体的入口，其形状为圆锥形，便于熔 融塑料的顺利进入， 开模时又能使主流道的凝料顺利拔出。 热塑性塑料的主流道 一般由浇口套构成。主流道入口直径 d，应大于注塑机喷嘴直径 1mm 左右。这 样便于两者能同轴对准， 也使得主流道凝料能顺利脱出。 主流道入口的凹坑球面 半径 r，应该大于注塑机喷嘴头半径约 12mm。反之，两者不能很好粘合，会 让塑料熔体反喷，出现溢边导致脱模困难。锥孔粗糙度0.8ramm。主流道的 锥角 a=24。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小锥角使凝料脱模 困难；还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大3。 如图 4.3 所示，为主流道机构。 （a）浇口套二维图 （b）浇口套三维图 图 4.3 主流道的设计 图中，=d喷嘴孔径+0.51 mm；=r喷嘴球面半径+12mm；a=24； h=35 mm. 综上所述：mmd5 . 815 . 7=+=； 20218=+=r； a=4； h=5mm。 毕业设计（论文） 15 4.2.2 冷料井设计冷料井设计 冷料井的位置在正对主浇道的动模上， 一般处于分流道的末端， 它的作用是 将物料前端的“冷料”收集起来，防止“冷料”进入型腔而影响塑件的质量。开模时 冷料井能起到将主流道的冷凝料拉出的作用， 冷料井的直径比应比主流道的大端 直径稍微大一些。冷料井的形式有带 z 形拉料勾的冷料井；带球头形拉料的冷 料井；倒锥形冷料井等19。 本方案采用的是带球形拉料勾的冷料井。 4.2.3 分流道设计分流道设计 主流道与浇口之间的通道称为分流道。 直浇道模具可以省去分浇道， 但在多 型腔模具中分浇道是必不可少的。 a. 分流道的设计要点分流道的设计要点 （1）分流道要求熔体的流动阻力尽可能小。在保证足够的注塑压力使塑料 熔体顺利充满型腔的前提下， 分流道的截面积与长度尽量取小值， 尤其对于小型 塑件更为重要。 （2）分流道转折处应以圆弧过度；分流道与浇口的连接处应加工成斜面， 并用圆弧过度，利于塑料熔体的流动及充模。 （3）各型腔要保持均衡进料。 （4）表面粗糙度要求以 ra0.8 为佳。 （5）分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。 （6）分流道位置可单独开设在定模板或动模板上，也可同时开在动、定模 上，合模后形成分流道截面形状，这主要取决于模具结构、塑料特性及塑件脱出 方法。通常分流道多开设在模具的一侧，利于开模时将流道凝料脱出13。 b. 分流道截面形状分流道截面形状常用的分流道截面形状有圆形、正方形、梯形、u 形、 半圆形和正六角等。浇道的截面积越大，压力的损失越小；浇道的表面积越小， 热量的损失越小。 用浇道的截面积和表面积的比值来表示浇道的效率， 效率越高， 浇道的设计越合理。 各类截面中圆形、正方形的效率最高（即比表面积最小） ，但正方形流道的 凝料脱模困难。实际使用的是具有 510斜度的梯形流道。u 字形是梯形流道 的变异。六角形截面科士威两个梯形的组合。浅矩形及半圆形截面流道，由于其 效率低（比表面大） ，通常不采用。当分型面为平面时，可采用圆形或六角形截 面的分流道；当分型面不是平面时，长采用梯形或半圆形截面的流道。塑料熔体 在流道中流动时，表层冷凝冻结，起绝缘作用，熔体仅在流道中心部分流动，因 此分流道的理想状态应是其中心与浇口中心一致，圆形截面流道可实现这一点， 毕业设计（论文） 16 而梯形截面流道就难以实现。 经过综合考虑，本模具采用 u 形截面分流道。 c. 分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸由于主浇道底端直径11dmm，所以分浇道宽度选 12mm，即 r=6mm，高度 h=1.25r=7.5mm d. 分流道的布置分流道的布置分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。本模具采用 平衡式布置形式。 4.2.4 浇口设计浇口设计 浇口是连接分流道和型腔的一段细短浇道，它的形状、数量、尺寸和位置对 塑件的质量影响很大。 a. 浇口的尺寸及类型浇口的尺寸及类型浇口的截面积一般取分流道截面积的 3%6%，浇口 的长度约 11.5mm，在设计时应取最小值，试模时逐步修正。浇口的形状有矩 形（厚度和宽度比为 1：3） 、圆形、梯形和 u 形。浇口的类型有直接口、侧浇口、 平缝式浇口、扇形浇口、点浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、潜伏式浇 口和护耳浇口等。 