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塑料
三通
注射
模具设计
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塑料三通注射模具设计
68页-32000字数+说明书+开题报告+8张CAD图纸
三维塑料三通模具开模状态图.dwg
三通注射模装配图.dwg
中期报告.doc
型腔.dwg
塑料三通.dwg
塑料三通注射模具设计开题报告.doc
塑料三通注射模具设计论文.doc
定模板.dwg
滑块.dwg
滑块镶件1.dwg
滑块镶件2.dwg
目录
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 模具工业在国民经济中的地位1
1.2 各种模具的分类和占有量2
1.3 我国模具工业的现状2
1.4 世界五大塑料生产国的产能状况4
1.5 我国模具技术的现状及发展趋势7
1.6 毕业设计的主要研究目标及内容8
1.6.1设计目标8
1.6.2设计内容8
1.7 本章小结9
第2章 注塑件的工艺性10
2.1 塑件材料工艺性分析10
2.1.1材料基本特征11
2.1.2材料主要用途13
2.1.3材料成型特点16
2.2 塑料制品的工艺性分析17
2.2.1收缩性17
2.2.1.1模具结构设计对塑件收缩的影响17
2.2.1.2塑件结构设计对塑件收缩的影响18
2.2.2脱模斜度19
2.2.3壁厚19
2.2.4侧孔20
2.2.5圆角20
2.2.6塑件的尺寸精度及表面质量20
2.2.6.1尺寸精度20
2.2.6.2塑件的表面质量21
2.3 成型周期21
2.4 本章小结22
第3章 注塑成型的准备23
3.1 注塑成型工艺简介23
3.2 注塑成型工艺条件23
3.3 注塑机的选择25
3.3.1注塑机简介25
3.3.2注射机基本参数27
3.3.3选择注塑机28
3.4 注射机的校核28
3.4.1最大注射量的校核28
3.4.2锁模力的校核29
3.4.3塑化能力的校核29
3.5 安装部分的尺寸校核29
3.5.1模具安装尺寸校核29
3.5.1.1定位圈尺寸校核30
3.5.1.2模具的长度与宽度校核30
3.5.1.3模具厚度校核30
3.5.1.4喷嘴尺寸校核30
3.6 开模行程校核31
3.7 本章小结31
第4章 模具设计32
4.1 分型面的确定32
4.2 型腔数目的确定33
4.3 浇口确定33
4.4 模具材料的选择34
4.4.1模具满足工作条件要求34
4.4.2模具满足工艺性能要求35
4.4.3模具满足经济性要求36
4.5 浇注系统设计36
4.5.1主流道36
4.5.2分流道37
4.5.3冷料穴38
4.5.4浇口38
4.6 模架的确定40
4.6.1 模架的选用40
4.7 导向与定位机构42
4.7.1导向机构的设计42
4.8 顶出系统设计43
4.8.1 脱模力的计算44
4.8.2推杆脱模机构45
4.8.3推板厚度的确定47
4.9 侧抽芯机构47
4.9.1抽芯距的计算48
4.9.2斜导柱所受弯曲力的计算48
4.9.3斜导柱长度的计算49
4.10 锁紧机构50
4.10.1锁紧机构设计50
4.10.2锁紧机构的结构形式51
4.11 排气设计51
4.11.1排气部位的选择51
4.11.2排气的方式51
4.11.3排气槽设计要点52
4.12 温度调节系统设计52
4.12.1 温度调节对塑件质量的影响52
4.12.2 温度调节与生产效率的关系52
4.12.3 冷却系统设计53
4.13 本章小结54
第5章 模具主要零件的计算55
5.1 型腔和型芯的成型尺寸计算55
5.1.1 型腔的径向尺寸计算55
5.1.2 型腔深度尺寸计算56
5.1.3 型腔横向尺寸计算56
5.1.4 型芯横向尺寸计算56
5.1.5 型芯径向尺寸计算56
5.1.6型芯高度尺寸计算57
5.2 型腔壁厚计算57
5.3 弹簧的选用58
5.4 本章小结58
结论59
致谢60
参考文献61
附录162
摘要
本文讨论了塑料三通注塑模设计过程。介绍了注塑模成型工艺和注塑模具的结构及工作原理。塑料三通采用的是塑料-ABS，热塑性塑料的主要成型工艺是注射成型，因此，塑料三通成型方法采用注塑成型。
本设计对塑料三通进行了工艺分析，确定了分型面、浇注系统等，选择了注塑机,计算了成型零部件的尺寸。确定了模具浇口、限位装置、顶出机构、导柱和导套，这样设计出的结构可确保模具工作可靠和灵活。最后对注射机进行选择和校核。
本论文基于Pro/E、CAD系统，通过该系统，用户可以在可视化平台上交互式的设计注塑模具各个部件，不仅可以避免相似零件设计的重复性，大大提高其设计效率和设计质量，缩短产品的开发周期，而且方便了产品后续的有限元分析，同时也符合了现代设计思想的发展要求。
关键词：成型 斜导柱 抽芯机构 锁紧机构 Pro/E CAD ABS
- 内容简介：
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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）中期报告题 目：塑料三通注射模设计系 （部） 机电工程系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 李大林 学 号 1089522119 班 号 0895221 指导教师 陈建东 中期报告日期 2011年11月20日 哈工大华德学院1、塑料成型工艺分析产品设计图见图1-1、图1-2、图1-3、图1-4。 图1-1 产品3D图 图1-2 产品3D图图1-3 产品3D图 图1-4 产品2D图塑件尺寸分析 (1)外形尺寸 该塑件壁厚不均匀，但塑件整体尺寸不大，塑料熔体的流程不太长，适用于注射成型。(2)精度等级 每个尺寸的公差都不一样，有的属于一般精度,有的有较高精度要求的，就按实际公差进行计算。(3)脱模斜度 ABS 属于无定型塑料，成型收缩率小，查相关资料，选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1。制件材料性能分析 (1)使用性能 综合性能好冲击强度,力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性电气性能良好，易于成型和机械加工, 其表面可镀锘，适合做一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。(2)成形性能 无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异， 应按品种来确定成型方法及成型条件。吸湿性强，含水量应小于 0.3%(质量)，必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。流动性中等.溢边料 0.04mm 左右。模具设计时要注意浇注系统,选择好进料口位置,形式.推出力过大或机械加工时塑料表面呈现白色痕迹。ABS 的主要性能：2、塑件体积与质量的计算该产品为ABS其密度为1.02-1.08g/，本设计取1.05 g/。通过Pro/E软件测出塑件体积： V=1077.428mm =1.08cm M=PV=1.134g因为是一模两腔结构，所以： 塑件总体积=2V=2.16cm 塑件总质量=2M=2.268g3、注射机的选择由于浇注系统体积与质量都不是很大，所以可先初选注塑机型号。根据塑件制品的体积和质量以及一模两腔结构所需要的模架大概长度，选定注塑机型号为：SYS-10注塑机参数如表1-1所示：表1-1注塑机参数1最大注塑量/g102注塑压力/MP1503锁模力/10KN154最大开距/mm12005模板行程/mm1206最大模厚/mm1807最小模厚/mm1008定位孔直径/mm559喷嘴球半径/mm1210喷嘴孔直径/mm2.511螺杆（柱塞）直径/mm224、标准模架的选择模具的结构形式注射模是塑料注射成型工艺中不可缺少的工具，虽然其结构形式多种多样，但通常按结构特征来说,可分为二板式注射模、三板注射模、哈夫式注射模等。二板式注射模是最简单的一种结构形式，是由动模和定模两块组成的，二板式注射模可设计成单型腔二板式注射模和多型腔二板式注射模，根据实际塑件的要求，单型腔二板式注射模也可以增添其他部件：如支撑销和活动成型芯等。在本设计中由于零件结构简单，故可采用二板式注射模。5、分型面的设计分型面位置的确定，选定分型面时通常应考虑下列基本原则：(1)分型面应选择在不影响塑件外观的部位,如四角或边缘，而且由于分型面 所产生的的飞边要容易修整。(2)分型面应尽量简单，避免采用复杂形状以减少配合不良时的溢料现象和二次加工的困难。(3)分型面的选择应有利于塑件的脱模。(4)分型面不应影响塑件的尺寸精度。(5)分型面尽可能和料流的末端重合，以利于排气。 (6)分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。本设计中采用在塑料三通管最大截面处设置分型面。6、成型零部件的设计与计算成型零部件的结构设计成型零部件:是构成塑料模具模腔零件的统称。 包括：凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。影响塑件尺寸精度的因素较为复杂，主要存在以下几方面 （1）零件的制造公差； （2）设计时所估计的收缩率和实际收缩率之间的差异和生产制品时收缩率波 动； （3）模具使用过程中的磨损。以上三方面的影响表述如下： 制造误差：z=ai=a(0.45 +0.001D) 其中D 被加工零件的尺寸，可被视为被加工模具零件的成型尺寸； z 成型零件的制造公差值； i 公差单位； a 精度系数，对模具制造最常用的精度等级。成型收缩率波动影响 其中，Scp 塑件成型收缩率； LM 模具成型尺寸； LS 塑件对应尺寸。型腔磨损对尺寸的影响 为简便计算，凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损量，与脱模方向平行的面才考虑磨损。考虑磨损主要从模具的使用寿命来选定，磨损值随产量的增加而增大；此外，还应考虑塑料对钢材的磨损情况；同时还应考虑模具材料的耐模性及热处理情况，型腔表面是否镀铬、氮化等。有资料介绍，中小型模具的最大磨损量可取塑件总误差的1/6（常取0.020.05mm），而对于大的模具则应取1/6以下。但实际上对于聚丙稀（如像PP）、尼龙等塑料来说对模具的磨损是很小的，对小型塑件来说，成型零件磨损量对塑件的总误差有一定的影响，而对于大的塑件来说影响很小。 在以上理论基础上，下面按平均收缩率来计算成型尺寸： ABS制品一般为4级精度，公差数值为0.12mm。查得ABS的平均收缩率为：Scp=0.5%；考虑到实际的模具制造条件和工件的实际要求，模具制造公差等级取IT10级，直径120-180mm，公差数值为：1.6 mm. 凹模横向尺寸 式中：凹模径向名义尺寸（最小尺寸）； 所采用的塑料平均成形收缩率，取0.5%； 制品的名义尺寸（最大尺寸）； 修正系数，x=0.5（精度不高时）； 模具制造公差，（取1.6 mm）制品公差，（负偏差）。型芯横向尺寸 式中：制品名义尺寸（最小尺寸）。凹模径向尺寸 型芯径向尺寸 凹模深度尺寸 型芯高度尺寸 其余局部尺寸按照收缩率相应地缩放。凹模型腔侧壁厚度和底板厚度计算 注射模具长时间承受交变负荷，并且伴有温度冷热交替，工作环境恶劣，工作状态下所发生的弹性变形或塑性变形，对塑件的质量有很大影响，因此模具必须具有足够的强度和刚度。整体式矩形凹模侧壁厚度的计算 式中 S凹模侧壁厚度； h凹模型腔的深度（cm）； p凹模型腔内的溶体压力（mpa）； 许用变形量（mm）设计中P=90mpa h=4mm =0.05所以S=14.69cm 在实际设计当中我们采用壁厚15 cm完全可以满足要求。 整体式矩形凹模底板厚度T的计算 式中 T凹模底部的厚度（cm）； b凹模型腔的短边长度（cm）；所以T=6.69cm在实际设计当中我们采用底部厚度为7cm，完全满足要求。最大注射量的校核塑件的质量必须与所选择的注射机的最大注射量相适应，否则会影响塑件的生产和质量。若注射量过大，注射机利用率降低，浪费材料，而且可能导致塑料分解；最大注射量小于塑件的质量，就会造成塑件的形状不完整或内部组织疏松，以及塑件强度下降等缺陷。为了保证正常的注射成型，注射机的最大注射量应稍大于塑件的质量以及流到凝料质量的总和。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。当塑料注射成型机最大注射量以最大注射容积标定时，按下式校核： （5-1） 式中 塑料注射成型机最大注射容量,mm3； 塑件的体积（包括塑料制品、浇道凝料和飞边）,mm3； 1个塑件的体积, mm3； 型腔数； 塑料注射成型机最大注射量的利用系数，取=0.8。 故由上式得： 满足要求。注射压力的校核注射压力校核的目的是校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要。注射机最大注射机最大注射压力应稍大于塑件成型需要的注射压力即： 式中注射机的最大注射压力（mpa）；塑件成型所需的注射压力（mpa）。故由上式得：90（mpa）75（mpa） 满足要求。模具与注塑机装模部位相关尺寸的校核 各种型号的注塑机安装部位的形状尺寸各不相同。设计模具时应校核的主要项目有：喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板的平面尺寸和模具安装用螺钉位置尺寸等。现校核如下： (1) 喷嘴直径：主流道始端口径5mm喷嘴孔直径4mm；合乎要求。 (2) 最大模厚与最小模厚的校核：从模具装配图中可以看出:模具厚度为230mm (最小200,最大300),合乎要求。 (3)模板平面尺寸和模具安装用螺钉位置尺寸校核：动模座板和定模座板的尺寸均是290mm185mm，均小于注塑机四根棱柱之间的尺寸值，合乎要求。锁模力的校核锁模力是指当高压熔体充满模具型腔时，会在型腔内产生一个很大的力，力图使模具分型面涨开，其值等于塑件和流道系统在分型面上总的投影面积乘以型腔内塑料压力。作用在这个面上的力应小于注塑机的额定锁模力F即： 式中 注射机的公称锁模力（N）； 模内平均压力（型腔内的溶体平均压力mpa）,一般为30mpa； 塑件、流到、浇口在分型面上的投影面积之和,mm3 ； 注射压力在型腔内所产生的作用力。