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塑料
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塑料顶盖注射模具设计
44页-17000字数+说明书+开题报告+中期报告+6张CAD图纸
中期报告.doc
型芯.dwg
塑料顶盖.dwg
塑料顶盖注射模具设计开题报告.doc
塑料顶盖注射模具设计论文.doc
封皮.doc
浇口套.dwg
滑块.dwg
装配图.dwg
部装图.dwg
目录
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 模具技术的发展1
1.1.1 模具在国民经济中的地位1
1.1.2 各种模具的分类和占有量2
1.1.3 我国模具工业的现状4
1.1.4 我国模具技术的现状及发展趋势5
1.1.5 国外模具工业的发展情况6
1.2 课题研究的目的意义及主要内容6
1.2.1 课题研究的目的及意义6
1.2.2 研究的主要内容7
第2章 塑件成型工艺分析8
2.1 塑料的成型收缩8
2.2 塑料的流动性9
2.3 塑料的结晶性9
2.4 塑件材料分析10
2.5 本章小节10
第3章 塑件结构设计11
3.1 脱模斜度11
3.2 壁厚12
3.3 圆角12
3.4 本章小节13
第4章 模具设计14
4.1 型腔数目的确定与布置14
4.2 分型面的设计15
4.3 浇注系统的设计16
4.3.1 主流道的设计16
4.3.2 分流道的设计17
4.3.3 浇口的设计18
4.4 顶出及导向机构的设计21
4.4.1 顶出机构的设计21
4.4.2 导向机构的设计21
4.5 侧向抽芯机构的设计23
4.6 成型零部件的设计25
4.6.1 影响塑件尺寸精度的因素25
4.6.2 成型零部件工作尺寸的计算26
4.7 本章小节28
第5章 注射机的选择与校核29
5.1 注射机概述29
5.2 注射成型原理及其工艺过程30
5.3 注射机主要参数30
5.4 注射机的选择31
5.5 模架的选择32
5.6 注射机相关工艺参数的校核33
5.6.1 注射量的校核33
5.6.2 锁模力与注射压力校核33
5.6.3 模具厚度与闭合高度校核34
5.7 本章小节34
第6章 模具总体结构方案35
结论37
致谢38
参考文献39
摘要
本文是对塑料顶盖注射模具的设计，首先对塑件的成型收缩、流动性、结晶性，塑件的脱模斜度、壁厚、圆角进行了分析，接着对模具总体方案及零部件进行了设计，确定本次设计采用双分型面轮辐式浇口，顶盖的侧孔采用斜销与斜滑块成型，最后根据塑件体积选择注射机并对注射量、锁模力、注射压力、模具厚度和闭合高度进行了校核，确定注射机选择合理。此次设计模具结构合理，能够顺利成型顶盖，充分保证了其质量精度。
关键词 塑料顶盖注射模具；双分型面；侧抽芯机构
- 内容简介：
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哈尔滨工业大学华德应用技术院毕业设计（论文）中期报告题 目：塑料顶盖注塑模具设计系 （部） 机电工程系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 向小波 学 号 10693601240 班 号 0693601 指导教师 陈丽丽 开中期报告日期 2009年11月27日 哈工大华德学院说 明一、中期报告应包括下列主要内容：1论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行；2目前已完成的研究工作及成果；3后期拟完成的研究工作及进度安排；4存在的困难与问题；5如期完成全部论文工作的可能性。二、中期报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字： 检查日期： 一、论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行 1、论文工作基本按开题报告预定的内容及进度正常进行二、目前已完成的研究工作及成果 1、塑件注射成型工艺性分析 2、模具总体方案设计 3、成型零部件的设计与计算 4、注射机选择 5、分型面选择 6、浇注系统选择 7、侧向分型与抽芯机构 8、导向及脱模机构设计 9、标准模架的选择 10、注射机有关参数校核 11、总装图的绘制三、后期拟完成的研究工作及进度安排1、11月27日-12月18日 完成部装图及零件图设计 2、12月21日-12月31日 撰写毕业设计论文及准备答辩 3、2010年1月6日-1月8日 毕业答辩四、存在的困难与问题 1、侧向分型与抽芯机构的设计 2、分流道的设计 3、滑块与导滑槽的设计五、如期完成全部论文工作的可能性 1、根据进度安排可如期完成全部论文工作题目: 塑料顶盖注塑模具设计一、 毕业设计任务书 图1塑料顶盖二维零件图技术条件：材 料：PE 比 例：1：1单 位：mm生产批量：小批量二、 选题的目的和意义在实际的生产当中，塑料模具的应用较为广泛，通过本次毕业设计，全面系统地掌握塑料模具设计的一般方法和典型零件的加工工艺的编制。对于较为复杂的注塑零件，能够正确合理地确定模具结构型式以及侧向抽芯结构设计。掌握计算机辅助设计软件在模具设计中的应用。三、 论文综述3.1模具工业在国民经济中的地位模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。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、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如：形状误差小于0.10.3的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。在1998年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998年11月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口近10亿美元的模具。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。3.2模具的分类塑料模具按照塑料制品成型方法分类：1注射成型模具：主要用于成型热塑性塑料也能成型热固性塑料。塑料注射成型制品约占塑料总产量的50%。2挤出成型模具：是用来成型生产连续形状的塑料产品的一类模具，又叫挤出成型机头，广泛用于管材、棒材、板材、薄膜、电线电缆包覆层、异型材等的加工。塑料挤出成型制品约占塑料总产量的30%。3中空成型模具：熔融状态的塑料在闭合的模具内被压缩空气吹胀，冷却后获得中空的制件。常用于聚乙烯和聚氯乙烯的成型。4压缩成型主要用于热固性塑料5压注成型也是热固性塑料成型的主要方法之一。塑料模具按加料室的形式分类：1敞开式模具：没有单独的加料室，合并在型腔中，压塑时塑料自由向外溢出。这种模具只能用来加工形状简单并且质量要求高的塑料制品。2半封闭式模具：在型腔上方设有加料室，压塑时余料形成飞边。这中模具可制造形状比较复杂的塑料制品，制品致密度较高。3封闭式模具：加料室是型腔的延续部分。压塑时压机的压力全部作用在塑料制品上。制品组织致密，形成垂直飞边，容易清除，适用于形状较复杂的塑料制品。