遥控器外壳注塑模具设计毕业论文.doc

密 级学 号b11020316系 别机电信息系题目：遥控器外壳注塑模具设计学生姓名：石烽佳 指导教师：王丽君学科专业：机械设计制造及其自动化学科类别：工 学2015年05月遥控器注塑模具设计毕业论文摘 要注射成型是塑料制品最常用的成型方法。本次设计为遥控器的注射模具设计，本文主要论述了塑料注射模的基本原理和设计过程，并着重讲述了遥控器注塑模具的设计过程。此塑件为薄壁零件，设计难点主要是顶出方式和浇注形式的确定。通过本次设计对注塑模具有了大概的了解，加强了对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。关键词：注射模具；侧抽芯；收缩率；脱模；浇注系统；浇口design of industrial remote shell injection moldabstract injection molding is the most commonly used plastics molding method.the design of injection mold design and interface cable ,this article discusses the basic principles and the design process of plastic injection mold,and focuses on the cable interface injection mold design process .this plastic is thin-walled parts,the main difficulty is determine the design methods and casting forms .through this design for injection molds have a rough idea,strengthened the understanding of the principles of plastic molding,while exercising on the plastic mold design and manufacturing capabilities.key words: injection mold;pulling side;shrinkage;stripping;gating system;runner主要符号表 额定锁模力 模腔压力 安全系数 最小模具厚度 最大模具 塑件尺寸误差 塑料的最大收缩率 塑料的最小收缩率 塑件尺寸 塑料的平均收缩率 塑料的公差 模具制造公差 型腔许用变形量 型腔材料的弹性模量 型腔材料的需用压力 脱模斜度 摩擦系数 脱模力 推杆长度系数 总脱模力 应力 屈服极限目 录1 绪论11.1题目背景11.2题目国内外相关研究情况11.3中国与国外先进技术的差距21.4塑料模具发展走势22 塑件材料分析与方案论证42.1塑件的工艺分析42.1.1塑件的材料42.1.2 abs的成型工艺特性与性能 ：42.1.3塑件的工艺性分析42.1.4苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（abs）的注射成型工艺参数72.2 塑件的成型工艺82.2.1注射成型的原理82.2.2注射成型的工艺过程82.3注塑模的机构组成102.4方案论证103 注塑机的选择123.1塑件收缩率与模具尺寸的关系123.2 确定零件的体积123.3 选择注射机及注射机的主要参数123.3.1 注射机的类型123.3.2 注射机的主要技术参数14注塑机的主要技术参数如表3.1所示14表3.1注塑机的主要技术参数143.3.3注塑机的校核144 模具结构的设计164.1浇注系统164.1.1浇注系统的作用164.1.2浇注系统布置164.2浇注系统设计164.2.1浇口套的设计：164.2.2冷料井设计184.2.3分流道的设计194.3浇口设计194.3.1浇口的类型194.3.2浇口的位置205 成型零件设计215.1分型面的设计215.2成型零件应具备的性能225.3成型零件的结构设计225.3.1凹模（型腔）结构设计225.3.2型芯的结构设计225.4成型零件工作尺寸计算235.4.1影响塑件尺寸和精度的因素235.4.2成型零件工作尺寸的计算245.4.3成形型腔壁厚的计算276 导向机构的设计296.1导向机构的作用296.2导柱导向机构296.2.1导向机构的总体设计296.2.2导柱的设计306.2.3导套的设计307 脱模机构的设计337.1脱模机构的结构组成337.1.1脱模机构的设计原则337.1.2脱模机构的结构337.1.3脱模机构的分类337.2脱模力的计算347.3简单脱模机构347.3.1顶杆脱模机构的设计要点347.3.2顶杆的形状357.3.3推件杆强度的计算357.4复位装置368 