故由上式知：锁模力合乎要求。注射机开模行程校核注塑机开模时的行程是有限的，取出制件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离。开模距离可分为两类情况校核：一是注塑机最大开模行程与模厚无关；另一种是注塑机最小开模行程与模厚有关。我们的校核应该按照第一种情况来校核，其校核依据为： 式中 注塑机最大开模行程(mm)； 塑件脱模（推出距离）距离（mm）； 塑件高度，包括浇注系统在内（mm）； a取出凝料所需要的最短距离 （mm）；故由上式得：满足要求。到此，注塑机的各项相关工艺参数均已校核通过。 完成了模具设计的基本结构设计与计算校核过程。7、注射成型设备的选择注塑成型工艺参数名称丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物材料代号收缩率/%密度/（g/）ABS0.3-0.51.05设备类型螺杆转速/（r/min）喷嘴形式螺杆式3080直通式温度料筒一区/二区/三区/喷嘴/模具/1501701801901902051701904060压力注塑/MPa保压/MPa601005060时间注塑/S保压/S冷却/S周期/S15510102015358、流道的设计浇注系统设计该塑件的结构用普遍使用的模具的浇注系统即可达到所要求的效果，即由主 流道,分流道和浇口组成。主流道需设置主流道衬套，将塑化的熔融物导入流道或行腔，这里选用球状套,主流道衬套内孔呈圆锥形,圆弧R处为锥孔的小端，锥孔的锥度越大，主流道越容易脱出。分流道是连接主流道与行腔的通道,故要求熔融物在其中流动阻力尽量小，并且不易冷却，因此，分流道截面积尽可能大些，接近圆形的截面积是最理想的，但是，截面积大的流道，虽然成型方便，却存在着流道熔融物重量增加，固化缓慢延长成型周期，导致成本增大的缺点。综上所述，分流道的形状选为矩形，分流道的布置根据一模两腔的结构要求，为了使塑料能同时充满两个行腔且保证流动分配的平衡性，决定采用平衡的对称分布分流道。 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中，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动速度和充模时间，另外，由于其与高温塑料熔体及喷射机喷嘴的反复接触，因此设计时常采用可拆卸更换的浇口套。主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压塑料的溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大1-2mm；主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.5-1mm，常取4-8mm，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜过大一般取26，但近年来有倾向于件小锥度的趋势。热塑性塑料的主流道，一般由浇口套构成。计算主流道的直径经验公式为： 式中 D主流道大端直径（mm）； V流经主流道的溶体容积； K因溶体材料而异的常数（查表得ABS材料K值取4）。 经计算在本设计中小端取直径为5mm大端取直径为8mm。为了有利于熔料的平稳转向，同时还可减小料流阻力，在主浇道出口处设置圆角， 或 取 1 mm为了保证注射机喷嘴头部与浇注系统进料处的良好吻合避免由于积存冷料而影响脱模，一般，要求浇口套凹球面半径R比喷咀球面半径r大12mm，即 喷咀球面半径r=2mm，取R=4mm主浇道的形状一般为圆锥形，并取锥角=25。这个斜度比一般的脱模斜度大，主要是为了减少主浇道凝料的脱模阻力。主浇道入口直径d1应比喷咀孔径d大些 。避免喷嘴与浇口套之间造成死角而积存冷料 ，影响浇注系统凝料脱出。喷咀孔径=4 mm 取d1=5 mm为了减少浇注系统的凝料消耗，减小熔料的压力损失，同时结构上没有特别需要，主浇道长度应尽可能短些，一般 取H=50mm主流道表面粗糙度应适当，一般取为 这是因为，表面粗糙度大熔料的流动阻力大，脱模阻力也大； 表面粗糙度如果太小 熔料的流动阻力会小些，但凝料与主流道之间容易形成真空，反而会使脱模阻力增大。 冷料穴与拉料杆的设计冷料穴的设计及计算 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响塑件的表面质量。要保证冷料穴的体积大于冷料的体积。本设计仅有主流道的冷料穴. 分流道的设计分流道的设计分流道的布置形式 在设计时应尽量考虑减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔料温度的降低，同时还要考虑到减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道分流道的长度 由于流道设计简单根据两个型腔的结构设计，分流道 设计较短,设计时可适当取小值,单边分流道长度 L。分流道的截面形状 常用的分流道形状有圆形和梯形等，为了便与加工 和凝料的脱模, 分流道大多设计在分型面上。本设计采用矩形，其加工性能较好。浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高,采用一模两腔注射，为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用潜伏侧浇口.。侧浇口尺寸的确定 计算侧浇口的深度 根据有关公式可得 h=nt 式中，t是塑件壁厚； n 是塑料成型系数（对于 ABS,其成型系数 n=0.7）计算侧浇口的宽度根据有关数据,可得侧浇口宽度B的计算公式为 B= n A 式中（n 是塑料成型系数，对于 ABS n =0.7,）约为塑料的外表面积。计算侧浇口的长度9、导向及脱模机构设计模具的顶出机构 (1)作用和方式 顶出机构是注射模的重要组成部分之一,其作用是在开模时能使塑件从顺利而迅速地全部顶出，顶出机构的形式，顶出方法以及顶出部件的尺寸，数量和位置的选择都取决于塑件的形状和塑料的性能。根据顶出机构的动作情况，通常有三种顶出方式： 一次顶出,二次顶出延迟动作顶出一次顶出是最常用的顶出方式,塑件只经过顶出部件的一次动作就能脱模，经过考虑本塑件产品的模具只采用此种方式就可达到要求，二次顶出是塑件经过两次不同的动作才能脱模，过程比较复杂。顶出机构的种类很多,其选择取决于塑件的形状,结构和塑料的性能.主要的顶出机构有顶板顶出机构顶套顶出机构顶杆顶出机构 。顶板顶出机构机构的原理，是在型芯根部安装一与之密切配合的顶板:顶出时，顶板沿型芯周边移动，将塑件顶离型芯，这种机构主要用于顶出支撑面很小的塑件，如薄壁容器等，在不允许留有顶杆残痕的情况下，也可采用这种顶出机构.，顶套顶出机构只适用于圆形塑件或塑件上圆形部分的顶出，顶套制成管状.，顶套沿成型芯表面向上移动，就将塑件顶出.顶套顶出机构动作均匀，可靠在塑件上不留顶出痕迹，但应当注意采用这种顶出机构,成型芯应固定在动模板上，顶套在全长度上不应和成型芯形成紧配合，所以，在型芯长度的一段上应当留间隙(至少 0.4mm) ，顶套上部有配合，这样会使顶套有一段支撑长度.鉴于所要设计的塑件为圆柱形空心结构，因此采用此种顶出结构，顶杆顶出机构是应用最普遍的一种顶出机构，顶杆的形式主要有平头顶杆、台阶顶杆、 D 形顶杆，但因这里所要设计的塑件为圆柱形空心结构所以不能使用此种结构，因此采用顶板顶出.。10、侧向分型与抽芯机构设计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一般都要制成可侧向移动的零件，以便在脱模之前先抽掉侧向成型零件，否则就可能无法脱模。带动侧向成型零件做侧向移动(抽拔与复位)的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。其中，对于成型侧向凸台的情况(包括垂直分型的瓣合模)，常常称为侧向分型；对于成型侧孔或侧凹的情况，往往称为侧向抽芯。但是，在一般的设计中，统称为侧向分型抽芯。 导柱倾斜角的确定 斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角，它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数，大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距离和受力状况等起着决定性的影响。 11、注射模具的温度调节系统的设计（1） 模温对塑件质量的影响 1）成形性能 模温过低，会降低熔体流动性，可能发生欠注； 模温过高，会使熔体发生热分解，制品收缩率增 大，影响尺寸精度。 模温恒定，可减少成型收缩率的波动，制品尺寸稳 定，成形质量均匀。2）塑件变形 模温稳定，冷却均衡，可以减小塑件变形。 模具温差过大，会使塑件冷却不均匀，收缩不一致，由此产生应力而引起塑件翘曲变形，尤其壁厚不均和形状复杂的塑件更为突出。 3）塑件变形 模温稳定，冷却均衡，可以减小塑件变形。 模具温差过大，会使塑件冷却不均匀，收缩不一致，由此产生应力而引起塑件翘曲变形，尤其壁厚不均和形状复杂的塑件更为突出。 4）力学性能 模温低，塑件熔接痕明显，降低强度；结晶型塑料，结晶度越高，塑件应力开裂倾向越大；为减小应力，模温不宜过高。对PC一类高粘度的非结晶型塑料，其应力开裂与塑件内应力大小有关，升高模温有利于减小内应力，减小应力开裂趋势。 5）外观质量 一般塑件，适当提高模温能有效改善塑件外观质量，使塑件表观光泽，轮廓清晰，降低粗糙度。（2） 模温对生产效率的影响 模具工作温度周期性变化。模具可看成为一个热交换器。 模具的热量传递方式：对流、辐射和传导。 熔体以200左右的温度注入模具，冷却到60左右。 所释放的热量约有5%左右以辐射、对流的方式散发，其余95%左右将由冷却介质带走。 模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。常用塑料材料的注射温度和模具温度塑料品种 注射温度（） 模具温度（） 最低 推荐 最高 最低 推荐 最高 ABS 200 230 280 25 50 80PA 12 230 255 300 30 80 110 PA 6 230 255 300 7085 110 PA 66 260 280 320 70 80 110PBT 220 250 280 15 60 80 PC 260 305 340 70 95 120 PC/ABS 230 265 300 5075 100 PC/PBT 250 265 280 40 60 85 HDPE 180 220 280 20 40 95 LDPE 180 220 280 20 40 70 PET 265 270 290 80 100 120 PMMA 240 250 280 35 60 80 POM 180 225 235 50 70 105 PP 200 230 280 20 50 80 PPE 240 280 320 60 80 110 PS 180 230 280 20 50 70 PVC 160 190 220 20 40 70 SAN 200 230 27040 60 80 参考文献 1 屈华昌主编.模具成型工艺与模具设计.机械工业出版社.1996 年2许发樾主编.实用模具设计与制造手册.机械工业出版社.2000 年3马金骏编.塑料模具设计.轻工业出版社.1984 年4 日叶屋臣一主编.模具设计和应用.轻工业出版社.1989 年5彭建声 秦晓刚编著.模具技术问答.机械工业出版社.2003 年6王世刚主编.机械设计实践.哈尔滨工程大学出版社.2001 年7刘鸿超主编.中国模具标准件手册.上海科学普及出版社.1989 年8 德K.斯托克海特编.注射成型模具 102 例.中国轻工业出版社.19919 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.北京:机械工业出版社,199410塑料模具设计手册编写组.塑料模具设计手册.北京:机械工业出版社, 1999第一章 已完成项目1、塑料成型工艺分析2、塑件体积的计算3、注射机的选择4、标准模架的选择5、分型面的设计6、成型零部件的设计与计算7、注射成型设备的选择8、流道的设计主流道的设计；冷料穴与拉料杆的设计；分流道的设计；浇口的设计；9、导向及脱模机构设计10、侧向分型与抽芯机构设计11、注射模具的温度调节系统的设计第二章 未完成项目 1、塑料模具部装图的绘制 2、零件图的绘制 凹模嵌板的绘制； 凸模嵌板的绘制； 3、撰写毕业设计论文第三章 未解决的难点无第四章 日程安排 11月27日 12月05日模具部件装配图的绘制； 12月06日 12月11日模具零件图的绘制； 12月12日 12月23日 撰写毕业设计论文与准备答辩；12月28日 12月31日 毕业答辩；第五章 完成全部毕业设计的可能性根据日程和时间的安排，可以按时完成毕业设计说 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结果；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： 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告题 目：塑料三通注射模具设计系 （部） 材料工程系专 业 材料成型及控制工程学 生 李 大 林学 号 1089522119班 号 0895221指导教师 陈 建 东开题报告日期 2011年10月19日哈工大华德学院说 明一、开题报告应包括下列主要内容：1通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求2进度计划是否切实可行；3是否具备毕业设计所要求的基础条件。4预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；5主要参考文献。二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。