按模具的分型面分类：1垂直分型面模具：模具的分型面平行于压机的工作压力方向。2水平分型面模具：模具的分型面垂直于压机的工作压力方向。按模具的分型面数分类：1两板模具是注塑模中最简单的一种。它以分型面为界面将整个模具分为动模和定模。一部分型腔在动模,另一部分型腔在定模。主流道在定模,分流道开设在分型面上，开模后，制品和流道留在动模，动模部分设有顶出系统。2三板模具又称细水口模。有两个分型面将模具分成三部分，比两板增加了浇口板，适用于制品的四周不准有浇口痕迹的场合，这种模具分成采用点浇口，所以叫细水口模，这种模具结构相应复杂些。3.3我国模具工业的现状我国模具工业近年来发展很快，据不完全统计，2006年我国模具生产厂点约有3万家左右，从业人员约100多万人，近年来，模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，增长在20%以上。2006年模具销售额为720亿元。2006年进口模具20.47亿美元，与上年基本持平，比2005年减少1.03%：出口总量为10.41亿美元，比2005年增长41.06%，出口首次突破10亿美元。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区（模具规模已占全国总量的70%左右）发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。2006年模具进口按地区分，进口最多的是江苏，其次为广东，上海和天津，都超过了2亿美元。江苏进口量3.92亿美元，占总进口比例为19.15%，上海进口量2.52亿美元，占总进口比例为12.35%，长三角地区的江苏。上海、浙江、山东进口量就有8.51亿美元，占总进口比例为41.58%。2006年在模具出口最多的10个省市中，广东、天津、浙江、江苏、上海、山东、福建、辽宁、北京、安徽。浙江、江苏、上海、山东、安徽分居第三位，四位、五位、六位、十位。模具行业结构调整和体制改革步伐加快，我国模具制造水平有了很大的提高，模具的CADCAM已很普遍，CAECAPP也在积极推广。如今我国生产的模具精度已达到微米级，与20年前相比，模具寿命提高了几十倍，模具生产周期缩短了约3/4，模具的标准件使用覆盖率从几乎是零，达到45%左右。我国模具总量虽然已位居日、美之后，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，与英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等也有差距。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品，塑料模和压铸模比例增大，专业模具厂数量增加，能力提高较快，“三资”及私营企业发展迅速，国企股份制改造步伐加快等。3.4我国模具技术的现状及发展趋势我国模具工业起步晚，底子薄，虽然我国模具技术已得到较大的发展，但仍不能满足国民经济高速发展的需要，还需要花费大量资金向国外进口一些模具，与工业发达国家相比有很大的差距，主要表现在：1）专业化和标准化程度低。目前专业化程度不到10%，而标准化程度也只有20%。2）模具品种少，效率低，经济效益也差。3）制造周期长，模具精度不高，制造技术较落后。4）模具寿命短，新材料使用量不到10%。5）力量分散，管理落后。根据我国模具技术的发展现状及存在的问题，今后应朝着如下几个方面发展：1)开发、发展精密、大型、长寿合模具，以满足国内市场的需要。2)加速模具标准化和商品化，以提高模具质量，缩短模具制造周期。3)大力开发和推广应用CAD/CAM技术，提高模具制造过程的自动化程度。4)积极开发模具新品种、新工艺、新技术和新材料。5)发展模具加工成套设备，以满足高速发展的模具工业需要。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达5070%。随着中国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。据了解，制造一款普通轿车约需200多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具仅约50%能够满足。而塑料建材大量替代传统材料也成为所趋，预计2010年全国塑料门窗和塑管普及率将达到30%50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，这些都会大大增加对模具的需求。 我国塑料模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10年前，精密塑料模具的精度一般为5，现在已达23。不久，1精度的模具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在1以下，这就要求发展超精加工。随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。国内热流道模具也已经生产，有些企业已达左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具将随之发展。3.5国外模具工业的发展情况在产品类别上，2002年日本偏重生产冲压模及塑料模，两者产值合计比重高达八成，南韩则以其它模具产值比重最大，占总产值四成七。在应用市场方面，日本、韩国、美国与德国以汽车模具为最大宗产品 依照2002年各国出入超状况来看，日本、南韩及德国的模具属强/准出超品，美国的模具则因国内需求市场大，本国厂商无法完整供应，须藉进口模具以满足下游市场的产品制造，因此属强/准入超品。由2002年各国主要进出口国别分析，与地域分布有极大的关联性，进出口地区多属邻近国家，而日本较特别的是出口地区以美国为主. 在各国工资方面，根据美国国贸局2002年所作模具产业白皮书的调查结果，以德国时薪最高，技术人员时薪水准为13.28美元，设计人员则为91.26美元，日本与美国则介于中间.技术先进国家如日本、美国、德国等，对于高精度与复合性模具开发，不论在设计能力或制造技术上，均有领先的地位，同时也拥有训练精良的技术研发人才。其中，日本模具厂商在技术上较重视抛光与研磨加工制程，德国模具厂商则由提高机械加工与放电加工的精度与效率着手，以降低手工加工的时间。在市场规模上，不论产值或国内需求以日本衰退最为明显。在营运成本上，常面临高工资、高福利的问题，因此下游产业或模具厂商逐渐将生产据点移往邻近的新兴工业国或技术后进国家，以降低劳工成本，增强价格竞争力，但是这样的趋势往往会造成技术无形中外流的疑虑，使得本身更须投入大笔研发费用，以加速提升加工技术与高速机械性能，拉大彼此间的差异。 