侧向分型与抽芯机构设计378.1侧向分型与抽芯机构的分类378.2斜滑块侧向分型与抽芯机构378.2.1斜滑块侧向分型与抽芯机构设计要点378.2.2抽芯机构的工作原理及其类型388.3斜导柱的计算388.3.1抽拔力的计算388.3.2抽芯距的计算388.4斜滑块的设计398.5开模结构设计409 排气系统的设计4110 温度调节系统的设计4310.1温度调节系统的作用4310.1.1温度调节系统的要求4310.1.2温度调节系统对塑件质量的影响4310.2冷却系统的机构4410.2.1模具冷却系统的设计原则4410.2.2模具冷却系统的结构4511 塑料模具用钢4711.1注塑模材料应具备的要求4711.2模具材料选用的一般原则4711.3本模具所选钢材及热处理4712 模具工作过程4913 模具可行性分析5013.1本模具的特点5013.2市场效益及经济效益分析5014 总结51致谢52参考文献53毕业设计（论文）知识产权声明55毕业设计（论文）独创性声明561 绪论1 绪论1.1题目背景塑料注射模具是成型塑料制件的一种重要工艺装备，在塑料制品的生产中起着关键的作用。塑料模具工业从起步到现在，历经半个世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在成型工艺方面，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家在2934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。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ug、美国parametric technology公司的pro/engineer、美国cv公司的cads5、美国delta cam公司的cads5、美国delta cam公司的doct5、日本hzs公司的 crade、以色列公司的cimatron、美国ac-tech等1。整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是质量、技术和能力等方面都有了很大的进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距任然很大。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，一些低挡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高档塑料模具也有供过于求的趋势2。1.2题目国内外相关研究情况加入wto，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会，由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外价格的1513。加入wto后，国外同类产品对国内冲击不大，而中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，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作3。 虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加绝对量仍是进口大于出口，至使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在2006年已得到改善，逆差略有减少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具的旺盛需求，有些高档模具国内实在生产不了，只好进口；但确实也有一些模具国内可以生产，也可以进口。这与中56西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13，而未达174。从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、寿命高的模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20左右的水平。近年来，港资、台资、外资在中国大陆发展迅速，这些企业中大量自产自用塑料模具无确切的统计资料，因此未能进入上述统计之中。在科技发展中，人是第一要素，因此我们特别注意人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来5。1.3中国与国外先进技术的差距面对国外先进技术与高质量制品的挑战，中国塑模企业不仅要加快产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建设和产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。并且也要注意当前整个工业生产的发展特点（产品品种多、更新快、市场竞争激烈）。