b. 浇口的选择浇口的选择本模具采用的点浇口，点浇口全称针点式浇口，是典型的限 制型浇口。具有如下优点： （1) 可大大提高塑料熔体剪切速率， 表现为粘度明显降低， 致使充模容易； （2）熔体经过点浇口时因高速摩擦生热，熔体温度升高，黏度再次下降， 致使流动性再次提高； （3）能正确控制补料时间，无倒流之虑；有效降低塑件特别是浇口附件的 残余应力，提高了制品质量； （4）能缩短成型周期，提高生产效率； （5）有利浇口与制品的自动分离，便于实现塑件生产过程的自动化； （6）浇口痕迹小，容易修整； （7）在多型腔模中，容易实现各型腔均衡进料，改善了塑件质量； （8）能较自由地选择浇口位置。 点浇口的缺点有： （1）必须采用双分型面的模具结构； （2) 不适合高粘度和对剪切速率不敏感的塑料熔体； （3）不适合厚壁塑料成型； （4）要求采用较高的注射压力26。 点浇口的结构如图 4.5 所示。 毕业设计（论文） 17 图 4.5 点浇口的结构形式 图中主要尺寸为：浇口直径 d=（0.51.5）mm，l=0.52mm。 本次设计选取 d=0.5mm，l=2mm c. 浇口的位置浇口的位置浇口的位置对塑件的质量有极大的影响，浇口的位置选择时 应遵循如下原则： （1）浇口应开设在塑件较厚的部位，以利于熔体流动，型腔的排气和塑料 的补塑，避免塑件产生缩孔或表面凹陷； （2）浇口的设置应避免塑件表面产生熔接痕，影响塑件的外观； （3）浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置； （4）浇口应设置在有利于排出型腔中的气体的位置； （5）浇口应设计在能避免塑件表面产生熔接痕的部位； （6）模具的型芯细小时，浇口设计应注意不能使熔融塑料直接冲击型芯， 以免型芯被冲击变形。 （7）浇口不要设置在塑件使用中的承受弯曲载荷和冲击载荷的部位3。 本次设计浇口在分型面上。 5 侧向分型与抽芯机构设计 18 5 侧向分型与抽芯机构设计侧向分型与抽芯机构设计 5.1 侧向分型与抽芯机构的分侧向分型与抽芯机构的分类类 当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零 件就必须制成可侧向移动的零件， 称为活动型芯， 在塑件脱模前先将活动型芯抽 出，否则就无法脱模。带动活动型芯作侧向移动（抽拔与复位）的整个机构成为 侧向分型与抽芯机构。 根据动力来源不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压（液动）或 手动、手动三大类型: a. 手动手动侧向分型抽芯侧向分型抽芯模具机构比较简单，且生产效率低，劳动强度大，抽 拔力有限。故在特殊场合才适用，如试验新产品、生产小批量制品等。 b. 机机动动侧向分型抽芯侧向分型抽芯开模时，依靠注塑机的开模动力，通过侧向抽芯机构 改变运动方向，将活动零件抽出。机动抽芯具有操作方便、生产效率高、便于实 现自动化生产等优点，虽然模具机构复杂，但仍在生产中广为采用。机动抽芯按 结构形式主要有：斜导柱抽芯机构、弯拉杆式抽芯机构、弯拉板式抽芯机构、斜 滑块式抽芯机构、顶出式抽芯机构及齿轮齿条式抽芯机构等。 c. 液压或气压液压或气压侧向分型抽芯侧向分型抽芯系统以压力油或压缩空气作为抽芯动力，在模 具上配置专门的油缸或汽缸， 通过活塞的往复运动来进行侧向分型、 抽芯及复位 的机构。这类机构的主要特点是抽拔距离长，抽拔力大，动作灵活，不受开模过 程限制，常在大型注塑模中使用。尤其适用于备有液压缸的注塑机33。 5.2 斜滑块斜滑块侧向分型与抽芯机构侧向分型与抽芯机构 5.2.1 斜滑块斜滑块侧向分型与抽芯机构设计要侧向分型与抽芯机构设计要点点 a. 正确正确选择主型芯选择主型芯位置位置主型芯位置选择恰当与否，直接关系到塑件能否顺 利脱模。 b. 开开模模时斜滑块时斜滑块的的止动止动斜滑块通常设置在动模部分，并要求塑件对动模部 分的包紧力大于对定模部分的包紧力。 c. 斜滑块斜滑块的的倾角和推倾角和推出出行程行程由于斜滑块的强度较高，斜滑块的倾角要比斜 导柱的倾斜脚大一些。斜滑块推出模套的行程，立式模具不大于斜滑块高度的 1/2，卧式模具不大于倾斜滑块的 1/3，如果必须使用更大的推出距离，可使用较 长斜滑块导向的方法。 d. 斜滑块斜滑块的的装配装配要要求求为了保证斜滑块在合模时其拼合面密合，避免注射成 毕业设计（论文） 19 型时产生飞边，斜滑块装配后必须使用底面离模套有 0.20.5mm 的间隙，上面 高出模套 0.40.6mm（应比底面的间隙略大一些为好）4。 