四、 塑料顶盖注塑模具的总体方案设计及可行性分析41零件的材料分析及工艺分析材料：聚乙烯材质：无色无味，无毒，透明成型性能:1）结晶型塑料，吸湿性小2） 流动性极好，溢边值0.02mm左右，流动性对压力变化敏感3） 可能发生熔融破裂，与有机熔剂接触可能发生开裂4） 加热时间过长则发生分解、烧焦5） 冷却速度慢，因此必须充分冷却，宜设置冷料穴，模具应有冷却系统6） 收缩率范围大，收缩值大，取向性明显，易变形，翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温，保持冷却均匀、稳定7） 宜高压低温注射，料温均匀，填充速度应快，保压充分8） 不宜用直接进料口，否则易增大内应力或产生收缩不均，取向明显，变形增大，应注意选择进料口位置与数量，防止产生缩孔、翘曲变形9） 质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模42零件成型工艺过程材料预烘干装入料斗预塑压注射装置合模注射保压冷却脱模塑件送下工序注射成型工艺参数塑料名称：LDPE注射机类型：柱塞式预热干燥：温度2080 时间1h料筒温度：前段160170 中段165180 后段170190喷嘴温度：80170模具温度：3555注射压力：60100MPa成型时间：高温时间05s 保温时间1560s 冷却时间1560s成型周期40140sLDPE成型收缩力为150350N43结构设计图2塑料顶盖三维造形图成型零部件：由于顶盖带有侧孔和侧圆柱凸台，侧圆柱凸台外型用上下两个组合半圆柱成型，侧孔则由侧型芯完成。分型机构：由于顶盖带有侧孔和侧圆柱凸台需要侧向分型，初步拟定采用斜销分型机构，斜销，楔紧块均设在定模，开模时，开模力通过斜销迫使滑块在动模板的导滑槽内移动，完成抽芯动作。脱模机构：采用推板脱模机构，推板脱模机构在塑件表面不留痕迹，同时塑件受力均匀，推出平稳，且推出力大，结构简单。导向机构：采用导柱导套进行导向冷却系统：聚乙烯热分解温度较低，所以注射温度和模具温度都不能太高，在模具中必须设置冷却系统，为了加快注射速度缩短成型周期可采取适当增大注射压力。制件注塑完成后，应使塑件留在动模一侧，塑件粘在型芯上，然后利用推板把塑件推出，并利用拉料杆拉出浇道中的剩余塑料。浇口型式：采用侧浇口。44初选注射机考虑到塑件实际大小，采用一模一件。塑件的体积为59.4 cm3,LDPE密度为0.92g/ cm3,算出塑件质量为54.6g.拟选用SZ-40，理论注射容积77cm3,螺杆直径30mm,锁模力400KN，模板行程220 mm，模具最小厚度130 mm，模具最大厚度240 mm，最大开距460 mm。五、 进度安排（1） 10月19日10月30日 查阅文献资料，书写开题报告（2） 11月2日12月 1日 完成总装图设计（3） 12月2日12月18日 完成部装图及零件图（4） 12月21日 1月1日 撰写毕业设计论文（5） 12月2日1月8日 自我检查及准备答辩参考文献1. 陈维民. 塑料成型与模具设计. 华德学院自印, 20052. 肖祥芷,王孝培. 中国模具设计大典(第2卷). 江西科学技术出版社, 20033. 付宏生. 塑料成型工艺与注塑模具. 化学工业出版社, 20074. 屈华昌. 塑料成型工艺与注塑模具. 机构工业出版社, 20075. 李德群. 中国模具工程大典. 电子工业出版社, 20076. 刘际泽. 塑料制品与模具设计题案. 中国轻工业出版社, 20017. 白柳. 塑料模具典型结构设计实例. 化学工业出版社, 20088. 唐志玉. 塑料模具技术手册. 机械工业出版社, 1997哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要本文是对塑料顶盖注射模具的设计，首先对塑件的成型收缩、流动性、结晶性，塑件的脱模斜度、壁厚、圆角进行了分析，接着对模具总体方案及零部件进行了设计，确定本次设计采用双分型面轮辐式浇口，顶盖的侧孔采用斜销与斜滑块成型，最后根据塑件体积选择注射机并对注射量、锁模力、注射压力、模具厚度和闭合高度进行了校核，确定注射机选择合理。此次设计模具结构合理，能够顺利成型顶盖，充分保证了其质量精度。关键词塑料顶盖注射模具；双分型面；侧抽芯机构AbstractThis article is a cap of plastic injection mold design, plastic parts molding first contraction, mobility, crystalline, plastic parts mold release slope, wall thickness, rounded analyzed, then the overall program and parts of the mold was designed to determine the design of this dual-parting-surface Spoke gate, cover the side hole using oblique and oblique slider pin molding, the final volume of options under the plastic injection machine and injection volume, clamping force, injection pressure, mold thickness and a high degree of closure was checking to determine the injection machine choose the right. The design of mold structure is reasonable, forming a smooth roof, fully ensure the accuracy of its quality.Keywords Plastic cap injection mold; pairs of sub-type surface; side pulling mechanism不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 模具技术的发展11.1.1 模具在国民经济中的地位11.1.2 各种模具的分类和占有量21.1.3 我国模具工业的现状41.1.4 我国模具技术的现状及发展趋势51.1.5 国外模具工业的发展情况61.2 课题研究的目的意义及主要内容61.2.1 课题研究的目的及意义61.2.2 研究的主要内容7第2章 塑件成型工艺分析82.1 塑料的成型收缩82.2 塑料的流动性92.3 塑料的结晶性92.4 塑件材料分析102.5 本章小节10第3章 塑件结构设计113.1 脱模斜度113.2 壁厚123.3 圆角123.4 本章小节13第4章 模具设计144.1 型腔数目的确定与布置144.2 分型面的设计154.3 浇注系统的设计164.3.1 主流道的设计164.3.2 分流道的设计174.3.3 浇口的设计184.4 顶出及导向机构的设计214.4.1 顶出机构的设计214.4.2 导向机构的设计214.5 侧向抽芯机构的设计234.6 成型零部件的设计254.6.1 影响塑件尺寸精度的因素254.6.2 成型零部件工作尺寸的计算264.7 本章小节28第5章 注射机的选择与校核295.1 注射机概述295.2 注射成型原理及其工艺过程305.3 注射机主要参数305.4 注射机的选择315.5 模架的选择325.6 注射机相关工艺参数的校核335.6.1 注射量的校核335.6.2 锁模力与注射压力校核335.6.3 模具厚度与闭合高度校核345.7 本章小节34第6章 模具总体结构方案35结论37致谢38参考文献39千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- IV -第1章 绪论1.1 模具技术的发展1.1.1 模具在国民经济中的地位模具是工业生产的基础工艺装备2。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。