比亚迪e6注塑模创新设计说明书

中南林业科技大学本科毕业设计 比亚迪E6注塑模创新设计说明书毕业设计说明书学生姓名： 吴蒙 学 号： 学 院： 机电工程学院 专业年级： 08级材控一班 题 目： 比亚迪E6胶框注塑模创新设 指导教师： 吴庆定教授 评阅教师： 胡泽豪教授 2012年5月摘 要该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。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。也就是设计一副注塑模具来生产比亚迪E6胶框塑件产品，以实现自动化提高产量。针对比亚迪E6胶框的具体结构，该模具是侧浇口的单分型面注射模具。通过模具设计表明该模具能达到比亚迪E6胶框的质量和加工工艺要求。 关键词：一模两腔；注塑模；模具设计；比亚迪E6胶框。 Title The design of injection molding for BYD the Byd E6 plastic box AbstractThrough the entire design process, show that the mold can be achieved in this plastic parts required for processing. According to the subjects main task is to design calculator shell injection mold design. Also is to design an injection mold to produce plastic parts calculator shell products, in order to achieve automation to increase production. The specific structure for the calculator shell, the mold is the side of a single-gate injection mold parting line. As the Byd E6 plastic box has an oval hole, set the straight guide column, the advantage is to simplify institutions so that mold shape narrowed significantly reduce manufacturing costs of the mold. Indicates that the mold through the mold design can achieve calculator box quality and process technology requirements. Keywords: 2-cavity mold; injection molding; the mold design; Byd E6 plastic box.目录引 言1第一章 注塑件的设计31.1塑件制品的工艺性31.1.1 塑件的选材31.1.2 塑件的尺寸精度51.1.3 塑件的表面质量61.2 塑件的几何形状及结构设计6第二章 模具结构形式及注射机型号的确定92.1分型面位置的确定92.2型腔数目和排列方式的确定92.3注射机型号的确定10第三章 浇注系统的设计133.1浇注系统的设计原则133.2 主流道的设计133.2.1 主流道尺寸计算133.2.2 主流道浇口套的形式143.3分流道的设计原则153.3.1 影响分型面设计的因素 ：153.3.2分流道的设计原则153.3.3浇口道横截面的形状选择153.3.4分流道的布置形式与计算163.3.5 分流道表面粗糙度和脱模斜度173.4 浇口的设计173.3.1浇口的主要作用是：173.3.2侧浇口尺寸的确定173.3.3计算侧浇口的宽度183.3.4侧浇口的长度计算。183.3.5侧浇口的剪切速率的校核183.5 校核主流道的剪切速率18第四章 成型零件的结构设计及计算194.1成型零件的结构设计194.2成型零件钢材的选用204.3成型零件的工作尺寸的计算20第五章 模架的确定245.1 模架的选择步骤245.2 各模板的尺寸的确定245.3 模架尺寸的校核25第六章 侧向分型与抽芯机构的设计266.1 抽芯力的计算266.2 抽芯距的计算266.3 锁销倾角的确定26第七章 脱模推出机构的设计28.1.脱模机构的设计原则28.2 推出方式的确定28.3 脱模力的计算28.4 校核脱去机构作用在塑件上的单位应力29第八章 导柱与定位结构的设计30.1 导柱的设计30.2 导套的选择30第九章 温度调节系统系统的设计31.1 模具温度对模具的影响31.2 冷却系统设计原则31.3 冷却介质的选择32.4 凹模和型芯冷却水道的设置32第十章 排气系统的设计33第十一章 致谢34第十二章 设计小结35参考文献36引 言随着塑料制品在日常生活中的广泛利用，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。模具行业作为制造业的重要组成部分，具有广阔的市场前景。一、发展概况和应用背景近年来，由于我国国民经济的高速、稳定的增长，促进了我国模具工业的迅速发展壮大，因此， 模具设计与制造专业或者相关的材料成型与控制专业已经成为我国国内具有优势的热门专业之一。进 入新世纪以来，我国模具销售额以年平均 20%左右的速度增长，2006 年模具销售额达到 720 亿元人民 币，居日本、美国之后第三位1；模具出口突破了 10 亿美元。我国模具生产厂、点达到了约 3 万家， 从业人员近 100 万人。这些都说明我国模具工业有了相当的规模。其中，塑料模具在整个模具行业中 约占 30%左右。