三、开题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、 毕业设计（论文）任务书1、 设计题目：塑料三通注射模具设计利用Pro/E设计软件，完成该铸件的三维实体造型设计，在查阅相关设计资料和分析该塑件成型工艺性基础上进行模具的总体的方案设计及可行性分析。在完成模具参数计算和结构设计的基础上，利用三维设计软件完成模具的实体设计，最后完成工程图纸（二维）、轴测图（三维）绘制和设计计算说明书。 技术条件：名称：三通材料：ABS2、 工作量（1） 计算说明部分编写计算说明书一份，约10000字；（2） 图纸部分塑料三通注射模总装图（二维）设计，零号图纸1张：塑料三通注射模部装图（二维）设计，零号图纸1张；滑块、型腔、动模板零件图设计，2或3号图各一张。二、 选题的目的和意义通过毕业设计，掌握塑料注射模的设计步骤，以及利用斜导柱抽芯设计方法。了解和熟悉模具主要零件的加工制造工艺。三、论文综述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。2、 模具的分类和占有量模具分类方法很多，过去常使用的有：按模具结构形式分类，如单工序模，复式冲模等；按使用对象分类，如汽车覆盖件模具、电机模具等；按加工材料性质分类，如金属制品用模具，非金属制用模具等；按模具制造材料分类，如硬质合金模具等；按工艺性质分类，如拉深模、粉末冶金模、锻模等。但主要分为：冲压模、塑料模、热锻模等。塑料具有诸多优良性能，已成为各行各业不可缺少的一种重要材料，其制品在工业生产中得到广泛的应用。在仪器仪表、家用电器、交通、通信等行业中，有70%以上的产品是用塑料模具。3、 我国模具工业的现状 80年代以来，中国模具工业发展十分迅速。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。中国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命12亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5K大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。4、 我国模具技术的现状及发展趋势近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。国内目前已能生产单套重量达60吨的大型模具，精密塑料模具的精度已达到0.5m，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达4m/min以上的高速塑料模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。大型化、高精密度、多功能复合型将是未来模具的发展方向，热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高，并且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等工艺的模具也将随之发展。其中精密、大型、复杂、长寿命模具等高档塑料模具应加大研制与开发。5、 国外模具工业的发展情况工业发达国家的模具行业在近四十年来取得了异常迅速的发展,已摆脱了属地位而成为独立的行业,并成为基础工业的重要组成部分1988年.美国日本,西德的模具产值分别达到62亿美元,83亿美元,4亿美元,比1957年增长了约100倍,并超过了这些国家机床工业的产值.据有关资料介绍,工业发达国家的工业产品生产中.对模具的需求量日益增多,美国,日本约有4050的工业产品的生产需用模具国际市场中模具的贸易量十分可观.近年来,由于工业发达国家的,工费用增加,模具生产有向东南亚国家转移的趋势.本国的生产以高,精模具为主,需要人工劳动量大的模具则依靠进口解决.以模具出口大国日本为倒,其1980年模具进口额为24.98亿日元,至1989年已上升到132.32亿11元.十年间提高了5.3倍由此可见,中低档模具的国际市场潜力十分巨大,只要我国模具的质量能有提高,交货期能有保证,模具出口的前景是十分乐观的.此外,国际市场对塑料模具模架及模具标准件的需求量也很大,目前我国只有塑料模具模架有少量出口。四、注射成型工艺性分析1、 零件三维图及技术要求： 三通的材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）2、 主要分析制品的材质、流动性、结晶性、热敏性等。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的臭味。ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。3、 厚度分析应分析制品的最小厚度，确定该制品是否满足工艺要求。由下式计算： S=(L/100+0.5)0.6式中S塑件最小壁厚（mm） L流程（mm）4、 塑料的成型收缩不同品种的塑料其收缩率不同，同一制件不同部位的收缩率也经常不同；不同的模具结构，特点是不同的浇口尺寸和位置其收缩率不同。5、 塑件尺寸精度塑件的尺寸精度可按SJ1372-78塑料模具及模具设计P4表1-3针对不同塑料选择。五、模具总体设计方案1、型腔数量的确定确定型腔的方法有很多，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）根据制品的一般精度要求确定型腔数量；对于注塑模来说，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），塑件制件重量为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。当在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%。因此，本设计采用一模两件。2、型腔的配置型腔的配置决定了模具结构的总体方案的设计。一但型腔布置完成后，浇注系统的走向和类型便确定。冷却系统和脱模机构在配置型腔时也必须得到统筹考虑。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。3、分型面的选择一般选择分型面的原则是：（1）分型面位于塑件断面尺寸最大处，保证塑件正常取；（2）分型面距离浇口最远，有利于气体排出；（3）不会在光滑的外表面留下痕迹，不影响塑件的外观。4、浇注系统及浇口的设计浇注系统是塑料熔体由注射机喷嘴通向模具型腔的通道，一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成。根据毕业设计任务书设计要求浇注系统采用绝热流道浇注系统，可分为单型腔的井坑式喷嘴和多型腔的绝热流道模具两类。本设计为双模腔，所以选用绝热流道浇注系统。浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。因此，本设计浇口使用侧浇口，位置设在底部中间。5、脱模机构的设计该塑件为塑料三通管，外形表面质量要求不高，在选择分型面时根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量，便于清除毛刺及飞边，有利于排除模具型腔内的气体，考虑到侧向抽芯困难，因此采用斜导柱侧向分型结构，模具先利用斜导柱和滑块实现两边侧向分型，然后再利用顶杆将塑件顶出。6、 排气位置的选择当塑料熔体注入型腔时，型腔内原有空气和成型时物料逸出的挥发性气体等不能顺利地排出，不仅会在制品上形成银纹、气孔、熔接痕等表面质量缺陷，还会使型腔不能充满，造成塑件表面轮廓不清。因此，在模具设计制造中必须考虑排气的问题。模具的排气方式通常有利用结构间隙排气和在分型面上开设专用排气槽。因此，本设计采用利用结构间隙排气来实现。六、 毕业设计进度安排第一阶段：开题阶段 10月9日-10月21日（2周），10月21日完成开题报告。第二阶段：设计阶段 10月24日-12月9日（7周）第三阶段：撰写毕业论文和准备答辩 12月12日-12月23日（2周）第四阶段：毕业答辩 12月28日-12月31日七、参考文献【1】 黄虹主编 塑料成型加工与模具 北京： 化学工业出版社 2003【2】 中国模具设计大典编委会 中国模具设计大典南昌： 江西科学技术出版社 2003【3】 靖永慧 现代模具制造行业发展【J】 模真技术 2001【4】 唐志玉主编 塑料挤塑模与注塑模优化设计 南昌 华南理工大学出版社 1998【5】 徐鹤峰 陈言秋 主编 注塑模具设计要点与图例 兰州 化学出版社 2002哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要本文讨论了塑料三通注塑模设计过程。介绍了注塑模成型工艺和注塑模具的结构及工作原理。塑料三通采用的是塑料-ABS，热塑性塑料的主要成型工艺是注射成型，因此，塑料三通成型方法采用注塑成型。 本设计对塑料三通进行了工艺分析，确定了分型面、浇注系统等，选择了注塑机,计算了成型零部件的尺寸。确定了模具浇口、限位装置、顶出机构、导柱和导套，这样设计出的结构可确保模具工作可靠和灵活。最后对注射机进行选择和校核。 本论文基于Pro/E、CAD系统，通过该系统，用户可以在可视化平台上交互式的设计注塑模具各个部件，不仅可以避免相似零件设计的重复性，大大提高其设计效率和设计质量，缩短产品的开发周期，而且方便了产品后续的有限元分析，同时也符合了现代设计思想的发展要求。关键词：成型 斜导柱 抽芯机构 锁紧机构 Pro/E CAD ABSAbstractThis article discusses the process of plastic injection mold design links. Describes the injection molding process and injection mold structure and working principle. Three plastic used in plastic-ABS, the main molding thermoplastic injection molding process is, therefore, the plastic molding method using cast molding tee. The design of the plastic tee conducted a process analysis to determine the sub-surface, casting systems, choose the injection molding machine, forming parts of the calculated size. Determine the mold gate, limiter, top of the organization, guide pillars and sets, so the structure can be designed to ensure reliable and flexible molds. Finally, select the injection machine and check. This paper based on Pro / E, CAD system, through the system, users can visualize the interactive platform in all parts injection mold design, part design is similar to not only avoid repetitive, greatly improve their design efficiency and design quality, shorten product development cycles, and facilitate follow-up of the finite element analysis of the product, but also in line with the development of modern design requirements.Key words: Molding The slanted guide pillar Core pulling mechanism The locking mechanism Pro/E CAD ABS目录摘要IAbstractII第1章 绪论1 1.1 模具工业在国民经济中的地位1 1.2 各种模具的分类和占有量2 1.3 我国模具工业的现状2 1.4 世界五大塑料生产国的产能状况4 1.5 我国模具技术的现状及发展趋势7 1.6 毕业设计的主要研究目标及内容8 1.6.1设计目标8 1.6.2设计内容8 1.7 本章小结9第2章 注塑件的工艺性10 2.1 塑件材料工艺性分析10 2.1.1材料基本特征11 2.1.2材料主要用途13 2.1.3材料成型特点16 2.2 塑料制品的工艺性分析17 2.2.1收缩性17 2.2.1.1模具结构设计对塑件收缩的影响17 2.2.1.2塑件结构设计对塑件收缩的影响18 2.2.2脱模斜度19 2.2.3壁厚19 2.2.4侧孔20 2.2.5圆角20 2.2.6塑件的尺寸精度及表面质量20 2.2.6.1尺寸精度20 2.2.6.2塑件的表面质量21 2.3 成型周期21 2.4 本章小结22第3章 注塑成型的准备23 3.1 注塑成型工艺简介23 3.2 注塑成型工艺条件23 3.3 注塑机的选择25 3.3.1注塑机简介25 3.3.2注射机基本参数27 3.3.3选择注塑机28 3.4 注射机的校核28 3.4.1最大注射量的校核28 3.4.2锁模力的校核29 3.4.3塑化能力的校核29 3.5 安装部分的尺寸校核29 3.5.1模具安装尺寸校核29 3.5.1.1定位圈尺寸校核30 3.5.1.2模具的长度与宽度校核30 3.5.1.3模具厚度校核30 3.5.1.4喷嘴尺寸校核30 3.6 开模行程校核31 3.7 本章小结31第4章 模具设计32 4.1 分型面的确定32 4.2 型腔数目的确定33 4.3 浇口确定33 4.4 模具材料的选择34 4.4.1模具满足工作条件要求34 4.4.2模具满足工艺性能要求35 4.4.3模具满足经济性要求36 4.5 浇注系统设计36 4.5.1主流道36 4.5.2分流道37 4.5.3冷料穴38 4.5.4浇口38 4.6 模架的确定40 4.6.1 模架的选用40 4.7 导向与定位机构42 4.7.1导向机构的设计42 4.8 顶出系统设计43 4.8.1 脱模力的计算44 4.8.2推杆脱模机构45 4.8.3推板厚度的确定47 4.9 侧抽芯机构47 4.9.1抽芯距的计算48 4.9.2斜导柱所受弯曲力的计算48 4.9.3斜导柱长度的计算49 4.10 锁紧机构50 4.10.1锁紧机构设计50 4.10.2锁紧机构的结构形式51 4.11 排气设计51 4.11.1排气部位的选择51 4.11.2排气的方式51 4.11.3排气槽设计要点52 4.12 温度调节系统设计52 4.12.1 温度调节对塑件质量的影响52 4.12.2 温度调节与生产效率的关系52 4.12.3 冷却系统设计53 4.13 本章小结54第5章 模具主要零件的计算55 5.1 型腔和型芯的成型尺寸计算55 5.1.1 型腔的径向尺寸计算55 5.1.2 型腔深度尺寸计算56 5.1.3 型腔横向尺寸计算56 5.1.4 型芯横向尺寸计算56 5.1.5 型芯径向尺寸计算56 5.1.6型芯高度尺寸计算57 5.2 型腔壁厚计算57 5.3 弹簧的选用58 5.4 本章小结58结论59致谢60参考文献61附录16262哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 模具工业在国民经济中的地位在现代工业发展的过程中，模具的地位及其重要性日益为人们所认识。