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、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如：形状误差小于0.10.3m的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。在1998年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998年11月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口近10亿美元的模具。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。1.1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模、锻摸、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、橡胶模、陶瓷模等1。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。1冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模、冲孔模、切口模、切边模、弯曲模、卷边模、拉深模、校平模、翻孔模、翻边模、缩口模、压印模、胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模、复合模、连续模。2锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型的所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模、螺旋压力机锻模、热模锻压力锻模、平锻机用锻模、水压机用锻模、高速锤用锻模、摆动碾压机用锻模、辊锻机用锻模、楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具、挤压模具、精锻模具、等温模具、超塑性模具等。3塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模、挤塑模、注射模、此外还有挤出成型模、泡沫塑料的发泡成型模、低发泡注射成型模、吹塑模等。4压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。5粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模、精整模、复压模、热压模、粉浆浇注模、松装烧结模等。塑料模具按照塑料制品成型方法分类：1注射成型模具：主要用于成型热塑性塑料也能成型热固性塑料。塑料注射成型制品约占塑料总产量的50%。2挤出成型模具：是用来成型生产连续形状的塑料产品的一类模具，又叫挤出成型机头，广泛用于管材、棒材、板材、薄膜、电线电缆包覆层、异型材等的加工。塑料挤出成型制品约占塑料总产量的30%。3中空成型模具：熔融状态的塑料在闭合的模具内被压缩空气吹胀，冷却后获得中空的制件。常用于聚乙烯和聚氯乙烯的成型。4压缩成型主要用于热固性塑料。5压注成型也是热固性塑料成型的主要方法之一。塑料模具按加料室的形式分类：1敞开式模具：没有单独的加料室，合并在型腔中，压塑时塑料自由向外溢出。这种模具只能用来加工形状简单并且质量要求高的塑料制品。2半封闭式模具：在型腔上方设有加料室，压塑时余料形成飞边。这中模具可制造形状比较复杂的塑料制品，制品致密度较高。3封闭式模具：加料室是型腔的延续部分。压塑时压机的压力全部作用在塑料制品上。制品组织致密，形成垂直飞边，容易清除，适用于形状较复杂的塑料制品。按模具的分型面分类：1垂直分型模具：模具的分型面平行于压机的工作压力方向。2水平分型模具：模具的分型面垂直于压机的工作压力方向。按模具的分型面数分类：1两板模具是注塑模中最简单的一种。它以分型面为界面将整个模具分为动模和定模。一部分型腔在动模,另一部分型腔在定模。主流道在定模,分流道开设在分型面上，开模后，制品和流道留在动模，动模部分设有顶出系统。2三板模具又称细水口模。有两个分型面将模具分成三部分，比两板增加了浇口板，适用于制品的四周不准有浇口痕迹的场合，这种模具分成采用点浇口，所以叫细水口模，这种模具结构相应复杂些。1.1.3 我国模具工业的现状我国模具工业近年来发展很快，据不完全统计，2006年我国模具生产厂点约有3万家左右，从业人员约100多万人，近年来，模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，增长在20%以上2。2006年模具销售额为720亿元。2006年进口模具20.47亿美元，与上年基本持平，比2005年减少1.03%：出口总量为10.41亿美元，比2005年增长41.06%，出口首次突破10亿美元。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区（模具规模已占全国总量的70%左右）发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。2006年模具进口按地区分，进口最多的是江苏，其次为广东，上海和天津，都超过了2亿美元。江苏进口量3.92亿美元，占总进口比例为19.15%，上海进口量2.52亿美元，占总进口比例为12.35%，长三角地区的江苏。上海、浙江、山东进口量就有8.51亿美元，占总进口比例为41.58%。2006年在模具出口最多的10个省市中，广东、天津、浙江、江苏、上海、山东、福建、辽宁、北京、安徽。浙江、江苏、上海、山东、安徽分居第三位，四位、五位、六位、十位。模具行业结构调整和体制改革步伐加快，我国模具制造水平有了很大的提高，模具的CADCAM已很普遍，CAECAPP也在积极推广。如今我国生产的模具精度已达到微米级，与20年前相比，模具寿命提高了几十倍，模具生产周期缩短了约3/4，模具的标准件使用覆盖率从几乎是零，达到45%左右。我国模具总量虽然已位居日、美之后，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，与英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等也有差距。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品，塑料模和压铸模比例增大，专业模具厂数量增加，能力提高较快，“三资”及私营企业发展迅速，国企股份制改造步伐加快等。1.1.4 我国模具技术的现状及发展趋势我国模具工业起步晚，底子薄，虽然我国模具技术已得到较大的发展，但仍不能满足国民经济高速发展的需要，还需要花费大量资金向国外进口一些模具，与工业发达国家相比有很大的差距，主要表现在：1）专业化和标准化程度低。目前专业化程度不到10%，而标准化程度也只有20%。2）模具品种少，效率低，经济效益也差。3）制造周期长，模具精度不高，制造技术较落后。4）模具寿命短，新材料使用量不到10%。5）力量分散，管理落后3。根据我国模具技术的发展现状及存在的问题，今后应朝着如下几个方面发展：1)开发、发展精密、大型、长寿合模具，以满足国内市场的需要。2)加速模具标准化和商品化，以提高模具质量，缩短模具制造周期。