为了适应用户对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切要求，我们必须学习国外先进技术，改善我们操作和管理方面的各种问题。1.4塑料模具发展走势 塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。 （1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 （2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 （3为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的rp/rt技术将得到快速发展。 （4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化、网络化方向发展。 （5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 （6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。 （7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。 （8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。 （9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。 （10）模具标准化程度将不断提高。 （11） 在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。即，今后的模具，从结构设计、原材料选用、制造工艺及模具修复和报废，以及模具的回收利用等方面，都将越来越考虑其节约资源、重复使用、利于环保，以及可持续发展这一趋向6。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）2 塑件材料分析与方案论证2.1塑件的工艺分析2.1.1塑件的材料此塑件的材料为abs。2.1.2 abs的成型工艺特性与性能 ：非结晶型塑料，品种牌号很多。各品种的机电性能和成型性能也各有差异，应按品种确定成型方法和成型射时间和冷却时间最重要，它们对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的 充模时间和充模速度成正比，在生产中，充模时间一般为3s5s。注射时间中的保压时间就是对型腔的压实时间，在整个注射时间内所占的比例较大，一般为20s25s，（特厚塑件可高达5min 10min）。在熔料冻结浇口之前，保压时间的多少，将对塑件密度和尺寸精度产生影响。保压时间的长短不仅与塑件的结构尺寸有关，而且与料温、模温以及主流道和浇口的大小有关。如果主流道和浇口的尺寸合理、工艺条件正常，通常以塑件收缩率波动范围最小的压实时间为最佳值。冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑件的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则，冷却时间一般在30s120s之间。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化，以及连续化和自动化的参与程度有关7。2.1.3塑件的工艺性分析塑件名称：遥控器外壳； 精度：零件的精度等级为塑4级，表面粗糙度为ra0.4；零件尺寸：零件的尺寸见图2.1所示，零件的三维图如下图2.2所示西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 图2.1 图2.2工艺条件： 吸湿性强，成型前需充分干燥，要求含水量不小于0.3%，对于表面光泽要求叫高的制品，需要长时间预热干燥；流动性一般，溢料间隙约0.4mm（流动性比ps和as差，但比pc、rpvc好）；成型难度较聚苯乙烯大，宜采用较高的料温和模温（对耐热，高抗冲击型和中抗击型品种，应在允许范围内，将其料温去取最大值），料温对制品物性影响较大，若料温过高，很容易使熔体分解（分解温度约250c）。若制品精度要求过高，模温宜取50c60c，若制品表面要求具有光泽或对于耐热型品种，模温宜取600c80c； 注射压力应比成型聚苯乙烯时高，采用柱塞式注射机时，料温可取180c330c、注射压力可取100mpa140mpa，采用螺杆式注射机时，料温可取160c220c，注射压力可取70mpa100mpa；设计模具时需注意：浇注系统的流动阻力应可能小，浇口形式及其位置应合理并能防止产生熔接痕或减少熔接痕数量，另外， 脱模斜度宜取2以上，顶出力不宜过大，否则，成型时或成型后对制品进行机械加工时，制品表面容易“发白”变浑，对于有发白现象的制品，需要在热水中加热，以消除发白现象。