据有关专家统计，在全世界所有的制品中约有75%以上是用模具来成型的（包款金属、陶瓷、和玻璃等材料的制品）。因此，从这一意义上来说，“模具是产品之母”是不争的事实。也可以说，没有模具就没有产品。模具工业作为进入富裕社会的原动力之一，正推动着整个工业技术的进步。模具工业在国民经济中的重要地位和作用表现在以下几点： 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，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。CAD/CAE/CAM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。 第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。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。 第四，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。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。1.2 各种模具的分类和占有量塑料模具产业近年来在我国发展很快，随之而来的是日益激烈的市场竞争力。现代产品生产中，模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到广泛应用。模具的用途广泛，种类繁多，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。注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的模具。注射模的分类方法有很多，按所使用注射机的形式分为立式注射模、卧式注射模和角式注射模；按成形材料分为热塑性塑料注射模和热固性塑料注射模；按模具的型腔数目分为单型腔和多型腔注射模；按注射模的总体结构特征可将注射模具分为单分型面注射模、双分型面注射模、斜导柱(弯销、斜导槽、斜滑块)侧向分型与抽芯注射模、带有活动镶件的注射模具、定模带有推出装置的注射模具和自动卸螺纹注射模具等。1.3 我国模具工业的现状耐磨及相对密度小等独特的优异性能，成为工业部分必不可少的新型材料。塑料工业是世界上增长最快的工业之一。随着科技日新月异的发展，塑料工业得到了前所未有的发展，从而使塑料的数量也不断上涨。当然塑料工业的发展离不开塑料模具设计，模具工业被誉为“工业之母”。随着模具技术的迅速发展，在现代工业生产中，模具已成为各种工业产品不可或缺的重要工艺设备。模具成型具有优质、高产、低消耗、低成本的特点。因而，在国民经济各个部门得到了极其广泛的应用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化学稳定性好，电绝缘性强，力学性能高，自润滑，但随着科技的不断发展，各种性能的塑料产品的不断开发，注塑工艺越来越多地被各个制造领域用以成型各种性能要求的产品。近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。以上所体现的各个方面，都与模具设计有着非常密切的关系。一副设计合理的模具，就有85成功的希望，其余就要靠设备和模具制造工人的熟练程度来达到，所以，提高塑料注射模具的设计水平尤为重要。本套模具在设计的中，结合前人的设计经验和这几年模具发展的新成果，采用了很多更合理的模具结构。如今，我国模具成型工业已形成了相当规模的完整体系，越来越多的新技术，新工艺，新材料诞生，并将应用在模具产业中，这将促使我国模具工业的飞跃发展。同时，我国模具工业的总体水平与世界先进国家相比还有一定差距，还要大力推进模具产业的科技进步，开展新技术，新材料研究开发，并进一步加强对模具工业专业技术人才的培养，使之可持续发展，为我国模具成型加工技术超赶世界先进水平作出贡献。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”、“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.4 世界五大塑料生产国的产能状况美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期，美国塑料产量就已达2000万吨之多，1986年增至23l0万吨，占全球总产量8100吨的28.5，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨，占世界总产量的比例从1996年起提高到30以上。2001年美国塑料产量为4170万吨，其中以聚乙烯为最多，达1500多万吨。其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量)，美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量2001年为4280万吨。美国人均塑料消费量也是很高的，2000年为159公斤，2001年略减为155公斤，居全球第3位。美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家，其中职工人数少于50人的占总数的53，50l00人的占21，100500人的占23，超过500人的占近4。职工总数近90万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达110万，2001年的出货金额为2150亿美元，人均出货金额为195美元。德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一，上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年，德国塑料产量都为990多万吨，1994年增达超过1000万吨的1110万吨1998年达近1300万吨，1999年为近1400万吨，2000年增至1550万吨，超过日本为世界第2大塑料生产国，2001年上升为1580万吨，2002年已过1600万吨。2001年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为285万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯125万吨)，氯乙烯175万吨，聚丙烯160万吨。德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨氯乙烯152万吨。德国人均塑料消费量2001年为160公斤，在世界上仅少于比利时的172公斤，高于美国的155公斤，排在世界第2位。德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人，2001年的出货金额为360亿美元，人均126美元。德国塑料制品加工企业中职工少于50人的占44，50100人的占28，100500人的占25，500人以上的占4。中国塑料工业多年持续高速增长，1991年产量仅为250万吨，1995年增为350万吨，1998年超过700万吨，到2002年已增达约1400万吨，超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨，工程塑料制品需求量将达400万吨左右，建材塑料制品需求量将达300万吨以上，农用塑料制品需求量将在500万吨左右，日用塑料制品需求量约为80万吨左右。日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。一直到1997年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至1258和1225万吨。从1994年起产量再度增长，1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨，1997年的产量又比上年增长3.7，达到1521万吨，首次超过1500万吨。但这种增势在1998年受到遏制，产量大幅度减少。1998年，日本塑料产量为1390万吨，比上年减少了8.7。1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨，但仍远未恢复到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。2002年日本塑料(原料)产量减为1361万吨。而中国则增为1366万吨，日本又退居第4位。可塑性树脂产量在日本塑料(原料)总产量中占9成左右，2002年日本生产了1214万吨热可塑性树脂，占总产量的89.2，热硬化性树脂产量为127万吨。仅占9.3，聚乙烯在日本生产的各种塑料中，数量最多，1997年、1998年、1999年、2000年和2001年分别为337万吨、314万吨、337万吨、334万吨和329万吨，2002年减至318万吨、比上年减少3.6，其中低密度聚乙烯179万吨，高密度聚乙烯118万吨，其他(EVA)21万吨；聚丙烯264万吨，比上年减少2(比历史最高的1997年的285万吨减少7；氯乙烯223万吨，比上年增长1.4(比1997年的262万吨减少15)；聚苯乙烯119万吨，比上年减少2.5(比1997年的152万吨少22)。日本国内塑料消费量1997年曾达1230万吨，是迄今为止的最高纪录，2002年降到1035万吨，人均年消费量同样也从1997年97.2公斤下降到2002年的81.2公斤。日本塑料制品加工业有职工45万，2001年出货金额为840亿美元，人均186美元。日本塑料制品加工企业中职工人数不足50人的占93.3(其中9人以下的占66)，50100人的企业占4.1，100500人的占2.5，500人以上的只占0.1。韩国塑料产量增长十分迅速，1986年超过200万吨，1990年增达300万吨，1992年突破500万吨，1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨，1998年产量增至850万吨，1999年突破900万吨，2001年达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001年产量为340万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯180万吨)，聚丙烯以238万吨排在第2位，其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABSAS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。韩国国内塑料消费量2001年420万吨，只相当于产量的1/3略高。人均塑料消费量2001年为106公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人，出货金额为85亿美元，人均276美元。塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为2001年产量。1.5 我国模具技术的现状及发展趋势近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。国内目前已能生产单套重量达60吨的大型模具，精密塑料模具的精度已达到0.5m，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达4m/min以上的高速塑料模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。大型化、高精密度、多功能复合型将是未来模具的发展方向，热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高，并且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等工艺的模具也将随之发展。其中精密、大型、复杂、长寿命模具等高档塑料模具应加大研制与开发。在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，融入到国际市场中去，以促进中国模具行业的快速发展，有两方面应予以重视：一是政府相关政策对促进模具工业的发展起着非常重要的作用。从国际上看，各国模具工业在发展初期都得到了政府的大力扶持。就中国实际情况看，应降低国内不能生产的进口精密模具生产设备的关税、执行好国家对部分专业模具厂的优惠政策等，通过政策引导作用可加快行业的发展和进步。