3)大力开发推广应用CAD/CAM技术，提高模具制造过程自动化程度。4)积极开发模具新品种、新工艺、新技术和新材料。5)发展模具加工成套设备，以满足高速发展的模具工业需要。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达5070%。随着中国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。据了解，制造一款普通轿车约需200多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具仅约50%能够满足。而塑料建材大量替代传统材料也成为所趋，预计2010年全国塑料门窗和塑管普及率将达到30%50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，这些都会大大增加对模具的需求。 我国塑料模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10年前，精密塑料模具的精度一般为5m，现在已达23m。不久，1m精度的模具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在1m以下，这就要求发展超精加工。随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。国内热流道模具也已经生产，有些企业已达30左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具将随之发展。1.1.5 国外模具工业的发展情况在产品类别上，2002年日本偏重生产冲压模及塑料模，两者产值合计比重高达八成，南韩则以其它模具产值比重最大，占总产值四成七。在应用市场方面，日本、韩国、美国与德国以汽车模具为最大宗产品 依照2002年各国出入超状况来看，日本、南韩及德国的模具属强/准出超品，美国的模具则因国内需求市场大，本国厂商无法完整供应，须藉进口模具以满足下游市场的产品制造，因此属强/准入超品。由2002年各国主要进出口国别分析，与地域分布有极大的关联性，进出口地区多属邻近国家，而日本较特别的是出口地区以美国为主. 在各国工资方面，根据美国国贸局2002年所作模具产业白皮书的调查结果，以德国时薪最高，技术人员时薪水准为13.28美元，设计人员则为91.26美元，日本与美国则介于中间.技术先进国家如日本、美国、德国等，对于高精度与复合性模具开发，不论在设计能力或制造技术上，均有领先的地位，同时也拥有训练精良的技术研发人才。其中，日本模具厂商在技术上较重视抛光与研磨加工制程，德国模具厂商则由提高机械加工与放电加工的精度与效率着手，以降低手工加工的时间。在市场规模上，不论产值或国内需求以日本衰退最为明显。在营运成本上，常面临高工资、高福利的问题，因此下游产业或模具厂商逐渐将生产据点移往邻近的新兴工业国或技术后进国家，以降低劳工成本，增强价格竞争力，但是这样的趋势往往会造成技术无形中外流的疑虑，使得本身更须投入大笔研发费用，以加速提升加工技术与高速机械性能，拉大彼此间的差异。1.2 课题研究的目的意义及主要内容1.2.1 课题研究的目的及意义1课题研究的目的在实际的生产当中，塑料模具的应用较为广泛，通过本次毕业设计，全面系统地掌握塑料模具设计的一般方法和典型零件的加工工艺的编制。对于较为复杂的注塑零件，能够正确合理地确定模具结构型式以及侧向抽芯结构设计。2课题研究的意义 掌握计算机辅助设计软件在模具设计中的应用。1.2.2 研究的主要内容1塑件成型工艺分析塑料的成型收缩塑料的流动性塑料的结晶性塑料的其他工艺性能2塑件结构设计脱模斜度壁厚圆角3模具设计型腔数量确定与配置分型面设计浇注系统设计（主流道、分流道、浇口形状）顶出及导向机构的设计侧向抽芯机构设计成型零部件设计 4注射机的选择与校核第2章 塑件成型工艺分析2.1 塑料的成型收缩塑料制件从模具中取出发生尺寸收缩的特性称为塑料的收缩性4。塑料制件的收缩不仅与塑料本身的热胀冷缩性质有关，还与模具结构及成型工艺条件等因素有关，故将塑料制件的收缩统称为成型收缩。1塑料的成型收缩和计算收缩率 （1-1）式中 a成型温度时制件尺寸； b常温时制件的尺寸； 塑料制件的实际收缩率。由于成型温度下的制件尺寸无法测量，因此常采用常温时的型腔尺寸取代，故有（1-2）式中 c常温时型腔尺寸； 塑料制件的计算收缩率。当为已知时，可用来计算型腔尺寸, 即c =b (1+) 。2影响塑件收缩率的因素：塑料的品种：不同品种的塑料其收缩率不同； 制品特征：同一制件不同部位的收缩率也经常不同；成型条件：不同批次的同一品种塑料收缩率不同；模具结构：不同的模具结构,特别是不同的浇口尺寸和位置，其收缩率不同。塑料经浇口充填型腔时,在塑料的流动方向与垂直方向上的收缩不尽相同,应考虑收缩的方向性。3塑料收缩率的选择原则：收缩率范围较小的塑料品种 可按收缩率的范围取中间值，此值称为平均收缩率。收缩率范围较大的塑料品种 应根据制件的壁厚、形状确定收缩率。对于厚壁者取上限(大值)；对于壁薄者取下限(小值)。具体值按表2-1收缩率范围较大的塑料收缩率确定。表2-1 收缩率范围较大的塑料收缩率/%塑料名称塑料制品壁厚/mm高度方向为水平方向的%123456788尼龙10100.5-11.8-22.5-4701.1-1.32-2.51.4-1.6聚丙烯1-22-2.52.5-3120-140低压聚乙烯1.5-22.5-3110-1502-2.5聚甲醛1-1.51.5-22-2.6105-120本设计LDPE收缩率取2.2%。2.2 塑料的流动性塑料的流动性是衡量塑料成型加工难易的一项指标5。塑料的流动性不仅与成型条件，而且还与聚合物的性质有关。相对分子质量小、熔融指数高、表观黏度小的塑料，其流动性好。1常用热塑性塑料的流动性流动性好: 尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素；流动性一般: ABS、有机玻璃、聚甲醛；流动性差: 聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚(PPO)、聚砜(PSF)；2塑料的流动性与成型工艺条件的关系：熔体成型温度高,流动性好；注射压力大，流动性好；模具结构合理，流动性好。2.3 塑料的结晶性1塑料的结晶性通常把结晶度大于30的塑料称为结晶型塑料,热塑性塑料多为结晶型塑料,其大分子排列整齐而有规律，能形成结晶体, 其力学性能如强度、刚性和韧性都较好，耐热及耐介质性较好。2结晶型塑料的注射成型特点结晶型塑料软化时耗热量多 结晶型塑料必须加热至熔点温度以上才能达到软化状态。结晶型塑料冷却时间较长 制件在模内冷却时，结晶型塑料要比无定形塑料放出更多的热量，需要较长的冷却时间,应严格控制模具温度。结晶型塑料成型收缩率大 结晶型塑料固态密度与熔融时的密度相差较大，因此结晶型塑料的成型收缩率大，达到0.53.0，而无定形塑料的成型收缩率一般为0.4 0.6。结晶型塑件成型内应力大 结晶型塑料脱模后制品内未结晶的分子有继续结晶的倾向，内应力大,易使制品变形和翘曲。