国内塑料模具市场对注塑模具需求量日益增长。专家普遍预测，在未来的模具市场中， 塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。所以，越来越多的人开始从事塑料模具行业的设计。大大的促进了我国注塑模具技术的发展。但是我国目前和发达国家相比仍有 较大差距，主要表现在模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度、 模具的使用寿命和 制造周期等2。所以，我们仍需不断的努力奋斗，用我们国家人民的聪明才智去开发模具行业，使我国 的模具设计得到进一步的发展，逐渐缩短与发达国家的差距。二、我国塑料模具的市场情况 虽然我国塑料模具在数量、质量、技术等方面有了很大进步，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、复杂、长寿命的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，造成极低的利润率。 2003年，我国塑料模具总产值约176亿元，其中出口约2亿美元，约合16.6亿元人民币。根据海关统计资料，2003年我国共进口塑料模具约6.5亿美元，约合54亿元人民币。由此可以得出，2003年我国塑料模具总需求约为213.4亿元人民币，国产模具总供给约为159.4亿元人民币,市场满足率为74.7%。在进口的塑料模具中，主要是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的塑封模具等。出口的塑料模具以中低档产品居多。由于我国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，2003年出口比2002年增长33.3%就是一个很好的证明。因此，从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些目前需进口的技术含量高的大型、精密、长寿命模具，并大力开发国际市场。随着我国塑料工业的快速发展，特别是工程塑料的高速发展，可以预计，我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，近年内年增长率将保持15%以上的水平。三、我国塑料模具的发展趋势 现代经济的飞速发展,推动了我国模具工业的前进。CAD/CAM/CAE 技术的日臻完善和在模具制造上 的应用,使其在现代模具的制造中发挥越来越重要的作用, CAD/CAM/CAE 技术已成为现代模具的制造的 必然趋势。CAD/CAM/CAE 计算机辅助设计、模拟与制造一体化, CAD/CAM/CAE 一体化集成技术是现代 模具制造中最先进、最合理的生产方式。使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统,按设计好的模具 零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程1、在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，越来越的用户将交货周期放在首位。 2、大力增强主动开发能力。模具企业不能等有了合同，才根据用户要求进行模具设计。3、随着模具企业的设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺而转变为主要依靠技术。 4、模具企业及其模具生产正在向信息化方向迅速发展。5、世界上工业发达国家的模具正加速向我国转移。第一章 注塑件的设计1.1塑件制品的工艺性 塑件制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，同时还要尽量使模具结构简单化。在进行制品结构工艺性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能又好的塑料。同时，还应该力求制品结构简单、壁厚均匀且成型方便。另外，同时考虑模具的总体结构合理，使模具型腔易于制造，模具的抽芯和推出机构简单。塑料制品形状应该有利于模具的分型、排气、补缩和冷却。塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中，一方面成型会对塑件的结构、形状、尺寸精度等诸方面提出要求，以便降低模具结构的复杂程度和制造难度，保证生产出价廉物美的产品；另一方面，模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析，弄清塑件生产的难点，为模具设计和制造提供依据。塑料制品的设计主要内容包括：塑件的选材、尺寸和精度、表面粗糙度、塑料制品的形状、壁厚、脱模斜度、圆角、加强肋、支承面、孔、螺纹、齿轮、嵌件、飞边、文字与符号及制品表面彩饰等。1.1.1 塑件的选材 塑件的选材主要注意以下这些方面。 （1）塑料的力学性能 如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能冲击性能以及对应力的敏感性。 （2）塑料的物理性能 如对使用环境温度变化的适应性光学特性、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的完美程度等。 （3）塑料的化学性能 如对接触物的耐蚀性卫生程度以及使用上的安全性等。 （4）必要的精度 如收缩率的大小及各向收缩率的差异。 （5）成型工艺性 如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是塑料的流动性，其次是成型难易和经济性问题,以下是对几种流动性能较好材料的性能对比，如表2-1所示。