2.1.4苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（abs）的注射成型工艺参数abs材料性能指数如表2.1所示：名称单位数值密度(g/cm3)1.041.06熔 点130160热变形温度45n/cm6598弯曲强度mpa80拉伸强度mpa3549拉伸弹性模量gpa1.8硬度hrr6286收缩率%0.40.8缺口冲击强度kj/m21120弯曲弹性模量gpa1.4压缩强度hrr6286体积电阻系数cm1013击穿电压kv.mm-115介电常数60hz3.7 表2.1 abs材料性能2.2 塑件的成型工艺 塑料的种类很多，其成型的方法也很多，有注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、气动与液压成型、泡沫塑料的成型等。其中前四种方法最为常用。本塑件的成型采用注射成型。注射成型又称为注射模塑，是热塑性塑料制件的一种主要成型方法，除个别热塑性塑料外，几乎所有热塑性塑料都可用此方法成型。近年来，注射成型已成功的用来成型某些热固性塑件。注射成型可成型各种形状的塑料制件。它的特点是成型周期短，能一次成型外观复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件，且生产率高，易于实现自动化生产，所有广泛用于塑料制件的生产中，但注射成型的设备及模具的制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料制件生产。注射成型所用的设备是注塑机。目前注塑机的种类很多，但普遍采用的是柱塞式注塑机和螺杆式注塑机8。2.2.1注射成型的原理注射成型是原理是将颗粒状态或粉状塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注射剂柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件，这样就完成了一次工作循环。2.2.2注射成型的工艺过程注射成型工业过程包括：成型前的准备、注射成型过程以及塑件的后处理三个阶段。 a. 成型前的准备 为确保注射过程顺利进行和保证质量，应对所用设备和塑料进行一下准备工作： (1) 成型前对原料的预处理 根据各种塑料的特性及供料状况，一般在成型前对原料进行外观（指色泽、粒度大小及均匀性等）和工艺性能（熔融指数、流动性、收缩率等）检验。如果来料为粉料，则有时还需进行捏合、塑炼、造料等操作。此外对所用料粒有时还需要进行干燥。 (2) 料筒的清洗 在注射成型前，如果料筒内残余塑料与将要使用的塑料不一致以及需要调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对料筒进行清洗或更换。柱塞式注射机料筒内的存料量较多且料筒中间有分流梭，因此清洗较困难，必须拆卸清洗或者采用专用料筒。 (3) 螺杆式注射机通常是直接换料清洗 为节省时间和原料，换料清洗应根据塑料的热稳定性成型温度范围及各种塑料之间的相容性的因素采用正确的清洗步骤。当新料的成型温度高预料筒内存料的成型温度时，先将料筒温度升至新料的最低成型温度，然后加入新料，并连续“对空注射”，直至全部存料清洗完毕，在调整料筒温度进行正常生产。当新料成型温度比存料成型温度低，则先将料筒温度升高到存料最好的流动温度后切断电源，用新料在降温下进行清洗。当新料与存料成型温度相近时，则不必变更温度，直接清洗即可。 (4) 脱模剂的使用 脱模剂是使塑件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。常用的脱模剂有硬脂酸锌液体石蜡和硅油等。除了硬脂酸锌不能用于聚酰胺之外，上述三种脱模剂对于一般塑料均可使用，其中尤以硅油脱模效果最好，只要对模具施用一次，即可长效脱模，但价格很贵。硬脂酸锌多用于高温模具，而液体石蜡多用于中低温模具。使用脱模剂时，要求涂层适量和均匀，否则会影响塑料的外观及性能。 b. 注射成型过程 注射过程是塑料转变为塑件的主要阶段。它包括加料、塑化、加压、注射、保压、冷却定型和脱模等步骤。 (1) 加料 由注射剂料斗落入一定量的塑料，以保证操作稳定、塑料塑化均匀，最终获得良好的塑件。通常其加料量由注射机装置来控制。 (2) 塑化 塑化是指塑料在料筒内经加热达到熔融流动状态，并具有良好的塑性的全过程。就生产的工艺而论，对这一过程的总要求是：在规定时间内提供足够数量的熔融塑料，塑料熔体在进入型腔之前要充分塑化，既要达到规定的成型温度，又要使塑化料各处的温度尽量均匀一致，还要使热分解物的含量达最小值。这些要求与塑料的特性、工艺条件的控制及注射机塑化装置的结构等密切相关。 (3) 加压注射 注射机用柱塞或螺杆推动具有流动性和温度均匀的塑料熔体，从料筒中经过喷嘴、浇注系统直至注入模腔。 (4) 保压 保压是自注射结束到柱塞或螺杆开始后移的这段过程，即压实工序。保压的目的一方面是防止注射压力解除后，如果浇口尚未冻结，发生型腔中熔料通过浇口流向浇注系统，导致熔体倒流；另一方面则是当型腔内熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆可迫使浇口附近的熔料不断补充进模具中，使型腔中塑料能成型出形状完整而致密的塑件。 (5) 冷却定型 当浇注系统的塑料已经冷却凝固，继续保压已不再需要，此时可退回柱塞或螺杆，同时通入冷却水或空气等冷却介质，对模具进一步冷却，这一阶段称冷却定型。实际上冷却定型过程从塑料注入型腔起就开始，它包括从注射完成、保压到脱模前这一段时间。 (6) 脱模 塑件冷却到一定温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。 c. 塑料的后处理 塑件经注射成型后，除去浇口凝料，修饰浇口处余料及飞边毛刺外，常需要进行适当的后处理，借以改善和提高塑件的性能，塑件的后处理主要指退火和调湿处理。 (1) 退火处理 退火处理是使塑件在定温的加热液体介质（如热水甘油和液体石蜡）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却的过程。其目的在于减少由于塑件在料筒塑化不均匀或在型腔内冷却速度不一致，而形成内应力，这在生产厚壁或带有金属镶件得塑件时尤为重要。一般退火温度控制在塑件使用温度以上10-15，或低于塑料的热变形温度10-20。退火处理的时间取决于塑件品种、加热介质、温度、塑件的形状和成型条件。退火时间到达后，塑件缓慢冷却至室温，冷却太快，有可能重新产生内应力。 (2) 调湿处理 将刚脱模的塑件放在热水中进行处理，以隔绝空气，防止塑件氧化而变色，同时，加快达到吸湿平衡的一种处理方法。通过处理，使塑件的颜色性能和尺寸达到稳定。通常聚酰胺类塑件需进行调湿处理，处理的时间随塑料的品种形状厚度及结晶度大小而异10。2.3注塑模的机构组成 注射模具主要包括动模和定模两部分，动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。注射时动模与定模闭合，构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离，以便取出塑料制品11。2.4方案论证方案一：采用强制脱模，其浇口套和浇口设在定模固定板上。方案二：采用弹簧抽芯，型芯将由大小不同的三对镶块组成，由镶块组成的型芯结构内部是空心的，空心部分加一顶杆。在锁模力解除后，顶杆抽出，在弹簧力的作用下，型芯镶块向里运动，从而实现脱模。 方案三：采用一模两腔结构，其浇口设置在动模板上，用推杆实现脱模，且效率高。方案一采用强制脱模，虽然模具设计结构比较，但是塑件容易产生变形或者破坏。方案二采用弹簧抽芯机构，由于弹簧存在一定的拧紧力，使镶块中间的顶杆运动受阻。方案三采用一模两腔结构，效率高。采用点浇口。 经过以上三种方案比较及塑件本身特点，决定采用侧浇口。其模具的二维装配图如下图所示： 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） (a） 模具装配左视图 （b）模具装配主视图 3 注射机的选择3 注塑机的选择3.1塑件收缩率与模具尺寸的关系注塑件脱模后的尺寸要比模具零件的相应尺寸小。这是由于注塑成型过程中熔融塑料产生收缩造成的。成型塑件的收缩率是一个与多种因素有关的量。通常，塑料的收缩率是有生产厂家按照某一实验标准给定的成型工艺，经过实验后给出一个取值范围。实际过程中的成型工艺不可能完全与实验条件相同，因此，对具体的塑件，要根据其成型工艺选择收缩率范围内适当的值，一般是取塑件收缩率的平均值12。在选择塑件收缩率值时要注意，厚壁塑件（壁厚在3mm以上）按给定收缩率范围的上限取值，而薄壁塑件（壁厚在1mm以下）按给定收缩绿范围的下限取值。成型收缩率与模具和塑件尺寸有下述关系式 （3.1）0式中，k为成型收缩率；为模具尺寸（mm）；为塑件尺寸（mm）3.2 确定零件的体积a. 零件的基本参数 一模两腔, =90mm ，=60mm， =11.5mmb. 零件的体积 由pro/e软件计算出塑件体积：=4.06cm c. 损失的体积 考虑飞边及流道损失，选取浇口及流道损失=3cmv= =+=4.06+3=6.06cmd. 塑件的总体积 因塑料的体积与压缩率有关，故所需体积为：=v=26.06=12.12cm。在加工过程中考虑到塑料的利用率, 取利用系数 k=0.8。故注射成型机最大注射量v0应大于或等于/ k及v0/ k=12.12/0.8=15.15cm3.3 选择注射机及注射机的主要参数3.3.1 注射机的类型不同的注射成型方法，对注射机的要求及装配位置是不同的。用于注射成型的设备有：通用注射机、热固性塑料注射机、特种注射成型工艺用注射机等类别。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 通用注射机主要用于热塑性塑料注射成型，是一类应用很广泛是的注塑机。在这种注塑机上加上特定的辅助设施，可以用于热流道注射成型、气体辅助注射成型、多级注射成型等。热固性塑料注射机用于热固性塑料注射成型，在其上面添加流道的温度调节与控制系统，或在锁模机构上加上二次合模系统，可用于热固性塑料冷流道注射成型或热固性塑料压铸成型。