2.4 塑件材料分析材料：聚乙烯材质：无色无味，无毒，透明性能:1）结晶型塑料，吸湿性小；2）流动性极好，溢边值0.02mm左右，流动性对压力变化敏感；3）可能发生熔融破裂，与有机熔剂接触可能发生开裂；4）加热时间过长则发生分解、烧焦；5）冷却速度慢，因此必须充分冷却，宜设置冷料穴，模具应有冷却系统；6）收缩率范围大，收缩值大，取向性明显，易变形，翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温，保持冷却均匀、稳定；7）宜高压低温注射，料温均匀，填充速度应快，保压充分；8）不宜用直接进料口，否则易增大内应力或产生收缩不均，取向明显，变形增大，应注意选择进料口位置与数量，防止产生缩孔、翘曲变形；9）质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模4。2.5 本章小节通过对LDPE成型收缩，流动性和结晶性的分析，对LDPE的成型性能有了一定了解，为后面确定成型工艺和选择设备提供理论依据。第3章 塑件结构设计3.1 脱模斜度由于塑料冷却后产生收缩，会包在凸模或型芯上，或由于粘附作用，塑件紧贴在凹模型腔内。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等，在设计时塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度，如图3-1所示。图3-1 塑件的脱模斜度塑件脱模斜度的设计原则：硬质塑料比软质塑料脱模斜度大；形状较复杂或成型孔较多的塑件取较大的脱模斜度；塑件高度较大、孔较深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加、内孔包紧型芯的力大，脱模斜度也应取大些。表3-1列出了若干塑件的脱模斜度，可供设计时参考。制件材料聚酰胺聚乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯聚碳酸酯ABS脱模斜度凹模20-4020-4535-13035-13035-140-120凸模25-4025-4530-130-130-5035-1表3-1 塑件常用脱模斜度本设计LDPE凹模和凸模的脱模斜度都取30。3.2 壁厚塑件应有一定的厚度才能满足使用时的强度和刚度要求，而且壁厚在脱模时还需承受脱模推力。壁厚应设计合理，壁厚设计原则: 壁太薄熔料充满型腔时的流动阻力大，会出现缺料现象； 壁太厚塑料件内部会产生气泡，外部易产生凹陷等陷，同时增加了成本；壁厚不均将造成收缩不一致，导致塑件变形或翘曲，在可能的条件下应使壁厚尽量均匀一致;件的壁厚一般为14 mm，大型塑件的壁可达8 mm。表3-2为热塑性塑件壁厚参考值，供设计参考。表3-2热塑性塑件壁厚参考值塑料名称最小壁厚小型塑件推荐壁厚一般塑件推荐壁厚大型塑件推荐壁厚ABS4.0-6.5聚乙烯2.4-3.2聚氯乙烯3.2-5.8聚丙烯0.851.451.82.4-3.2聚甲醛3.2-5.4聚碳酸酯0.9-4.5聚酰胺0.450.751.62.4-3.2聚苯醚1.21.752.53.5-6.4氯化聚醚0.851.351.82.5-3.43.3 圆角除使用要求必需采用尖角之外，多数塑件所有内外表面转弯处都应尽可能采用圆角过渡。1过渡圆角的作用：减少塑件的应力集中,使塑件更美观； 提高塑件强度，改善熔融塑料在型腔中的流动性能；使模具型腔不易产生内应力和变形。2圆角半径的确定：圆角半径与塑件壁厚关系 圆角半径的大小主要取决于塑件的壁厚，如图形3-2所示，其尺寸可供设计时参考。图3-2 塑件的圆角半径图3-3表示内圆角Rt 与应力集中系数间的关系 R/t图3-3 内圆角、壁厚比对应力集中的影响由图可见，将Rt 控制在1/43/4的范围内较为合理。3.4 本章小节本章主要分析了塑料制件的结构设计，其中包括脱模斜度、壁厚和圆角，通过对以上分析得知制件结构设计合理。第4章 模具设计4.1 型腔数目的确定与布置确定型腔数量的方法有多种，如根据锁模力、最大注射量、制品的精度要求、模具成本等确定型腔数量。1根据制品的精度要求确定型腔数量：对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，型腔数取4-6个。 塑料制件为一般精度（4-5级），塑料制件重量为12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个。当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。7-9级精度的塑料制件，最多型腔数比4-5级精度的塑料增多至50%。2根据注射机最大注射量确定型腔数量n：一般注射量不应超过注射机最大注射量的80%，即 （4-1）式中 ()注射机最大注射量，cm3或g； 成型塑件及浇注系统所需塑料重量，g； ()浇注系统凝料量，cm3或g； ()单个塑件的容积或质量，cm3或g； 塑件及浇注系统所需塑料容积，cm3。型腔的配置决定了模具结构总体方案的设计。一旦型腔布置完成，浇注系统走向和类型便确定。冷却系统和脱模机构在配置型腔时也必须统筹考虑。若冷却通道布置与推杆孔、螺孔发生冲突时要在型腔配置中进行协调。当型腔、浇注系统、冷却系统、脱模机构的初步位置确定后，模板的外形尺寸也基本确定。在此基础上可以选择合适的标准模架。图4-1 型腔分配图根据设计任务书，塑件产量为大批量生产，如采用一模一件的型腔结构是不合理的，这样不仅效率太低，还造成注射机及能源浪费。此设计采用一模两件的型腔结构。如图4-1所示。4.2 分型面的设计模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面通称为分型面。模具设计时应根据制品的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出方式、排气方式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。选择分型面总的原则:保证塑件质量；便于制品脱模；简化模具结构。（1）为便于脱模，开模时制件尽可能留在动模，塑件留在动模,便于利用注射机锁模机构中的顶出装置带动塑件脱模机构工作； （2）塑件上侧凹或侧孔优先选择在动模内成型，选择分型面时应尽可能将侧型芯设在动模内，以避免在定模内抽芯。 此设计为双分型面注射模，开模时定模板与中间板在弹簧的作用下分开取出浇注系统的凝料，中间板与动模板分开，推杆推出塑件。I-I分型面用于取出浇注系统凝料，II-II分型面用于取出塑件，如图4-2所示。图4-2 分型面4.3 浇注系统的设计塑料熔体从注射模主流道的始端到型腔之间的进料通道称为浇注系统。浇注系统分类：普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，此设计采用普通流道浇注系统。浇注系统的作用：使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳而顺利的充模、压实和保压。注射机普通流道浇注系统组成:主流道、分流道、浇口、冷料穴。4.3.1 主流道的设计在卧式注射机用的模具中，主流道垂直于分型机，其几何形状如图4-3所示。其设计要点如下：1 流道为圆锥形，锥角a=24；（流动性较差的塑料取a=36）。内壁表面粗糙度一般为Ra=0.63 m。主流道与喷嘴对接处应制成半球形凹坑主流道应与喷嘴紧密对接，配合尺寸为半径：R2= R1+(12)mm；小端直径：d1=d2+(0.51)mm；凹坑深：h=35mm 。主流道应尽量缩短为减少压力损失和流道料,L60mm。本设计取R2=15+2=17mm, d1=4mm, h=4mm, L=23mm。