表2-1 材料的特性 塑料名称ABS PC PMMA拉伸强度/MPa62 6672弯曲强度/MPa12695113断裂伸长率/%280100落球冲击强度J/m16422洛氏硬度（M）12082101氧指数（OI）18.124.917.3热变形温度/ 103134100维卡软化点/105153120马丁耐热温度/112体积电阻率/cm10102.1101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%209393雾度% 30.90.9折射率 1.5921.5861.492价格（元/吨）1150123033000410001950020700和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表2-2所示。表2-2 材料的性能和成型特性比较塑料品种性 能 特 点成 型 特 点模具设计注意事项使用温度主要用途ABS（非结晶型）透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前需干燥，注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂 因流动性好，适宜用点浇口或侧浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件小于70应用广泛，如电器外壳、汽车仪表盘、日用品等有机玻璃（非结晶型）透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解收缩率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等聚碳酸酯（非结晶型）透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度2 130脆化温度为100在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等本课题设计为比亚迪E6胶框面板，宜选用ABS材料，ABS材料是线型结构，非结晶型。ABS是由丙烯腈 -丁二烯-苯乙烯组成。ABS是三元共聚物，因此兼有三种元素的共同性能，使其具有“坚韧、质硬、刚性”的材料ABS树脂具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成形和机械加工等特点。1.1.2 塑件的尺寸精度尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，ABS的一般精度为5级。尺寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为： =+ 式中制件总的成型误差； s塑料收缩率波动所引起的误差；z模具成型零件制造精度所引起的误差； c模具磨损后所引起的误差；模具安装，配合间隙引起的误差；影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。（1）模具 模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料 主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。（3）成型工艺 成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。1.1.3 塑件的表面质量表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件对粗糙度的要求比较高，查表得ABS抛光后顺纹路方向的表面粗糙度为0.02m，垂直纹路方向的表面粗糙度为0.26 m。1.2 塑件的几何形状及结构设计（1）壁厚各种塑件，不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度，以保证其力学强度。一般地说，在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚，不仅可以节约原材料，降低生产成本，而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短，提高生产率；其次可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等质量上的缺陷。本设计选用的材料是ABS，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。以下是ABS材料的壁厚推荐值：1.5mm3mm本课题设计的手机面板厚度选定为2mm。该塑件属于小型件，塑件边缘的壁厚均匀。（2）脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内，外表面都应具有合理的斜度。以下是ABS的脱模斜度推荐值： 制件外表面 制件内表面 351030 3040（3）加强肋加强肋的主要作用是在不增加壁厚的情况下加强塑件的强度和刚度。塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强肋还能降低充模阻力，提高融体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。本课题的没有设置加强肋。（4）圆角塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R1。（5）孔的设计孔的极限尺寸原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型，在注射成型时，型芯受到高速流动的塑料熔体的冲击，如果型芯的直径太小或太长，则会因为高压冲击而弯曲，所以对孔的最小直径和孔的最大深度加以限制。ABS材料孔的最小直径为0.35mm，孔的最大深度为4d。本课题没有设置孔，故不作考虑。