特种注射机有很多，如动力熔融注射机、排气注射机、结构发泡注射机、bmc注射机、液态注射机、反应注射机等，它们主要用于不同的特种注射成型工艺13。就本课题而言，主要用的是通用注射机。通用注射机按分类方式不同，有多种形式： a. 按注射机的注射方向和模具的开合方向，可分为三类。(1) 卧式注射机 这种注射机成型物料的注射方向与合模机构开合方向均沿水平方向。其特点是重心低、稳定，加热、操作及维修均很方便，塑件推出后可自行脱落，便于实现自动化生产。其缺点是模具安装较麻烦，嵌件放入模具有倾斜和脱落的可能，机床占地面积较大。目前，大、中型注射机一般采用这种形式。(2) 立式注射机 成型物料的注射方向与合模机构开合方向均垂直于地面。其主要有点是占地面积小，安装和拆卸模具方便，安装嵌件较容易。缺点是重心高、不稳定，加料较困难，推出的塑件要人工取出，不易实现自动化生产。这种机型一般为小型的，最大注射量在60g以下。(3) 角式注射机 成型物料的注射方向与合模机构开合方向相互垂直，又成为直角式注射机。目前国内使用最多的角式注射机采用沿水平方向开合模，沿垂直方向注射。其主要优点是结构简单，便于自制。主要缺点是不能准确可靠地控制注射压力、保压压力和锁模力，模具受冲击和震动较大。 b. 按注射装置分类，可分为三类。 (1) 螺杆式 以同一螺杆来实现成型物料的塑化和注射。它能使成型物料的混炼塑化均匀，无材料滞留，结构简单，但压力损失较大，是当前使用较广泛的机 型。(2) 柱塞式 以加热料筒、分流梳和柱塞来实现成型物料的塑化和注射。它构造简单，适合于小型塑件的成型，但材料滞留严重，压力损失大。(3) 螺杆预塑化型 这是双料筒形式，螺杆、料筒进行塑化，柱塞、料筒进行注射。它能使塑化均匀，计量准确，适合与精密成型。但其结构复杂，材料滞留大。 c. 按锁模装置分类，可分为两类(1) 直压式 以液压缸直接锁模。这种形式调整、保压都较容易，但能量消耗大。 (2) 肘拐式 以连杆机构实现锁模，常与液压缸一起组合使用。它可以实现高速合模，锁模可靠，产品不易实现飞边，但调整复杂，需要经常保养14。综上所述，根据注射容积、注射压力、锁模力初选注射机型号为 xs-zs-22。3.3.2 注射机的主要技术参数注塑机的主要技术参数如表3.1所示表3.1注塑机的主要技术参数工程注射量/ 30螺杆直径 / 25注射压力/mpa117锁模力/kn250最大成型面积/ 90模板最大行程/ 160模具最大厚度/180模具最小厚度/60模板尺寸ab/250280拉杆空间a或ab/235定位圈尺寸/115顶出形式/两侧顶出中心距70生产厂家上海塑机厂喷嘴圆弧半径/12喷嘴孔径/43.3.3注塑机的校核 a. 最大注塑量效核 材料的利用率为56/85=0.66，符合注塑机利用率在0.30.80的要求。 b. 注射压力的效核 所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，abs塑件的注塑压力一般要求为50100mpa，所以该注塑机的注塑压力符合条件。 c. 模力效核 选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而会产生溢料。注射时产生的型腔压力对柱塞式注射机因注射压力损失较大，所以型腔压力约为注射压力的70%40%；而有预塑装置的注射机及螺杆式注射机压力损失较小，所以型腔压力较大。另外对不同流动性的塑料，喷嘴和模具结构形式。其压力损失也不一样。一般熔料经喷嘴时其注射压力达6080/, 经浇注系统入型腔时则型腔压力一般约为2550/15。锁模力和成形面积的关系有下式确定：p锁p腔a/1000 式中锁模力（kn）； 型腔压力，一般去4050/; a 浇道、进料口和塑件的投影面积（厘米）。取= 45kn/所以注塑机的锁模力符合要求。d. 模具厚度校核 初定模具厚度为176mm，在该注塑机要求的厚度范围(60180mm)之内。e. 模具安装尺寸校核 模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距，必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用压板固定。f. 开模行程的效核 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。其开模行程按下式效核: (3.2) 式中 s 为注塑机的最大行程，mm； h1 为塑件的脱模距离, mm; h2 为包括流道在内的塑件高度, mm 所以上式成立，即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的校核可知该注塑机符合要求。4 模具结构的设计4 模具结构的设计4.1浇注系统 浇注系统是熔融塑料从注射机喷嘴到型腔的必经通道，它直接关系到成型的难易和塑件的质量，是注射模设计中的重要组成部分。4.1.1浇注系统的作用 浇注系统的作用是使熔融塑料平稳、有序地填充到型腔中去，且把压力充分地传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、美观的塑件。