5.2.2 斜滑块侧向分型与抽芯机构的工作原理斜滑块侧向分型与抽芯机构的工作原理 斜滑块侧向分型与抽芯的特点是利用推出机构的推力驱使斜滑块斜向运动， 在塑件被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向分型与抽芯动作。 通常， 斜滑块侧向 分型与抽芯机构要比斜导柱侧向分形与抽芯机构简单的多， 一般可分为外侧分型 抽芯和内侧抽芯两种。 本模具方案采用的是外侧抽芯。如图 5.1 所示。 图 5.1 斜滑块的抽芯机构 1定模板 2斜滑块 3推管 4动模板 5推杆 此结构的特点是推出机构工作时， 推杆 5 推动斜滑块运动， 同时推管 3 推动 塑件运动，当推出一定高度后，塑件与斜滑块侧型芯分开，完成侧向抽芯同时。 5.2.3 斜滑块推出高度的计算斜滑块推出高度的计算 斜滑块的导向斜角a一般取 oo 155，本次设计选择a= o 15 ，抽芯距 12=smm。 所以推出高度/lh =atan=46.3mm。 5.3 斜导柱斜导柱侧向分型与抽芯机构侧向分型与抽芯机构 5.3.1 斜导柱侧向分型与抽芯机构设计要点斜导柱侧向分型与抽芯机构设计要点 a.斜导柱与斜滑块的配合，能保证在开模瞬间有一很小空程，使塑件在活动 毕业设计（论文） 20 型芯抽出之前从型腔内或型芯上获得松动， 并使楔紧块先脱开滑块， 以免干涉抽 芯动作； b.活动型芯与滑块的连接必须牢固可靠，并有足够的强度； c.滑块在导滑槽中活动必须顺利平稳，不应发生卡滞、跳动等现象； d.为防止活动型芯和滑块在成型过程中受力而移动，滑块应采用楔紧块锁 紧； e.滑块定位装置必须灵活可靠，保证抽芯后滑块停留在所需位置上； f.滑块长度应大于滑块宽度的 1.5 倍。滑块完成抽芯动作后，应继续留在导 滑槽内，并保证留在导滑槽内的长度不小于滑块全长的 2/31。 5.3.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构工作原理斜导柱侧向分型与抽芯机构工作原理 斜导柱抽芯机构是由斜导柱、 滑块、 侧型芯、 压紧块及滑块定位装置等组成， 其特点是结构紧凑，制造方便，动作安全可靠。开模时，斜导柱驱动滑块在动模 板上导滑槽内向抽芯方向移动，侧型芯也随之移动，实现侧向抽芯。 5.3.3 斜导柱侧向分型与抽芯机构相关参数计算斜导柱侧向分型与抽芯机构相关参数计算 a. 抽芯距抽芯距指型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑块在抽 芯方向所移动的距离成为抽芯距。 通常， 抽芯距等于侧孔深度加 35mm 的安全 系数。所以抽芯距 s=8+4=12mm b. 斜导柱倾斜角斜导柱倾斜角a的确定的确定当斜导柱倾斜角a增大时， 斜导柱受力状况变坏， 但为完成抽芯所需的开模行程可减小；反之，当a减小时，斜导柱受力状况有所 改善，可是开模行程却增加了，而且斜导柱的长度也增加了，这会使模具厚度增 加。因此斜导柱倾斜角a过大或过小都是不好的，一般a取 oo 2010，最大不超 过 o 25 。本次设计选取15=a。 c. 斜导柱直径的确定斜导柱直径的确定斜导柱直径d的计算取决于它所受的最大弯曲力，而 最大弯曲力有与抽拔力和斜导柱倾斜角有关。公式如下： 3 cos1 . 0as弯 lq d = （5.1） 式中 q抽拔力； l斜导柱的有效工作长度； 弯s弯曲许用应力，对碳钢可取 2 cm/kg1400 对抽拔力的计算： 0 phcq=m 式中 c型芯成型部分断面的平均周长)(cm ; h型芯被塑料包紧部分的长度)(cm ； 0 p 单位面积的包紧力，一般可取 2 /12080cmkg； 毕业设计（论文） 21 m塑料对金属的摩擦系数。 根据塑件尺寸及相关参数表可得：cmc3 .12=,3 . 0=m,cmh8 . 0=。所以， kgq24.354= 斜导柱的有效工作长度：mmsl 4 . 4615sin/= o 综上，mmd18= d. 斜导柱长度的计算斜导柱长度的计算如图 5.2 所示，斜导柱长度是根据活动侧型芯的抽芯 距s，斜导柱直径d，固定轴肩的直径d，倾斜角a以及安装斜导柱的模版厚度 h来决定的。 54321 llllll+= )1510(sin/tan2/cos/tan2/+=aaaasdhd （5.2） 1 l 为锥形头部的长度，一般取mm1510；若头部为半球形，则2/ 5 dl =， 其中：mmd24=，mmh63=。 所以mml124=。 图 5.2 斜导柱长度尺寸 5.3.4 斜导柱侧向分型与抽芯机构的结构设计斜导柱侧向分型与抽芯机构的结构设计 a. 斜导柱斜导柱斜导柱由于经常与滑块摩擦，应进行热处理使表面硬度达到 55hrc，并应进行研磨。斜导柱