（6）塑件的表面形状塑件的内外表面形状应在满足使用要求的前提下尽可能易于成型。塑件的形状应有利于提高塑件的强度和刚度，薄壳状塑件可设计成球面或拱形面。因此，在设计塑件时应尽可能避免侧向凹凸而减少或消除不必要的侧向抽芯，以简化模具结构。 （7）塑件的造型设计如图1-1：图1-1 塑件图第二章 模具结构形式及注射机型号的确定2.1分型面位置的确定（1）分型面的选择原则： 分型面除排位的影响外，还收时间的形状、外观、精度、浇口位置、滑块、推出机构、加工等多种因素的影响。分型面的选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件，一般应该考虑一下问题：1）符合塑件脱模的基本要求，就是是塑料容易从模具内取出，分型面应该设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。2）分型面不影响产品外观质量，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面。3）确保塑件留在分型面一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观。4）确保塑件质量，例如，将有同轴度要求的塑件放到分型面的同一侧。5）满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定，动模方向上，而将投影面小的放在侧分型面上，另外，分型面是曲面的应该加斜面锁紧。6）应尽量避免成侧孔，侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块。7）合理安排浇注系统，特别是浇口道。8）有利于模具加工。(2) 分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析和以上几点的考虑，分型面应该在截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上。2.2型腔数目和排列方式的确定（1）型腔数目的确定 为了是模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和积极性，并保证模具的精度，模具设计时应该要确定模具型腔的数目，常用的方法有两大类：一是按技术参数确定型腔数目，二是按经济性来确定型腔数目。本课题的洗衣机上盖是单一独立的部件，且尺寸较大，故可以采用一模两腔的结构形式。（2）型腔排列形式的确定 由于该模具设计采用的是一模两腔的结构形式，为了实现压力平衡，故将型腔设置在模具中心。2.3注射机型号的确定(1)由工称注射量选定注射机由PRO/E建模分析得（材料密度取=1.05g/cm3):塑件总体积V=25.2cm塑件总质量M=1.0525.2=26.5g流道凝料 V=0.1V(流道凝料的体积是个未知数，一般按照塑件的大小来设定比例，塑件越大则比例取的越小）；实际注射量为：V=25.21.1=27.72cm实际注射质量为：M=26.51.1=29.15g根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则，即：0.8V VV= V/0.8=27.720.8=34.7cm；根据以上的数据可以初步选定公称注射量为100，查国产注射机主要技术参数表取SZ-100/60,主要技术参数如下。表2-1 国产注射机SZ-100/60技术参数特性内容特性内容结构类型立拉杆内间距(mm)450340理论注射容积（cm3）100 移模行程(mm)260螺杆(柱塞)直径(mm)35最大模具厚度(mm)340注射压力(MPa)150最小模具厚度(mm)10注射速率(g/s)-锁模形式(mm)-塑化能力(g/s)-模具定位孔直径(mm)-螺杆转速(r/min)-喷嘴球半径(mm)1锁模力(KN)600喷嘴口直径4(2)注射机相关参数的校核1）注射压力校核 查表可知，ABS所需的注射压力为100130Mpa，这里取P0=105Mpa，该注射压力机的公称注射压力P公=142.2Mpa注射压力安全系数K1=1.251.4，这里去K1=1.28，则：K1 P0=1.28x105=134.4Mpa142.2Mpa（公称注射压力）,所以，压力机的压力合格。2)锁模力的校核注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即： 塑料件在分型面上的投影面积通过PRO/E建模软件分析计算得：A塑=1786mm2 浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料的（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇的值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.20.5倍。本例流道设计简单，流道投影面积相对塑件投影面积来说可忽略不计。 塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积：A总= n（A塑+A 浇）= A塑=1786mm2模具型腔的胀型力F胀：F胀= A总P模=178630N=53.5KN式中，P模是型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为28Mpa56Mpa，对于粘度大的塑料取值大些，ABS属于中等粘度的塑料及有精度要求的塑料，故取P模=30Mpa。查表3-1可知该注射机的公称锁模力F锁=600KN，锁模力的安全系数k=1.11.2这里取k=1.12，则KF=1.1253.5=59.92F=600KN,所以注射机锁模力符合要求对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。 