二是随着市场的发展，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、信息化方向发、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。1.6 毕业设计的主要研究目标及内容1.6.1设计目标通过毕业设计，掌握塑料注射模的设计步骤，以及利用斜导柱抽芯设计方法。了解和熟悉模具主要零件的加工制造工艺。1.6.2设计内容利用Pro/E设计软件，完成该塑件的三维实体造型设计，在查阅相关设计资料和分析该塑件注射成型工艺性基础上进行模具的总体方案设计及可行性分析。在完成模具参数计算和结构设计的基础上，利用三维设计软件完成模具实体设计，最后完成工程图纸（二维）、轴测图（三维）绘制和设计计算说明书编写。详细内容如下：1.完成三通注射模总装图（二维）设计，零号图1张。2. 完成三通注射模轴测图（三维）设计，零号图1张。3 .滑块、型腔、定模扳、滑块镶件1、滑块镶件2零件图设计，2或3号图各1张。4.编写设计计算说明书一份，约10000字。1.7 本章小结本章调查了模具在国民经济中的地位和模具的加工制造技术及发展情况，分析了塑料模具的现状与发展趋势和国外模具工业的发展情况。第2章 注塑件的工艺性2.1 塑件材料工艺性分析制品如图2-1，2-2所示。图2-1 零件二维图图2-2 零件三维图制品的说明：1、制品为塑料三通，在设计模具浇口时可采用侧浇口进料，制品由推板推杆联合推出；2、制品的材料为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），模具不需要加热；3、生产数量：少量生产。2.1.1材料基本特征丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS为丙烯腈A、丁二烯B和苯乙烯S三种单体共聚而成的聚合物，简称ABS。ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.041.06 gcm3。它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。ABS树脂可以在-2560的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色、无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05，ABS 同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理易于表面印刷、易于表面印刷涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。属易燃聚合物，呈黄色，属易燃聚合物火焰呈黄色有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。ABS是一种综合性能十分良好的树脂，其具有韧、刚、硬的优点，应用范围已远远超过 PS，成为一种独立的塑料品种。ABS既可用于普通塑料又可用于工程塑料。ABS 树脂是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA高，PVC尺寸稳定性好，0.4%0.8%范围内范围内，收缩率在 0.4%0.8%范围内 若经玻纤增强后可以减少到 0.2%0.4%，而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力为 3438mN/cm。ABS 熔体的流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似。ABS 的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。力学性能ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好优良的力学性能，优良的力学性能其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。即使ABS制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS 的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可耐磨性能优良，耐磨性能优良尺寸稳定性好，又具有耐油性，用于中等载荷和转速下的轴承。ABS 的蠕变性比PSF及PC大，但比PA和POM小。ABS 的弯曲强度和压缩强用于中等载荷和转速下的轴承度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。热学性能ABS属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差，耐候性较差 熔体粘度较高，熔体粘度较高流动性差，耐候性较差，紫外线可使变色； 70107 左右热变形温度为70107（85 左右），制品经退火处理后还可提高10左右。对温度剪切速率都比较敏感；ABS 在40时仍能表现出一定的韧性，可在 -40到 85的温度范围内长期使用热分解温度270 的温度范围内长期使用。热分解温度40到以上电学性能用。环境性能ABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯的电绝缘性较好，ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS 的耐候性差，在紫外线的作用下易产生降解，置于户外半年后，冲击强度下降一半。ABS塑料的成型加工ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色 泽。比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定，表面光泽。ABS 的热稳定性好，不易出现热降解现象。ABS 的吸水性较高，吸水率: ABS 的吸水性较高，吸水率: 70-80，10- 小时(水分控制在 0.2%以下) 70-80，10-18 小时(水分控制在 0.2%以下)。2.1.2材料主要用途每种单体都具有不同特性，从形态上看，ABS是非结晶性材料。这就决定了ABS材料的耐低温性、抗冲击性，外观特性，低蠕变性，优异的尺寸稳定性及易加工性等多种特性。且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变 ABS 的各种性能，故ABS 工程塑料具有广泛用途。合成的 ABS 有中冲击型、高冲击型、 超高冲击型及耐热型四类。BS 树脂是丙烯腈 （Acrylonitrile） 1,3-丁二烯 、（Butadiene）苯乙烯、（Styrene）三种单体的接枝共聚物。它的分子式可以写为（C8H8C4H6C3H3N）x，但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占 15%35%，丁二烯占 5%30%，苯 乙烯占 40%60%，最常见的比例是 A:B:S=20:30:50。ABS 塑料的成型温度为 180-250，但是最好不要超过 240，此时树脂会有分解。随着三种成分比例的调整，树脂的物理性能会有一定的变化：1,31,3 - 丁二烯为 ABS 树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性；丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质、苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。材料展望ABS是本世纪40年代发展起来的通用热塑性工程塑料，是一个综合力学性能十分优秀的塑料品种，不仅具有良好的刚性、硬度和加工流动性，而且具有高韧性特点，可以注塑、挤出或热成型。大部分汽车部件都是用注塑成型方法加工的，ABS 树脂的优点是抗冲性、隔音性、耐划痕性，耐热性更好，比PP更美观，特别在横向抗冲性和使用温度较为严格的部件。ABS 树脂是汽车中使用仅次于聚氨脂和聚丙烯的第三大树脂。ABS树脂可用于车内和车外部外壳，方向盘、导油管及把手和按钮等小部件，车外部包括前散热器护栅和灯罩等。ABS 树脂容易加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装、着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能，可广泛应用于电子电器领域，包括各种办公和消费性电子、电器，办公电器包括电子数据处理机、办公室设备。近年来在电子电器市场，ABS 树脂在要求阻燃和高耐热的电子/电器市场中将保持其地位，阻燃与耐高热的ABS树脂在与ABS/PC 等工程塑料合金的竞争中具有明显的优势。ABS 树脂在日用消费品领域具有广泛的应用，比如建材管材、板材或片材，近年来被价格更为 低廉的 PVC 树脂取代了一部分。ABS 树脂用于与建筑有关的领域，其中挤出片材用于卫生器具如澡盒、游泳池衬里等，另外注塑成型的管材和管件，少量生产挤出成型的电话电缆管线。AIE 亚太国际紧跟材料市场趋势，致力于 ABS 材料的开发与推广，推出一系列具有优异综合性 能及技术表现的 ABS 汽车材料，开发处诸多新型 ABS 复合材料，如高抗冲性、阻燃性、外观、着色等，为最终用户的使用提供全程的支持和帮助并不断提供新的解决方案。ABS 的应用领域主要如下： 1、汽车工业 汽车工业中有众多零件是用ABS或ABS合金制造的，如上海的桑塔纳轿车，每辆车用ABS11kg,占汽车中所用塑 料位列第三。在其它车辆中，ABS的使用量也颇惊人。 2000 年我国就汽车用 ABS 的量就达到 3.5 万吨，预测到2010年，此值将达到6万吨，轿车中主要零部件使用 ABS 的就有仪表板用 PC/ABS 作骨架，表面再复以 PVC/ABS 制成 的薄膜。此外，车内装饰件大量使用了ABS，如手套箱、杂物箱总成是用耐热ABS制成，门槛上下饰件、水箱面罩用ABS制成，尚有其它零件也是使用ABS制作。2、办公室机器。办公室设备机器需要有漂亮的外观，有良好的手感，如电话机外壳、存储器外壳以及计算机、传真机、复印机中都 大量使用了ABS制作的零件。 3、家用电器。由于ABS有高的光泽和易成型性，塑后低的收缩率，所以在家电和小家电中更有着广泛着的市场，如电视机，有些厂家大屏幕电视机的前后壳体使用阻燃ABS制成，家用传真机、音响、VCD中也大量使用，电风扇、空调、冷气机、吸尘器中也使用了很多ABS制作的零件，厨房用具也大量使用了ABS制作的零件。 4、玩具。许多漂亮的玩具、组合式的智力开发玩具也可使用ABS来制作，此外通讯、广播事业中也有ABS的市场。下表2-1介绍了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的某些性能。表2-1 热塑性材料的某些性能材料名称拉伸弹性量/MPa压缩比成型收缩率 %与钢的摩擦因数泊松比聚乙烯HDPE LDPE8409501.731.91.81.31.53.01.53.60.110.230.38聚丙烯PPGFR110016001.921.961.03.00.40.80.140.340.32有机玻璃PMMA与苯乙烯共聚316035000.50.70.35聚氯乙烯硬PVC软PVC240042002.32.30.20.41.53.0聚苯乙烯GPCHIPSGFR（20%30%）280035001400310032001.92.20.20.80.20.80.30.60.120.450.32ABS抗冲型耐热型GFR（30%）1900180018001.82.00.50.70.40.50.10.140.21聚甲醛POMF-4填充28001.82.02.03.52.02.50.10.22.1.3材料成型特点材料成型特点如下：1、 塑料的处理，ABS 的吸水率大约为 0.2%-0.8%，对于一般级别的 ABS，加工前用烘箱以 80-85烘 2-4 小时或用干燥料斗以 80烘 1-2 小时。对于含 PC 组份的耐热级 ABS，烘干温度适当调高至 100，具体烘干时间可用对空挤出来确定。再生料的使用比例不能超过 30%，电镀级ABS不能使用再生料。 2、 注塑机选用，可选用华美达的标准注塑机（螺杆长径比 20：1，压缩比大于2，注射压力大于1500bar）。如果采用色母粒或制品外观要求料高，可选用小一级直径的螺杆。锁模力按照 4700-6200t/m2 来确定，具体需根据塑料等级和制品要求而定。 3、 模具及浇口设计，模具温度可设为60-65。流道直径6-8mm。浇口宽约3mm，厚度与制品一样，浇口长度要小于1mm。排气孔宽 4-6mm，厚0.025-0.05mm。 4、 熔胶温度，可用对空注射法准确判定。等级不同，熔胶温度亦不同，建议设定如下：抗冲级：220-260，以 250为佳，电镀级：250-275，以 270为佳，耐热级：240-280，以 265-270为佳，阻燃级：200-240，以 220-230为佳，透明级：230-260，以 245为佳，玻纤增强级：230-270 对于表面要求高的制品，采用较高的熔胶温度和模温。 5、 注射速度，防火级要用慢速，耐热级用快速。如制品表面要求较高，则要用高速及多级注塑的射速控制。 6、 背压，一般情况下背压越低越好，常用的背压是 5bar，染色料需用较高的背压以使混色均匀。 7、 滞留时间，在 265的温度下，ABS在熔胶筒内滞留时间最多不能超过5-6 分钟。阻燃时间更短，如需停机，应先把设定温度低至 100，再用通用级ABS清理熔胶筒。清理后的混合料要放入冷水中以防止进一步分解。如需从其它塑料改打ABS料，则要先用PS、PMMA或PE清理熔胶筒。有些ABS制品在刚脱模时并无问题，过一段时间后才会有变色，这可能是过热或塑料在熔胶筒停留时间过长引起的。 8、 制品的后处理，一般ABS制品不需后处理，只有电镀级制品需经烘烤（70-80，2-4 h）以钝化表面痕迹，并且需电镀的制品不能使用脱模剂，制品取出后要立即包装。 9、 成型时要特别注意的事项有几种等级的ABS（特别是阻燃级），在塑化后其熔体对螺杆表面的附着力很大，时间长后会分解。当 出现上述情况时，需要把螺杆均化段和压缩拉出擦试，并定期用 PS 等清理螺杆。