图4-3 主流道形状与注射机喷嘴之间的配合关系4.3.2 分流道的设计设计要求：尽量减小流道内的压力损失；尽可能避免熔体温度降低；尽量减小流道的容积。分流道截面形状设计原则：减少流道内的压力损失要求流道的截面积大；减少传热损失希望流道的表面积小。 1.分流道的截面形状 常用的流道截面形状有圆形、半圆、正方形、梯形、U形和六角形等。此设计采用半圆和圆形。2.分流道的尺寸根据不同品种塑料的流动性，估计分流道的直径，常用塑料分流道直径如表4-1所示。表4-1 常用塑料的分流道直径塑料品种分流道直径/mm塑料品种分流道直径/mmABS4.89.5聚丙烯4.89.5聚甲醛3.29.5聚乙烯1.69.5丙烯酸酯8.09.5聚苯醚6.49.5AS8.012.7聚苯乙烯3.29.5尼龙-61.69.5聚氯乙烯3.29.5聚碳酸酯4.89.5 塑料流动性很好（如PE和PA），分流道很短时：分流道直径可小到2 mm左右；流动性差的塑料（如丙烯酸类）：分流道直径约10 mm；多数塑料的分流道直径：4.88mm左右。 考虑到LDPE流动性较好，故取分流道直径为4mm。3分流道表面粗糙度 表面不要求太光滑，表面粗糙度通常取Ra=1.252.5 m,可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料很快冷却固定，形成绝热层，起保温作用； 表壁不得凹凸不平，以免影响分型和脱模。4.3.3 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道。浇口形状、尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响很大。塑件上的缩孔、缺料、熔接痕、热分解和翘曲等往往是由于浇口设计不合理而产生的。1.浇口的作用：调节控制料流速度、补料时间及防止倒流。2.浇口设计原则：设计要求：要求增大料流速度，实现快速冷却和封闭浇口；便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹。设计原则：截面小；长度短。3浇口尺寸及位置选择应避免熔体破裂产生喷射和蠕动 当浇口截面尺寸较小，并正对宽度和厚度较大的型腔时：高速熔体流经该浇口，会产生喷射和蠕动等熔体破裂现象。应加大浇口截面尺寸，改换浇口位置并采用冲击型浇口。如浇口正对型腔壁或粗大的型芯，当高速料流进入型腔时，会直接冲击型腔壁或型芯，可降低流速，改变流向，使熔料均匀填充型腔。 应有利于流动、排气和补料 有利于填充流动 浇口位置选择在薄壁处，塑件收缩严重，会出现凹痕；浇口改在塑件厚壁处有利于流动。 有利于排气 浇口位置应有利于排气，当进入型腔的塑料熔体封闭排气系统，会使型腔内气体不能顺利排出，影响塑件成型质量。应使塑料流程最短 在保证良好充填条件的前提下，应使流程最短，料流变向最少，以减少流动能量的损失。有利于减少熔接痕和增加熔接强度 在流程不太长且无特殊需要时，最好不设多个浇口否则将产生熔接痕。 对于底面积大而浅的壳体塑件应采用多点进料，以减小内应力和翘曲变形。 采用轮辐式浇口时，可在熔接处外侧开冷料穴使前锋料溢至冷料穴中，增加熔接强度，且消除熔接痕。 浇口应开设在不影响塑件外观的部位 尽量浇口开设在塑件的边缘、底部和内侧。 4.浇口的类型.直接浇口优点：由主流道直接进料，熔体流动性良好,注射压力损失小，成型容易。 缺点:浇口大,固化慢,容易延长成型周期，残余应力较大，浇口处易产生裂纹；浇口凝料切除后塑件上疤痕较大。 适用制件：大型或深度较深塑料制件的成型。 适用塑料：HPVC，PE，PP，PC，PS，PA，POM， ABS，PMMA 。.矩形侧浇口 优点：截面形状简单、易于加工、便于试模后修正。 缺点：制品外表面留有浇口痕迹。 适用塑料：HPVC，PE，PP，PC，PA，POM，ABS，PMMA。.扇形浇口 优点：熔体流动性良好,可均匀充填型腔。 缺点：浇口加工困难 。 适用制品：薄壁大型平板或面积较大的制品。 适用塑料：PP，POM，ABS。.膜状浇口 优点：流动性好，可均匀充填型腔；圆形制件成型精度高，防止制品变形。 适用制品：圆盘、圆筒形(齿轮等)或大型薄板塑件。 适用塑料： PP，POM，ABS。 .潜伏浇口 优点：浇口位置一般选在制件侧面较隐蔽处，不影响塑件美观。.点浇口 优点：浇口位置灵活，浇口附近变形小;多腔成型容易平衡浇注系统。 缺点：浇口截面积小,流动阻力大,须提高注射压力,模具费用较高。 适用塑料：成型流动性能好的热塑性塑料，如 PE，PP，PC，PS，PA，POM，ABS。 适用制品:投影面积大或易变形塑件的注射成型;大制品多浇口成型、一次多件成型。 图4-4轮辐式浇口图.轮辐浇口 缺点：增加了熔接缝，影响塑件强度。 适用于圆筒形塑件的成型。综合各种浇口的优缺点考虑到顶盖表面质量要求较高，故采用轮辐浇口，如图4-4所示。4.4 顶出及导向机构的设计4.4.1 顶出机构的设计此塑料顶盖为圆桶形，最好用推板或者推盘脱模，但考虑其结构，这两个都不可行，故采用两根推杆脱模13。其结构如图4-5所示。图4-5 推杆4.4.2 导向机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之准确对合，起定位和导向作用。导柱导向机构是利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。1.导柱设计此次设计采用带头导柱，它带有轴向定位台阶，固定段与导向段具有同一公称尺寸，不同公称带的导柱13。它适用于简单模具和小批量生产。其结构如图4-6所示。图4-6 导柱2.导套设计导套是安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件13。导套的结构形式有两种，一种是不带轴向定位台阶的导套，称为直导套，另一种是带有轴向定位台阶的导套。称为带头导套。此次设计采用带头导套。其结构如图4-7所示。图4-7导套4.5 侧向抽芯机构的设计斜销侧向分型与抽芯机构的基本结构如图4-8所示，具有结构简单、制造方便、工作可靠等特点1。一、斜销侧抽芯工作原理 依靠斜销滑块抽芯，限位挡块定位，楔紧块锁紧。图4-8 侧向分型与抽芯机构1-限位挡块 2-螺钉 3-侧滑块 4-楔紧块 5-斜销斜销抽芯 斜销5固定在定模板上，侧型芯与侧滑块设计成一体。开模时，开模力通过斜销迫使滑块在动模板的导滑槽内向外移动，完成抽芯动作。限位挡块定位 为了保证合模时斜销能准确地进入滑块的斜孔中，以便使滑块复位，机构上设有定位装置，依靠螺钉和弹簧的张力，使滑块退出后紧靠在限位挡块上定位。 楔紧块锁紧 成型时侧型芯将受到成型压力的作用，使滑块受到侧向力，故机构上应设有楔紧块，保证滑块在成型时定位可靠。 二、斜销侧向分型与抽芯机构主要参数.抽芯距S型芯从成型位置抽拔到不防碍塑件脱模的位置所移动的距离S 称为抽芯距。一般抽芯距等于侧孔或侧凹深度S0加上23mm的余量，即S= S0+（23）mm （4-2）.斜销的倾角 斜销的倾角是决定斜销抽芯机构工作效果的一个重要参数。不仅决定了开模行程H 和斜销长度L ，而且对斜销的受力状况有重要影响。 倾角与开模行程H 和斜销长度L的关系如图4-9所示， 开模行程H与斜销的倾角关系H=S/tg （4-3）图4-9 斜销开模图 斜销有效工作长度L与倾角的关系L=S/Sin （4-4）当抽芯距S一定，由上两式可见：随倾角增大，为完成抽芯所需的开模行程H及斜销有效工作长度L均可减小，有利于减小模具的尺寸。