第三章 浇注系统的设计由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。3.1浇注系统的设计原则1）了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。2）采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。3）浇注系统的设计应有利于良好的排气。4）防止型芯变形和嵌件位移。5）便于修整浇口以保证塑件外观质量。6）浇注系统应结合型腔布局同时考虑。7）流动距离比和流动面积比的校核。 本课题洗衣机上盖的浇注方式采用从盖子一端直接浇口浇注的方式，因此模具的浇注系统只有主流道，这样可以使模具结构紧凑，熔体流动阻力小，有利于消除深腔处气体。3.2 主流道的设计3.2.1 主流道尺寸计算（1） 主流道长度主流道长度L，由附录D可知，取L = 60 mm进行设计（2） 主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + （0.5 1）mm d =5mm（3） 主流道锥度主流道锥角一般应在26，取= 4，所以流道锥度/2=2（4） 主流道大端直径主流道大端直径d = d+2 L主tg（/2）,式中（=4）d =5+260tg（4/2）mm9mm（5） 主流道的球面半径主流道的球半径 SR = 注射机喷嘴球头半径+（1 2）mm =（10 +1.5）mm = 11.5mm。（6） 球面配合高度球面配合高度为 3 5 取h= 5mm（7）主流道的凝料体积 V主=/3 L主(R2主+ r2主+ R主r主) V主=(3.14/3)60(4.52+2.52+4.52.5) mm 3=2370.4mm3=2.37cm3（8）主流道当量半径 Rn=（2.5+4.5）/2 mm =3.5mm3.2.2 主流道浇口套的形式 主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。 主流道为标准件可以选择。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），对材料的要求很严格，小型模具可以将主浇口套和定位圈设计成一个整体。浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，本设计用T10A。热处理要求淬火53 57 HRC，保证足够的硬度，但是其硬度应低于与注射机喷嘴的硬度。见图2-1：图2-1 主流道交口套图主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流速和冲模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的交口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。3.3分流道的设计原则分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用，多型腔模具必须设置分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个点浇注时也要设置分流道，分流道是塑料熔体进入型腔前的通道，可通过优化设置分流道横截面的形状，尺寸大小和方向，使塑料熔体平稳充型，从而保证最佳的成型效果。3.3.1 影响分型面设计的因素 1）制品的几何形状，壁厚，尺寸大小及尺寸的稳定性，内在质量和外在质量要求。2）塑料的种类，亦即塑料的流动性，熔融温度和熔融温度区间，固化温度以及收缩率。3) 注射机的压力，加热温度及注射速度。4) 主流道及分流道的脱落方式5) 型腔的布置，浇口位置及浇口形式的选择。3.3.2分流道的设计原则1) 塑料经分流道时的压力损失及温度损失要小。2) 分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及保压。3) 保证塑件迅速而均匀的进入各个型腔。4) 分流道的长度应该尽量短，其容积要小。5) 型腔的布置，浇口位置及浇口形式的选择。3.3.3浇口道横截面的形状选择 常用分流道的截面面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少传热损失，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。圆形截面效率最高（即比表面最小），由于正方形流道凝料脱模困难，实际使用侧面具有斜度为 5 10的梯形流道。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，可采用梯形或U字型截面的分流道。从上述分析，该模具分流道截面采用梯形截面，其加工性能好，而且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。3.3.4分流道的布置形式与计算在设计时应尽量减少在流道内的压力损失和尽量避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。（1）一级分流道的长度 由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时尽量选小一点的，单边分流长度L分=50mm。（2）分流道尺寸具体计算1） 分流道的当量直径 分流道的横截面尺寸应根据塑件的大小，壁厚，形状与所用塑件的工艺性，注射速率及分流道的长度等因素来确定，对于常见的壁厚（23）mm的塑件，材料为ABS的，采用圆柱形截面分流道的直径一般在4.89.5mm之间。根据公式（4-16）计算出来的直径太小，考虑模具加工因素，故舍去。