对浇注系统设计的具体要求是：a. 对模腔的填充迅速有序；b. 可同时充满各个型腔；c. 对热量和压力损失较小；d. 尽可能消耗较少的塑料；e. 能够使型腔顺利排气；f. 浇注道凝料容易与塑料分离或切除；g. 不会使冷料进入型腔；浇口痕迹对塑料外观影响很小。4.1.2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种类型，一般以平衡式为宜。 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。4.2浇注系统设计 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浇口套的设计： 浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙大约为0.0050.15mm，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会产生变形。主浇道的设计：主浇道与注射机喷嘴在同一轴心线上。在立式或卧式注射机用模具中，主流道垂直与分型面。其设计要点如下： a. 主流道一般设计成圆锥形，其锥角一般为，流动性差的可取，内壁表面粗糙度，以便于浇注系统凝料从其中顺利的拔西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）出。 b. 为使塑料熔体完全进入主流道而不溢出，主流道与注射机喷嘴的对接处应做成球面凹坑。凹坑深度取。 c. 由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，衬套一般选用碳素工具钢，如t8a、t10a 等，热处理要求。主流道衬套的结构如下图4.1所示，其中图（a）结构是将定位圈与主流道衬套做成一体，常用于小型模具；图（b）用螺钉把定位圈与定模板连接，将主流道衬套压住，防止主流道衬套因受熔体的反压力而脱出；图（c）结构是在定位圈的下端面做出一凸台，利用注射机的固定板把定位圈和主流道衬套压住。主流道衬套与定模板的配合可采用。 （a） （b） （c） 1主流道衬套 2定模板 3定位圈 图4.1 主流道衬套的结构形式 d. 为减少塑料熔体充模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的长度，一般主流道的控制在60mm以内。为减少料流转向时的阻力，主流道的出口应做成圆角，圆角半径r=。主流道的出口端面应与定模分型面齐平，以免出现溢料16。 本次设计的浇口套的二维图和三维图如下图4.2和图4.3所示： 图4.2 浇口套二维图 图4.3浇口套三维图 主流道直径的经验公式为（4.1）式中 主流道大头直径，mm； 流经主流道的熔体体积（包括各个型腔、各级分流道、主流道以及冷料穴的容积），mm； 因熔体材料而异的常数，查手册得pc的k=1.5。则取d=10mm。喷嘴孔径为4mm，喷嘴球面半径为12mm本次设计的定位圈的二维图和三维图下图4.2和图4.3所示 图4.3 定位圈二维图 图4.4定位圈三维图 4.2.2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。17本方案采用的是带z形拉料杆。拉料杆的二维结构和三维结构如下图4.5和图4.6所示 图4.5 拉料杆二维图 图4.6拉料杆三维图4.2.3分流道的设计分流道是指主流道与浇口之间的通道。其作用是使熔融材料过渡和转向。在単型腔模具中可不设置分流道，在多型腔模具中均设置分流道，且常由一级分流道和二级分流道共同完成。要求满足熔融料流压力损失小，容积最小。 分流道截面形状有圆形、梯形、u形、半圆形及巨型等。为减小分流道内的压力损失，希望分流道截面面积要大，为减少散热，又希望分流道表面积要小。流道长度宜短，因为长的流道不但会造成压力损失，不利于生产，同时也浪费材料；但过短，产品的残余应力增大，并且容易产生飞边。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17。 对于壁厚小于mm，重量在200g以下的塑件，可用下述经验公式确定分流道的直径（此时算出的分流道直径仅限于3.29.5mm）：(4.2) 式中 d为-分流道的直径，mm； w为-塑件的质量，g（此零件为5g）； l为-分流道的长度，mm（约为90）；所以d3mm。4.3浇口设计4.3.1浇口的类型 a. 直接浇口 熔融塑料直接从主流道进入模具型腔； b. 侧浇口 开设在型腔的侧面，与型腔和分流到相连，其横截面形状一般为矩形； c. 搭接式浇口 d. 扇形浇口 e. 带有调整片的浇口 f. 盘壮浇口 g. 环壮浇口 h. 膜片浇口i. 点浇口 j. 潜伏式浇 综合考虑塑件的形状及材料表面的切料点，并且可以通过一次分型得出塑件，决定该模具的分流道设在动模型板上，采用半圆形流道，且浇口采用侧浇口。