2.2 塑料制品的工艺性分析2.2.1收缩性塑料通常是在一定的湿度下加压成形的，当冷却到室混时其尺寸变化主要遵照热涨冷缩的原理进行收缩，这种性能称为塑料的收缩性。根据选用的材料为ABS，查相关资料可知，ABS的收缩率为0.0040.007，由公式（2-1）求出ABS平均收缩率： (21)式中 塑料的平均收缩率； 塑料的最大收缩率； 塑件的最小收缩率。计算如下： 2.2.1.1模具结构设计对塑件收缩的影响 塑料模具制造设计所选用的结构及浇口的位置和大小均与模制压力有密切关系。对热固性塑料的模塑成型来讲，模具结构设计合理时，可提高作用在物料上的压力，增加流动性，从而填充密实，促使成型后的产品收缩值小，如密闭式压模模具能将承受到的压力全部传递给型腔中的物料而敞开式压模模具却只能传递一部分压力，而热塑性塑料的模塑成型时，注射模具浇口的位置和大小对塑件的收缩影响很大，浇口过小则会过多地限制原料流动，同时浇道的长度、直径和塑料进入模具流道的曲折点都会引起压力的损失，相应地减小有效压力.，以致影响塑料的压缩程度。而浇口的位置又决定原料流动的方向，从而影响塑料的收缩。对热固性塑料铸压模具来讲，其浇口位置和大小对塑件收缩亦有同样的影响。塑料的收缩值与塑料流动方向亦有关，与塑料流动方向相平行的收缩大于与流动方向相垂直的收缩，这一点，在设计模具时是必须加以注意的。 除上述关于模塑过程中以及模塑刚完成后所发生的收缩现象外，有些塑料在老化过程中还有一些收缩，这种老化收缩现象对热固性塑料尤为显著。对纤维醋类如醋酸纤维，则根据所用的增塑剂类型和比例也有不同程度的收缩，因此将在模塑过程中塑件的收缩值补偿到模具的相应尺寸中去，再从工艺条件来控制收缩范围，这样，就有可能得到比较符合图纸要求的塑件。2.2.1.2塑件结构设计对塑件收缩的影响塑件的结构设计要求塑件有一个均匀的截面，即通常所说的塑件壁厚要均匀。如果一个塑件中有一、二处的截面较其它处的截面厚些，而采用的成型条件又只适宜于模塑薄处截面，则在厚截面处会发现缺料或塑件不密实或熟化不足以致造成收缩的不均，且薄壁塑件比厚壁塑件的收缩要小。另外，塑件上带有嵌件者比不带嵌件者收缩要小，塑件形状复杂的比形状简单的收缩要小，且直径方向的尺寸比高度方向的尺寸收缩要小。塑件结构设计对塑件收缩的影响： （1）化学结构的变化。例如热固性塑料在成形过程中树脂分子由线形结构变为体形结构，而体形结构的体积质量比线形结构的体积质量大，故要收缩。（2）热收缩。塑件在成形后的冷却过程中，沮度降低，尺寸要收缩。 （3）塑件在成形时，由于受到成形压力和四切力的作用、各向异性、舔加别的不均匀性以及模具温度的影响，成形后的塑件有残余应力存在，这种残余应力的变化引起塑件发生再收缩一般称为后收缩。 （4）热塑性塑料在恒定压力下，随温度的变化呈现几种状态。热塑性塑科在恒定压力下，随着加工温度的变化呈现玻璃态、高弹态和粘流态三种状态。 2.2.2脱模斜度为了使塑料制品顺利地从模具型腔中取出，须在制品内外壁设计足够的脱模斜度。脱模斜度的大小取决于塑料的性质、收缩率的大小、制品的壁厚和形状，设计时一般考虑以下几种情况：制品形状复杂，深度较深，不易脱模的应选用较大的脱模斜度；塑料的收缩率大的应选用较大的斜度值；制品尺寸精度要求高的应选用较小的脱模斜度；制品较高、较大的也应选用较小的脱模斜度。在设计时，参考一些资料来确定塑件的脱模斜度，一般以塑件的材料为选择依据。ABS塑料的脱模斜度（型腔）为40到120，ABS塑料的脱模斜度（型芯）为35到1，根据塑件几何形状，本设计选择的脱模斜度为0。2.2.3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，壁太薄熔料充满型腔时的流动阻力大，会出现缺料现象；过厚的壁厚要消耗大量材料、增加制品成型后的冷却硬化时间，此外还容易产生气泡、凹陷、夹心和收缩不均匀，从而造成应力集中。壁厚的设计一般来说应遵循如下原则：制品的设计应尽量保证壁厚均匀，避免壁厚突然变厚或变薄;对于壁厚过厚的地方，采用增加工艺孔等方式去掉多余的壁厚，消除该处产生的内应力。 最小壁厚与流程的关系： (2-2) 塑件的壁厚一般为14mm，大型塑件的壁可达8mm。本次设计中塑件壁厚为1.8mm。表2-2 制件的壁厚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ABS0.751.802.34.04.52.2.4侧孔塑料制品上的孔通常有两种，一种是制品本身有各种用途的装配孔，另一种是为了改善制品的性能而设置的工艺孔，不管是哪一种孔，设计合理，就会有一个好的质量并且便于制品的成型。具体应用主要分三种情况：当制品需有侧孔时，往往会使模具增加侧抽芯机构，使模具的制造复杂化，因此应尽量改进设计，简化模具结构，确保顺利脱模；制品上孔的位置，应尽可能设置在不易削弱制品强度的位置上；对于脆性制品，相邻孔之间以及孔到制品边缘之间，要留有适当的距离，以防止在连接和固定制品时发生破裂。2.2.5圆角圆角在塑料制品的设计中既能使塑料制品的外形更加流畅、美观，又能避免应力集中，提高制品强度，也能改善物料流动情况和便于脱模。应在制品的各面及内部连接处，均应采用圆弧过渡。2.2.6塑件的尺寸精度及表面质量2.2.6.1尺寸精度实际尺寸变化所达到的标准公差的等级范围。本设计中塑件采用的精度等级为4级精度。2.2.6.2塑件的表面质量塑料制件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量。塑件表面粗糙度的高低，主要与模具型腔表面的粗糙度有关。目前，注射成型塑件的表面粗糙度通常为Ra0.020.63m。塑件的表观质量指的是塑件成型后的表观缺陷状态,如常见的缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银纹、斑纹、翘曲与收缩、尺寸不稳定等。它是由于塑件成工艺条件、塑件成型原料的选择、模具总体设计等多种因素造成的。本设计中的制件由于尺寸大并且设有较多加强筋，可能在塑件表面产生熔缩痕，国外大多使用一种气体辅助成型方法来解决这个问题，我们为了节省资金，并且对塑件要求不是很高的情况下，采取一种简单有效的方法：通过向模腔内适当的加大注射量与注射压力，提供充分的保压力，使之完全冷却，来解决此缺陷。该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.8um。2.3 成型周期完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35s，保压时间一般为20120s，冷却时间一般为30120s（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表2-3所示。表2-3 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 2.4 本章小结本章主要介绍了本设计使用的材料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的性能与其应用领域；又使用Pro/E三维绘图软件绘制出塑料三通的三维图形，知道了此塑件的体积与质量，为以后的设计奠定了基础。同时对塑件的表面质量进行了分析，并给出了一定的解决方案。第3章 注塑成型的准备3.1 注塑成型工艺简介注塑成型工艺是制作塑料产品的一种作方法。 注塑成型的全过程为：把塑料颗粒通过进料斗加入到一筒内逐渐加热到一定温度并保持一定时间，并在一定的搅拌强度（转速）下均匀（塑化）在一定压力（推力）及速度下推注到模具内（注塑成型）在压力作用下（保压），进行冷却（控制冷却速度）当塑料达到一定温度时，在一定速度下打开模具（开模）在一定的速度及作用力下把成品顶出模具（出模）成品进行检查、修除飞边（模具结合面形成的多余料）料柄（塑料的注射通道上的料，此料还起到补充成品在冷却收缩时减少的体积）包装进库。同时注塑机进行加脱模剂，合拢模具工序。 注塑成型工艺主要控制各过程中的温度、压力、速度、时间等参数指标。每类塑料、每种产品及注塑机器均需不同工艺参数指标。注塑成型工艺还应包括塑料中的水份控制、添加剂控制、着色剂控制等。3.2 注塑成型工艺条件注塑成型是一门工程技术，它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。注射成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度，压力和相应的各个作用时间。1、温度控制料筒温度：注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。每一种塑料都具有不同的流动温度，同一种塑料，由于来源或牌号不同，其流动温度及分解温度是有差别的，这是由于平 均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的，因而选择料筒温度也不相同。喷嘴温度：喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的，这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的流涎现象。喷嘴温度也不能过低，否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵，或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能模具温度：模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求，以及其它工艺条件（熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等）。2、压力控制：注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种，并直接影响塑料的塑化和制品质量。塑化压力：（背压）采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力，亦称背压。这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。在注射中，塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变，则增加塑化压力时即会提高熔体的温度，但会减小塑化的速度。此外，增加塑化压力常能使熔体的温度均匀，色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中，塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好，其具体数值是随所用的塑料的品种而异的，但通常很少超过20MP。注射压力：在当前生产中，几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力（由油路压力换算来的）为准的。注射压力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。3、成型周期完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期，也称模塑周期。它实际包括以下几部分：成型周期:成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率。因此,在生产过程中,应在保证质量的前提下,尽量缩短成型周期中各个有关时间。在整个成型周期中,以注射时间和冷却时间最重要,它们对制品的质量均有决定性的影响。注射时间中的充模时间直接反比于充模速率,生产中充模时间一般约为3-5s。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间,在整个注射时间内所占的比例较大,一般约为20-120s(特厚制件可高达510min)。在浇口处熔料封冻之前,保压时间的多少,对制品尺寸准确性有影响,若在以后,则无影响。保压时间也有最惠值,已知它依赖于料温,模温以及主流道和浇口的大小。如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的,通常即以得出制品收缩率波动范围最小的压力值为准。冷却时间主要决定于制品的厚度,塑料的热性能和结晶性能,以及模具温等。冷却时间的终点,应以保证制品脱模时不引起变动为原则,冷却时间性一般约在30120s之间,冷却时间过长没有必要,不仅降低生产效率,对复杂制件还将造成脱模困难,强行脱模时甚至会产生脱模应力。成型周期中的其它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程度等有关。3.3 注塑机的选择3.3.1注塑机简介注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该结注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。选用注射机时，通常是以某塑件的（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸进行校核 在模具设计时，根据产品几何尺寸及模具结构特点，尽可能选用适合的注塑机以充分发挥设备的内在能力。应该根据以下几个方面： 通常影响注塑机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等； 模具尺寸(宽度、高度、厚度）、重量、特殊设计等； 使用塑料的种类及数量（单一原料或多种塑料）； 注塑成品的外观尺寸（长、宽、高、厚度）、重量等； 成型要求，如品质条件、生产速度等。 在选择一台注射机时，应特别注意以下方面： 选对型: 由产品及塑料决定机种及系列。由于注塑机有非常多的种类，因此一开始要先正确判断此产品应由哪一种注塑机，或是哪一个系列来生产，例如是一般热塑性塑胶或电木原料或 PET原料等，是单色、双色、多色、夹层或混色等。此外，某些产品需要高稳定（闭回路）、高精密、超高射速、高射压或快速生产（多回路）等条件，也必须选择合适的系列来生产。 放得下：由模具尺寸判定机台的“大柱内距”、“模厚”、“模具最小尺寸”及“模盘尺寸”是否适当，以确认模具是否放得下。