分流道的直径D=（0.80.9）D计算，此时取D=0.9D=0.99=8mm2） 由于分流道的横截面为梯形，设梯形的下底面宽度为X，根据表4-6设置梯形的高h=5mm，则梯形的面积为A分=（X+X+25tan8。）h/2=（X+3.5tan8。）5再根据该面积的与当量直径为5mm的圆面积相等，可得（X+5tan8。）5=/4D分2=3.14/482mm计算得X=9，则上底约为10mm（3）凝料体积1）分流道的长度L分=50mm2）分流道的面积 A分=（9+10）/25 mm2=225mm23）凝料体积 V分=50225 mm3=mm3=13cm3（4）校核分流道剪切速率1）确定注射时间：查表4-8，可知t=1s2）计算分流道体积流量：q分=（V分+V塑）/t=（13+517.6）/3.2 cm3/s=38.2cm3/s3)由公式（4-20）可得剪切速率：分=3.3 q分/（R分3）=3.338.29103/3.14(8/2)3s-1=2.6103 s-1该分流道的最佳剪切速率处于主流道和浇口道的最佳剪切速率51025103s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。3.3.5 分流道表面粗糙度和脱模斜度分流道表面不必很光滑，表面粗糙度可以设计在Ra1.252.5um之间，这是因为相对较粗糙的表面能增加外层塑料流动的阻力，使与其表面相接触的塑料熔体凝固并形成一层绝热层，从而利于内部的塑料熔体的保温。有以上可得，此处取Ra=1.6um，另外脱模斜度一般在510o之间，这里取脱模斜度8o。3.4 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。3.3.1浇口的主要作用是：1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；2)易于切除浇口凝料；3)对于多型腔的模具，用以平衡进料；该塑件要求颜色均匀一致，无黑点、杂质等缺陷，表面质量要求较高，采用一模一腔注射，为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。3.3.2侧浇口尺寸的确定1)计算侧浇口的深度 根据表4-10，可得侧浇口的深度h计算公式为h=nt=0.72=1.4mm式中t是塑件的厚度，n是塑料成型系数，对于ABS材料，其成型系数n=0.7。在工厂进行设计时，浇口深度常常先取小值，以便今后在试模的时候可以调整，并根据表4-9中推荐的ABS侧浇口的厚度为0.81.2mm，故此处的深度取h=1.2mm。3.3.3计算侧浇口的宽度 根据表4-10可得侧浇口的宽度计算公式 B=nA1/2/30=0.725571/2/30mm8mm其公式中A=2557 mm2为凹模的内表面积。3.3.4侧浇口的长度计算。 根据表4-10可得侧浇口的长度L浇一般选用0.50.75mm，这里取L浇=0.7mm。3.3.5侧浇口的剪切速率的校核1）计算浇口的当量半径 由面积相等可知R浇2=Bh，由此可知浇口的当量半径为R浇=(Bh/)1/2校核浇口的剪切速率确定注射时间：查表4-8，可知t=1s计算浇口的体积流量：q浇=V塑/t=25.2/1mm3/s-1=25.2103mm3/s-1计算浇口的剪切速率：浇=3.3 q浇/R浇3浇=3.325.2103/3.14(51.2/3.14)3/2s-1=10103 s-1 该侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率51035104s-1之间,所以主流道的剪切速率校核合格。3.5 校核主流道的剪切速率（1） 计算主流道的体积流量q主=（V主+V分+nV塑）/t=（2.37+3.1+125.2）/3.2=30.7cm3/s-1（2） 计算主流道的的剪切速率 y主=3.3 q主/(R主3) =（3.330.7）/(3.143.53)=7.5103s-1主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳速率51025103s-1之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。第四章 成型零件的结构设计及计算4.1成型零件的结构设计（1）凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模的结构的不同可将其分为整体式，整体嵌入式，组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体式凹模。如图4-1所示：图4-1 定模图（2）凸模（型心）的结构设计凸模是成型零件内表面的成型零件。通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型心也采用整体式，因塑件抱紧力较大，所以设在动模部分；凸模结构如图4-2所示：图4-2 动模图（3）滑块的结构设计凸模是成型零件一侧外表面的凸起的成型零件。必须镶嵌在动模固定板里进行滑动完成侧向抽芯，还要用楔紧块进行固定。所以结构如图4-3所示：图4-3 滑块图4.2成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合考虑，该塑件的成型零件要有足够的刚度，强度，耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑机械加工性能。又应为该塑件为大批量生产，所以构成凸凹模选用高合金钢Cr12。对于成型塑件的侧芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材也选用Cr12。