本模具采用的侧浇口，其优点是浇口形状简单，尺寸容易准确控制，通常用于除聚碳酸脂外的所有塑胶材料。侧浇口的缺点是产品表面有浇口瑕疵，须切断浇道。4.3.2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：a. 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； b. 浇口的设置应避免塑件表面产生熔接痕，影响塑件的外观；c. 浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置；d. 浇口应设置在有利于排出型腔中的气体的位置；e. 浇口应设计在能避免塑件表面产生熔接痕的部位；f. 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。g. 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。5 成型零件设计 5 成型零件设计注射模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔，成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件，各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸、和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高雅容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。5.1分型面的设计模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面成为分型面。分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计合理与否直接影响到塑件的质量；模具的整体机构；工艺操作的困难程度及模具的制造成本。常见的取出区间的主分型面，与开模方向垂直。也有采用与开模方向一致的侧向主分型面。分型面大都是平面，也有曲面或台阶面。分型面的选择原则：a. 分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，只有这样才能使塑件从模具中顺利地脱模，这是最根本的一条原则。b. 分型面的选择应考虑有利于塑件的脱模，一般模具的脱模机构通常设置在动模一侧，模具开模后塑件应停留在动模一边，以便塑件顺利脱模。c. 分型面的选择要保证塑件的进度要求，塑件光画的表面不应设计分型面，以避免影响外观质量；塑件中要求同轴度的部分要放在分型面的同一侧，以保证塑件同轴度的要求。d. 分型面的选择还应考虑模具的侧向抽拔距，由于模具侧向分型是由机械分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面时应将抽芯和分型距离长的方向置于开模的方向，将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。e. 分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动末端，以便于模具型腔内气体的排出。f. 选择分型面时应使模具零件易于加工，减小机加工的难度，要使模具加工工艺最简单。鉴于以上要求，本模具的分型面设在动定模的结合面处。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）5.2成型零件应具备的性能由于成型零件的质量直接影响到塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以必须具备一下性能：a. 具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温和高压。b. 具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。c. 具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能。d. 零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小。e. 成型部位须有足够的位置精度和尺寸精度。5.3成型零件的结构设计5.3.1凹模（型腔）结构设计凹模也称为型腔，是成型塑件表面形状的模具零部件。按结构不同可分为五种：a. 整体式凹模 它是由整块材料加工制成。整体式凹模的强度高，成型的塑表面光滑无痕迹，但模具加工困难，热处理变形大，材料浪费严重，适用于中小型简单模具。b. 整体嵌入式凹模 经常应用于多型腔模具，凹模常加工成带台阶的镶块，从凹模固定板下部嵌入，或者凹模与凸模固定板采用过盈配合，用螺钉连接在固定板上，凹模如果是回转体，还需要销钉或平键定位止转。整体嵌入式凹模加工和安装容易，热处理变形小，便于凹模损坏时的更换和维修，成型后