模具的宽度及高度需小于或至少有一边小于大柱内距；模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内；模具的厚度需介于注塑机的模厚之间；模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸，太小也不行。 拿得出：由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品取出。开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上，且需含竖浇道的长度；托模行程需足够将成品顶出。 锁得住：由产品及塑料决定“锁模力”吨数。当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。锁模力需求的计算如下： 由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积； 胀模力量成品在开关模方向的投影面积 ()模穴数模内压力Pa； 模内压力随原料而不同 , 一般原料取MPa机器锁模力需大于撑模力量，且为了保险起见，机器锁模力通常需大于撑模力量的 1.17倍以上。至此已初步决定夹模单元的规格，并大致确定机种能力规格，接着必须再进行下列步骤，以确认哪一个射出单元的螺杆直径比较符合所需。 射得饱: 由成品重量及模穴数判定所需“射出量”并选择合适的“螺杆直径”。计算成品重量需考虑模穴数（一模几穴）；为了稳定性起见，射出量需为成品重量的 1.35倍以上，亦即成品重量需为射出量的75以内。 射得好 ：由塑料判定“螺杆压缩比”及“射出压力”等条件。有些工程塑料需要较高的射出压力及合适的螺杆压缩比设计，才有较好的成型效果，因此为了使成品射得更好，在选择螺杆时亦需考虑射压的需求及压缩比的问题。一般而言，直径较小的螺杆可提供较高的射出压力。 射得快 ：即“射出速度”的确认。有些成品需要高射出率速射出才能稳定成型，如超薄类成品，在此情况下，可能需要确认机器的射出率及射速是否足够，是否需搭配蓄压器、闭回路控制等装置。一般而言，在相同条件下，可提供较高射压的螺杆通常射速较低，相反的，可提供较低射压的螺杆通常射速较高。因此，选择螺杆直径时，射出量、射出压力及射出率（射出速度），需交叉考量及取舍。此外，也可以采用多回路设计，以同步复合动作缩短成型时间。有一些特殊问题可能也必须再加以考虑： 大小配的问题：在某些特殊状况下，客户的模具或产品可能模具体积小但所需射量大，或模具体积大但所需射量小，在这种况下，厂家所预先设定的标准规格可能无法符合客户需求，而必须进行所谓“大小配”，亦即“大壁小射”或“小壁大射”。所谓“大壁小射”指以原先标准的夹模单元搭配较小的射出螺杆，反之，“小壁大射”即是以原先标准的夹模单元搭配较大的射出螺杆。当然，在搭配上也可能夹模与射出相差好几级。 快速机或高速机的观念：在实际运用中，越来越多的客户会要求购买所谓“高速机”或“快速机”。一般而言，其目的除了产品本身的需求外，其他大多是要缩短成型周期、提高单位时间的产量，进而降低生产成本，提高竞争力。通常，要达到上述目的，有几种做法：a)射出速度加快：将电机马达及泵浦加大，或加蓄压器（最好加闭回路控制）； b)加料速度加快：将电机马达及泵浦加大，或加料油压马达改小，使螺杆转速加快； c)多回路系统：采用双回路或三回路设计，以同步进行复合动作，缩短成型时间； d)增加模具水路，提升模具的冷却效率。3.3.2注射机基本参数注射机的主要参数有公称注射量、公称注射量、注射速率、塑化能力、锁模力、公称注射量、注射压力、注射压力、注射速率、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。3.3.3选择注塑机根据塑件制品的体积和质量以及一模两腔结构，本设计可选用SYS- -10型注射机（立式）。SYS- -10型注射机（立式）的主要技术参数如下：理论注射容量/cm：10螺杆(柱塞)直径/mm：22注射压力/MPa：150模板开距/mm：1200模板行程/mm：120注射方式：螺杆式锁模力/KN：150最大注射面积cm：45最大模具厚度/mm：180最小模具厚度/mm：100喷嘴弧半径/mm：12喷嘴口直径/mm：3.4 注射机的校核3.4.1最大注射量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%80%。 因为是一模两件，所以；其中所选注射机的最大理论注射量为 ，则： （3-1）固所选注射机的注射量满足要求。3.4.2锁模力的校核在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注射机的额定锁模力： （3-2）式中 F 注射机额定锁模力：150kN；K 安全系数，通常取1.11.2，取K =1.2；固满足要求。3.4.3塑化能力的校核初定成型周期为28秒计算，实际要求的塑化能力为：每次实际注射量/成型周期，即：0.36（g/s），小于注塑机的塑化能力20（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。3.5 安装部分的尺寸校核3.5.1模具安装尺寸校核为了使注射模具能顺利地安装在注射机上并生产出合格的制件，在设计模具时必须校核注射机上与模具安装有关的尺寸，因为不同型号和规格的注射机，其安装模具部位的形状和尺寸各不相同。一般情况下设计模具时应校核的部分包括模具最大和最小厚度、模具的长度和宽度、喷嘴尺寸、定位圈尺寸等。3.5.1.1定位圈尺寸校核为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线重合，模具定模板上凸出的定位圈与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。定位圈的高度一般小型模具为810mm，大型模具为1015mm。定位圈有标准定位圈和特殊定位圈两种，本设计中采用特殊定位圈，定位圈的材料选用45中碳钢，经正火处理，硬度为HBS 250280。本设计定位环高度取15mm；合乎要求。3.5.1.2模具的长度与宽度校核这要与注射机拉杆间距相适应，使模具安装时可以穿过拉杆空间在 动、定模固定板上固定。模具在注射机动、定模固定板上安装的方式有用螺钉直接固定和用螺钉压板压紧两种。设计时必须使安装尺寸与动、定模板上的螺孔尺寸与位置相适应。当用螺钉直接固定时模具固定板与注射机模板上的螺孔应完全吻合；而用压板固定式，只要在模具固定板需安放压板的外侧附近有螺孔就能固定紧。因此，压板方式具有较大的灵活性。对于质量较大的大型模具，采用螺钉直接固定则较为安全。3.5.1.3模具厚度校核注射机规定的模具最大与最小厚度是指模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板的最大与最小距离。因此，所设计模具的厚度应落在注射机规定的模具最大与最小厚度范围内，否则将不可能获得规定的锁模力。当模具厚度小时，可加垫板。3.5.1.4喷嘴尺寸校核注射机喷嘴头部的球面半径应与模具主流道始端的球面半径相吻合，以免高压塑料熔体从缝隙处溢出，一般注射机喷嘴头部的球面半径应比模具主流道始端的球面半径小12mm，否则主流道内的塑料凝料将无法脱出。本设计主流道始端口径5mm喷嘴孔直径4mm；合乎要求。3.6 开模行程校核注射机合模装置的工作行程是双曲肘机构的冲程，其最大开模行程是由双曲肘的冲程决定，不受模具厚度影响。对于单分型面mm式中 注射机的开模行程，mm；塑件脱模需要的顶出距离，通常等于模具型芯高度，mm；塑件制品和浇注系统凝料的高度，mm； (mm) （3-3）(mm)固满足要求。3.7 本章小结本章主要对注射机进行了选择和安装相应的校核计算，注射机的选择的型号为SYS-10。第4章 模具设计4.1 分型面的确定模具上用于取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面统称为分型面。在制品设计阶段，就应考虑成形时分型面的形状和位置，否则无法用模具成形。在模具设计阶段，应首先确定分型面位置，然后才能选择模具的结构。分型面设计是否合理，对制品质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。注射模分型面可分为四种基本类型。采用第一种分型面时，制品全部在动模内成形；采用第二类分型面时，制品全部在定模内成形；采用第三类分型面时，制品同时在动、定模内成形；采用第四类分型面时，制品在多个瓣合模块中形成。具体采用哪种类型，要根据制品的几何形状、浇注系统、脱模机构，以及制品质量要求等因素综合地加以考虑。分型面的形状应尽可能简单，以便于制品成形和模具制造。分型面的形状可以是平面、阶梯面或者曲面。一般情况下，只采用一个与注射机开模方向相垂直的分型面，而且尽可能采用简单的平面作为分型面。在选择分型面时应遵守如下原则：分型面应选择在制品的最大截面处，否则制品无法脱模；应尽量使制品留在动模一侧；有利保证制品的精度；有利于保证制品是外观质量；尽可能满足制品的使用要求；尽量减少制品在合模方向上的投影面积，以减小所需锁模力；有利于排气；有利于简化模具结构；综合所有因素，本设计分型面选在最大投影面积处。4.2 型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度；（5）塑件的质量与体积。考虑到该塑件制品尺寸较小，根据塑件的一般精度和塑件的质量、体积，确定采用一模两腔。4.3 浇口确定浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道。它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对制件的质量影响很大。浇口主要作用有以下几点：（1）熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。（2）熔体在流经狭窄的浇口时会产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。（3）易于切除浇口尾料。（4）对于多型腔模具，浇口用来平衡进料。对于单型腔模具浇口除了用来平衡进料外，还能用以控制熔接痕在制品中的位置。浇口的理想尺寸很难准确的计算。具体浇口截面尺寸应根据不同浇口类型来确定。在实际中浇口往往先取较小的尺寸值，以便在试模时逐步加以修正。小浇口最适合于填充壁薄和均匀壁厚的型腔。它能有效地防止制品发生变形、翘曲和裂纹等弊病，而大浇口对补缩有利，它能提高制品的尺寸精度。因此，当制品壁厚不均匀时应适当增大浇口的尺寸。浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等、侧浇口。4.4 模具材料的选择选择模具材料，应重点考虑是否能够满足模具工作条件、加工工艺性、使用经济性三方面要求： 4.4.1模具满足工作条件要求 1.耐磨性坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。 2.强韧性模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。 3.疲劳断裂性能模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。 4.高温性能当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。 5.耐冷热疲劳性能有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。 6.耐蚀性有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。 4.4.2模具满足工艺性能要求模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。 1.可锻性具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。 2.退火工艺性退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。 3.切削加工性削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。 4.氧化、脱碳敏感性高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。 5.淬硬性淬火后具有均匀而高的表面硬度。 6.淬透性淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。 7.淬火变形开裂倾向常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。 8.可磨削性砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。 4.4.3模具满足经济性要求 在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买。综上所述，本设计模具材料主要选用45钢。4.5 浇注系统设计4.5.1主流道主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体是流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关，在卧式或立式注射机用的模具中，主流道垂直与分型面，其几何形状如图4-1所示。 图4-1 主流道其技术要点如下:为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射机喷嘴直径d,通常为 D = d +(0.51)mm 主流道入口的凹坑球面半径R也应大于注射机喷嘴球头半径R，通常为 R= R+（12）mm主流道通常设计成圆锥型,其锥角a=24；过大的锥角会产生湍流或涡流，空气。过小的锥角使凝料脱模困难，还会是冲模时熔体的流动阻力过大。主流道内壁的表面粗糙度应在Ra=0.8以下，抛光时沿轴向进行。主流道长度L，一般按模板厚度确定，为了减少熔体充模时的压力损失和物料损耗，应尽可能缩短主流道的长度，L一般控制在60以内。主流道的出口端应有较大的圆角，其半径r约为。