4.3成型零件的工作尺寸的计算（1）凹模的尺寸计算 1)凹模的横向尺寸的计算塑件外部径向尺寸的转换L1=700.95mm=70.950-1.9mm相应的塑件制造公差 1=1.9mm L1M=(1+ Scp) ls1-x11+z 上式中：塑件的平均收缩率Scp为：查表1-2可得ABS的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为（0.003+0.008）/20.0055。x1是系数，查表4-15可知 x一般在0.5到0.8之间，此处取0.6。1是塑件上相应尺寸的公差,1=1.9塑件上相应的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.317代入数值有L1M=(1+ Scp) ls1-x11+z =（1+0.0055）500.95-0.61.90+0.317mm =72.570+0.317mm 2) 凹模深度的计算 塑件的厚度成型是通过凸凹模的配合而成型的，为了在凹模上设置分流到，取凹模的最深处的厚度为10mm。（2） 凸凹模尺寸计算1）横向尺寸的计算塑件外部横向尺寸的转换L1=830.75mm=83.750-1.5mm相应的塑件制造公差1=1.5mmL1M=(1+ Scp) Hs1-x11+z上式中：塑件的平均收缩率Scp为：查表1-2可得ABS的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为（0.003+0.008）/20.0055。x1是系数，查表4-15可知 x一般在0.5到0.7之间，此处取0.6。1是塑件上相应尺寸的公差,1=1.5塑件上相应的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.25 代入数值有L1M=(1+ Scp) Ls1-x11+ z =（1+0.0055）335.75-0.61.50+0.25 mm =84.700+0.25mm塑件外部横向尺寸的转换L2=770.75mm=77.750-1.5mm相应的塑件制造公差1=1.5mmL1M=(1+ Scp) Hs1-x11+z上式中：塑件的平均收缩率Scp为：查表1-2可得ABS的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为（0.003+0.008）/20.0055。x1是系数，查表4-15可知 x一般在0.5到0.7之间，此处取0.6。1是塑件上相应尺寸的公差,1=1.5塑件上相应的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.25代入数值有L1M=(1+ Scp) Ls1-x11+ z =（1+0.0055）335.75-0.61.50+0.25 mm =78.700+0.25mm塑件外部横向尺寸的转换L3=130.75mm=13.750-1.5mm相应的塑件制造公差1=1.5mmL1M=(1+ Scp) Hs1-x11+z上式中：塑件的平均收缩率Scp为：查表1-2可得ABS的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为（0.003+0.008）/20.0055。x1是系数，查表4-15可知 x一般在0.5到0.7之间，此处取0.6。1是塑件上相应尺寸的公差,1=1.5塑件上相应的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.25 代入数值有L1M=(1+ Scp) Ls1-x11+ z =（1+0.0055）335.75-0.61.50+0.25 mm =14.700+0.25mm2）凸凹模高度尺寸的计算 塑件内部高度尺寸的转换h1=80.19mm=8.19+0.380mm相应的塑件制造公差1=0.38mm则表4-15中的平均尺寸法计算型心的高度尺寸为公式 hM1=(1+ Scp) hs1+x110-z上式中：塑件的平均收缩率Scp为：查表1-2可得ABS的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为（0.003+0.008）/20.0055。x1是系数，查表4-15可知 x一般在0.5到0.8之间，此处取0.6。1是塑件上相应尺寸的公差,1=0.38塑件上相应的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.063 代入数值有 hM1=(1+ Scp) hs1+x110-z =（1+0.0055）32.19+0.60.38-0.0630mm =8.60-0.0630mm高度尺寸的转换h2=140.19mm=8.19+0.380mm相应的塑件制造公差1=0.38mm则表4-15中的平均尺寸法计算型心的高度尺寸为公式 hM1=(1+ Scp) hs1+x110-z上式中：塑件的平均收缩率Scp为：查表1-2可得ABS的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为（0.003+0.008）/20.0055。x1是系数，查表4-15可知 x一般在0.5到0.8之间，此处取0.6。1是塑件上相应尺寸的公差,1=0.38塑件上相应的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.063 代入数值有 hM1=(1+ Scp) hs1+x110-z =（1+0.0055）32.19+0.60.38-0.0630mm =14.60-0.0630mm高度尺寸的转换h3=180.19mm=18.19+0.380mm相应的塑件制造公差1=0.38mm则表4-15中的平均尺寸法计算型心的高度尺寸为公式 hM1=(1+ Scp) hs1+x110-z上式中：塑件的平均收缩率Scp为：查表1-2可得ABS的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为（0.