三、滑块、斜销受力分析抽芯时滑块在斜销作用下沿导滑槽运动，在忽略摩擦阻力的情况下，滑块将受抽芯阻力Fc、开模阻力Fk，以及斜销作用于滑块的正压力F 等三个力的作用。销所受的弯曲力FF =Fc/cos （4-5）抽芯时的开模阻力Fk Fk=Fctan （4-6）由此二式可知，当倾角增大时，斜销所受的弯曲力F和开模阻力Fk均增大，使斜销受力情况变差。斜销倾角大小应从抽芯距、开模行程和斜销受力等几个方面综合考虑。生产中，一般取 =1520，不宜超过25。四.斜销的直径抽芯时，斜销受弯矩M的作用 M=FL （4-7） 式中 L斜销有效工作长度； F斜销所受的弯曲力。 由材料力学可知斜销的弯曲应力为 w=M/ Ww （4-8）式中 W斜销的抗弯截面系数； w斜销材料的弯曲许用应力。得斜销的直径（4-9）代入数据得d=13.8mm,取标准值d=16mm。4.6 成型零部件的设计4.6.1 影响塑件尺寸精度的因素1成型零部件的制造误差(z)成型零部件制造误差包括成型零部件的加工误差和装配误差。设计时一般应将成型零件的制造公差控制在塑件相应公差的13左右。2成型零部件的磨损(c)塑料熔体在型腔中的流动以及脱模时塑件与型腔的摩擦是成型零部件磨损主要原因。磨损量大小与塑料品种、成型零部件的抗磨性能等有关。设计时应根据塑料品种、成型零部件材料、热处理及型腔表面状态和模具要求的使用期限来确定最大磨损量。中、小型塑件: 磨损量一般取16塑件公差;大型塑件: 小于16塑件公差。3塑料的成型收缩(s)塑料的成型收缩与制品结构、工艺条件等有关，如原料的预热与干燥程度、成型温度和压力波动、模具结构、塑件结构尺寸、不同的生产厂家、生产批号的变化都将造成收缩率的波动。4.配合间隙引起的误差(j )为保证塑件精度必须使上述各因素所造成的误差的总和小于塑件的公差值，即 z+c+ s+j （4-10）式中 z 成型零部件制造误差； c 成型零部件的磨损量； s 塑料的收缩率波动引起的塑件尺寸变化值； j 由于配合间隙引起塑件尺寸误差； 塑件的公差。4.6.2 成型零部件工作尺寸的计算1. 凹模尺寸计算径向尺寸： （4-11）深度尺寸： （4-12）2.凸模尺寸计算径向尺寸： （4-13）深度尺寸： （4-14）其结构和尺寸如图4-10所示。图4-10 型芯式中 塑件的允许公差； 塑料的平均收缩率，取=0.022； z成型零件制造公差； 修正系数，一般中小型塑件取为3/4； 修正系数，一般精度较小型塑件取2/3； 塑件外型尺寸； 塑件高度基本尺寸； 塑件内形基本尺寸； 塑件孔深基本尺寸。4.7 本章小节模具的设计是注塑模具设计的核心部分，所以本章对浇注系统设计、分型面设计、导向机构设计（导柱、导套）、脱模机构设计、侧向分型与抽芯机构设计和成型零部件等做了详细的介绍，包括原理、结构图以及计算公式。第5章 注射机的选择与校核5.1 注射机概述注射机为塑料注射成型所用的主要设备,按其外形可分为立式、卧式、直角式13。1.立式注射机立式注射机的注射装置和定模板设置在设备上部，而锁模装置、动摸板、推出机构均设置在设备的下部。立式注射机的优点是设备占地面积小，模具拆装方便，安装嵌件和活动型芯简便可靠；缺点是不容易自动操作，只适用小注射量的场合，一般注射量为1060g。2.卧式注射机卧式注射机的注射装置和定模板在设备一侧，而锁模装置、动模板、推出机构均设置在另一侧。这是注射机最普通、最主要的形式。卧式注射机的主要优点是机体较矮，容易操作加料，制件推出后能自动落下，便于实现自动化操作，缺点是设备占地面积大，模具安装比较麻烦。3.直角式注射机这种注射机的注射装置为立式布置，锁模、顶出机构以及动摸板、定模板按卧式排列，两者互为直角。直角式注射机适用于中心部分不允许留有浇口痕迹的塑件，缺点是加料比较困难，嵌件或活动型芯安放不便，只适用于小注射量的场合，注射量一般为2045g。根据注射机的工作过程，一般可将注射机分为以下几个部分。4.注射装置注射装置的主要作用是使固态的塑料颗粒均匀地塑化呈熔融状态，并以足够的压力和速度将塑料熔体注入到闭合的型腔中。注射装置包括料斗、料筒、加热器、计量装置、螺杆及驱动装置、喷嘴等部件。5.锁模装置锁模装置的作用有三点，第一是实现模具的开闭动作，第二是在成型时提供足够的夹紧力使模具锁紧，第三是开模是推出模内制件。锁模装置可以是机械式，也可以是液压式或者液压机械联合作用方式。推出机构也有机械式推出和液压式推出两种，液压式推出既有单点推出，也有多点推出。6.液压传动和电器控制液压传动和电器控制是系统是保证注射成型按照预定的工艺要求（压力、速度、时间、温度）和动作程序准确进行而设置的。液压传动系统是注射机的动力系统，而电器控制系统则是控制各个动力液压缸完成开启、闭合和注射、推出等动作的系统。5.2 注射成型原理及其工艺过程塑料成型的基本原理就是利用塑料的可挤压性和可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机料斗送入高温的机筒加热熔融塑化，使之成为黏流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。注射成型工艺过程如图5-1所示。图5-1 注射成型生产工艺过程循环5.3 注射机主要参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度等。这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据。(1)公称注塑量 指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。(2)注射压力 为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.(3)注射速率 为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率。(4)塑化能力 单位时间内所能塑化的物料量。塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。(5)锁模力 注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。(6)合模装置的基本尺寸 包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等。这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。(7)开合模速度 为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停。(8)空循环时间 在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间。5.4 注射机的选择注射机是根据塑件的体积来选择，塑件三维造型如图5-2所示。图5-2 零件图塑件体积为V1=66.67cm3,浇注系统体积V2=26.67cm3,故注射机理论注射容量为，故选用SZ200/1000。其各项参数如下：理论注射容量/cm 210螺杆（柱塞）直径/mm 42注射压力/MPa 150注射速率/（g/s） 110塑化能力/（g/s） 14螺杆转速/(r/min) 10250锁模力/kn 1000拉杆内间距/mm
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