由于主流道要与高温的塑料熔体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浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。本设计中D=4+1=5 (mm)；R=10+2=12 (mm)。4.5.2分流道分流道的布置形式 在设计时应尽量考虑减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔料温度的降低，同时还要考虑到减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道分流道的长度，由于流道设计简单根据两个型腔的结构设计，分流道 设计较短，设计时可适当取小值,单边分流道长度 L。分流道的截面形状，常用的分流道形状有圆形和梯形等，为了便与加工 和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用圆形，其加工性能较好。4.5.3冷料穴冷料穴主要指直接对着主流道的孔或槽，主要用以储存熔体前锋的冷料。浇注系统设计的正确与否，对注射成型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：尽量缩短熔体流程，以便降低压力损失、缩短充模时间。为此，浇注系统的长短应尽量短、断面尺寸应合理、应尽量减少流道的弯曲。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。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产生。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。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，其浇口应有IT8以上的精度要求。应尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合应使两者的偏移距离尽可能缩小。本设计仅有主流道的冷料穴。4.5.4浇口浇口指连接分流道和型腔的一段细短的进料通道。它是浇注系统的关键部分，主要起着调节熔体流速、控制压实和保压的作用。通常的断面形状为圆形和矩形。通常浇口可分为大浇口和小浇口两类。前者亦称为非线性浇口，系指直接浇口；后者成为限制性浇口，常用的有侧浇口、点浇口等。（1） 直接浇口如图4-2所示，这种浇口由主流道直接进料，故熔体的压力损失小，成型容易，且有利于补缩和排气。因此，直接浇口适用范围广，常用于成型大型、壁厚、长流程以及一些高粘度的制品。 图4-2 直接浇口直接浇口与制品连接处的直径约为制品厚度的2倍，若此处直径不够大会使熔体流动摩擦剧增，产生暗斑和暗纹；若直径过大，则冷却时间加长，流道凝料增多，易产生缩孔。直接浇口缺点是，由于浇口处熔体固化慢，容易造成成形周期长，产生过大残余应力，在浇口处易产生裂纹，浇口凝料切除后制品上的疤痕较大。若将直接浇口设计在制品的内侧，开模时会使制品滞留在定模一侧，需设置倒装脱模机构。（2） 侧浇口侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品的边缘进料，故也成为边缘浇口。侧浇口的截面形状为矩形。其优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正。缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹。中小型制品的多型腔模常采用侧浇口设计方案。在侧浇口的三个尺寸中，以浇口深度h最为重要。它控制着浇口内熔体的凝固时间和型腔内熔体的补缩程度。浇口宽度w的大小对熔体的体积流量有直接影响。浇口长度L的结构强度允许的情况下以短为好，一般选用L=0.50.75 (mm)。（3） 点浇口 点浇口是截面形状小如针点的浇口，应用范围十分广泛，它具有如下优点： 1）可显著提高熔体的剪切速度，使熔体黏度大为降低，有利于充模。这对于PE、PP、PS和ABS等对剪切速率敏感的熔体尤为有效。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，使熔体流动性更好。3）有利于浇口与制品的自动分离，便于实现制品生产过程的自动化。4）浇口痕迹小，容易修整。5）在多型腔中，容易实现各型腔的平衡进料。6）对于投影面积大的制品或易于变形的制品，采用多个点浇口能提高制品的成形质量。7）能自由地选择浇口位置。点浇口的缺点是：1）采用点浇口时，为了能取出流道凝料，必须使用双分型面的结构形式或单分型面热流道结构，费用较高。2）不适合粘度高和对剪切速率不敏感的塑料熔体。3）不适合壁厚或壁厚不均匀的制品成形。4）要求采用较高的注射压力。鉴于本制品的形状、结构、塑料类型等综合因素，本设计采用侧浇口形式进行浇注。4.6 模架的确定4.6.1 模架的选用普通标准模架的优点和局限性：注射模具在结构上存在相似性，才使模具零件和模架的标准化成为可能目前，因为外已有许多标准化的模架形式用户订购。选用标准模架有如下优点：简单方便买来即用不必库存。能使模具的设计和制造得以简化。缩短了模具生产周期促进了塑件的更新换代。模具的精度和动作可靠性得以保证。提高了模具中易损零件的互换性便于模具的维修。但采取标准模架时也会带来某些不便例举如下：模板尺寸的局限性在标准模架中模板的长宽高都是在一定范围内的一些特殊塑料可能无标准模架可选。(2)由于标准模架中导柱、紧固螺钉及复位杆的位置已确定有可能会妨碍冷却水道的开设。由于动模两垫块之间的跨越无法调整在模具设计中往往需要增加支撑柱来减少模板变形。综上所述采用标准模架的优越性是十分明显的我们希望在模具设计中要尽可能选用标准模架不仅如此而且能在标准模架的基础上实现模具制图的标准化，模具结构的标准化以及工艺范围的标准化。通过前面的设计及计算工作，便可以根据所定内容确定模架。模架部分可以自己设计，也可以选用标准模架；在生产现场模具设计过程中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号，因为标准件有很大一部分已经标准化，随时可在市场上买到，这对缩短制造周期，降低制造成本时极其有用的。而标准件则包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件等。此外，在模架尺寸确定之后，对模具有关零件进行必要的强度或刚度校核，看所选模架是否符合要求，尤其对大型模具，这一点尤为重要。设计模具时，开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑件的成型、流道的分布形式以及顶出机构的形式等因素。模具的结构形式注射模是塑料注射成型工艺中不可缺少的工具，虽然其结构形式多种多样，但通常按结构特征来说,可分为二板式注射模、三板注射模、哈夫式注射模等。二板式注射模是最简单的一种结构形式，是由动模和定模两块组成的，二板式注射模可设计成单型腔二板式注射模和多型腔二板式注射模，根据实际塑件的要求，单型腔二板式注射模也可以增添其他部件：如支撑销和活动成型芯等。在本设计中，由于塑件结构简单，故可采用二板式注射模。4.7 导向与定位机构注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。定位机构分模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈是模具易于在注射机上安装以及模具的浇口套能与注射机喷组精确定位。而模内定位则通过锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。在注射模中，引导动模和定模之间按一定方向闭合或开启的装置，称为导向机构。此外，用于卧式注射机的注射模，其脱模机构也需设置导向机构。导向机构由导柱和导套组成，分别安装在动、定模两边。4.7.1导向机构的设计导向机构的功能是：（1）导向作用在动模与定模闭合的进程中，导向机构应首先接触，引导动、定模准确配合。（2）定位作用保证动、定模按一定的方位和模，避免模具早装配式，因方向弄反而损坏成形零件，和模后保持型腔的正确形状。（3）承受一定侧压力高压塑料熔体在充模过程中会产生单侧压力，须由导向机构承担。当单向侧压力过大时，除导向机构承担外，还需增设锥面定位机构来承担。（4）承载作用当采用推件板脱模或双分型面模具结构时，导柱有承受推件板和型腔板重量的作用。（5）保持机构运动平稳对大 、中型模具的脱模机构，导向机构有使机构运动灵活平稳的作用。导柱设计（GB/T4169.5-1984）（1）导柱直径表4-1 导柱直径d 与模板外形尺寸关系 模板外形尺寸 150150200200250250300300400导柱直径 161618182020252530 根据动模板尺寸：选定导柱直径为16mm。 （2）导柱配合精度导柱工作部分的配合精度采用间隙配合H7/f6，表面粗燥度为Ra0.4；导柱固定部分配合精度采用过渡配合H7/r6,表面粗糙度Ra0.8。 （3）材料导柱必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料选用碳素工具钢（T10A）淬火处理，HRC 5055。（4）导柱的长度通常高出凸模端面68mm,以免在导柱还未导正时，凸模就先进入型腔与其碰撞而破坏。为了便于导柱顺利进入导套，导柱的端面应该设计成锥形。导套设计 （GB/T4169.2-1984） 导套是与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。导套有直导套和带头导套两种形式，本设计中采用带头导套。导套的材料选为：T10A，淬火处理，HRC5055。导套内外圆柱面表面粗糙度都取为Ra0.8。导套孔的滑动部分按H7/f6间隙配合，导套外径按H7/m6过渡配合。4.8 顶出系统设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。脱模机构的设计一般遵循以下原则：1.塑件滞留于动模，以便借助开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。2.由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。3.结构合理可靠，便于制造和维护。脱模机构分类1.按动力来源分类（1）手工脱模（2）机动脱模（3）液压脱模（4）气动脱模2.按结构分类（1）简单脱模机构（2）二次脱模机构（3）双脱模机构（4）顺序脱模机构（5）螺纹制品脱模机构4.8.1 脱模力的计算将制品从包紧的型芯上脱出所需克服的阻力称为脱模力。计算脱模力时应考虑以下几个方面：1、 由收缩包紧力造成的制品与型芯的摩擦阻力，该值应由实验确定。2、 由大气压力造成的阻力。3、 由塑件的粘附力造成的脱模阻力。4、 推出机构运动摩擦阻力。脱模力的大小还与制品的厚薄及几何形状有关，因此将制件所需的脱模力，按厚壁与薄壁两类加以区分，每类又按圆形和矩形制品分别进行计算。厚壁制件（t/d0.05）制件为圆环形断面时所需脱模力（N）为 （41） 式中 E 塑料的拉伸弹性模量,MPa； S 塑料的平均成形收缩率； L 制件对型芯的包容长度，mm； 模具型芯的脱模斜度，（）； f 制件对型芯之间的摩擦因数； 塑料的泊松比； 矩形制件的平均壁厚，mm； 无量纲系数，其值随与而异，圆环形断面时， r为型芯平均半径（mm），； 无量纲系数，其值随与而异； A盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积，通孔制件的A等于零。将已知参数带入得： 4.8.2推杆脱模机构采用圆柱型推杆优点：由于圆柱形状的推杆和推杆孔最容易加工，而且很容易保证其配合精度，易于保证其互换性，并且易于更换，而且它还具有滑动阻力小，不易于卡滞等。推杆脱模机构设计注意事项：（1）推杆的位置。由于推杆与塑件接触面积小，易使塑件变形、开裂，并在塑件上留下推杆痕迹，故推出位置应设在塑件强度较好的部位，外观质量要求不高的表面，推杆应设在脱模阻力大或靠近脱模阻力大的部位，但应注意推杆孔周围的强度，同时应注意避开冷却水道和侧抽芯机构，以免发生干涉。 （2）推杆的长度。推杆的长度由模具结构和推出距离而定。推杆端面与型腔表面平齐或略高。 （3）推杆的配合。推杆与推杆孔之间一般采用H7f6的配合，配合长度取（1.82.0），在配合长度以外可扩孔0.51mm。 （4）推杆的数量。在保证塑件质量与脱模顺利的前提下，推杆数量不宜过多，以简化模具和减小其对塑件表面质量的影响。推杆结构形式如图4-3（a）所示；推杆的固定形式如图4-3（b）。 （a） (b)图4-3 推杆结构形式4.8.3推板厚度的确定为减少脱模过程中脱模板与与型芯之间的摩擦，根据溢料间隙，两者之间应有0.20.3mm的间隙，并采用锥面配合，一防止脱模板偏斜溢料。锥面的斜度约取510。另外在脱模板上安装矩形嵌件，进一步提高脱模板的耐磨性，减小热处理带来的变形。对于脱模板的厚度的计算，根据刚度条件 （4-2） 其中L圆形件长度，单位mm，本模具取36mm；B圆形件宽度，单位mm，本模具取6.6mm；模具许用变形量，根据上文的分析取；塑件脱模力，单位N；材料的弹性模量，碳钢。本设计中推板厚度取20mm。4.9 侧抽芯机构 注射模中凡与注射机开模方向一致的分型和抽芯都比较容易实现，因此模具结构也较简单。但是对于某些塑料制件，由于使用上的要求，不可避免地存在着与开模方向不一致的分型。对于具有这种结构的制件极少数情况可以进行强制脱模外，一般都需要进行侧向分型与抽芯，才能取出制件。能将活动型芯抽出和复位的机构称为抽芯机构。4.9.1抽芯距的计算型芯从成型位置抽到不妨碍塑件脱模的位置所移动的距离叫抽芯距，用S表示。一般抽芯距等于侧孔或侧凹深度So加上23mm的余量，即S=S1+（23）mm当结构特殊时，如成型圆形线圈骨架时，抽芯距离应为S=(23)=+（23）mm （43）式中 R线圈骨架凸缘半径，mm； r滑块内经，mm； 抽拔得极限尺寸，mm。由（43）计算得：S=+3=8.6mm4.9.2斜导柱所受弯曲力的计算抽芯时滑块
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