小型锥齿轮注塑注射模设计【4张图纸】【优秀】
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小型锥齿轮注塑注射模设计
41页 18000字数+说明书+任务书+4张CAD图纸
任务书.doc
内封评语.doc
导柱.dwg
小型锥齿轮注塑注射模设计论文.doc
浇口套.dwg
爆炸图.dwg
装配图.dwg
摘要
本论文基于锥齿轮注塑工艺分析及模具设计，以锥齿轮模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能达到很好的学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇、综合应用到本次设计当中来。该注射模最显著的特征是避免了传统的脱模方式。该模具结构设计简单可靠，加工装配方便。
首先，简要介绍了模具行业现在的情况和未来的发展趋势。提到了限制模具发展的因素。
其次，对工件进行了工艺性分析，确定了模具设计的整体方案。根据塑料模具设计手册和相关经验公式进行了必要的计算，根据计算结果选用了注射机；又进一步完成了标准件的选择和对非标准件的设计。
最后，完成了模具的整体结构设计。
关键词：锥齿轮；工艺分析；脱模
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 我国塑料模具工业的发展前景4
1.5 我国模具发展与国外差距5
1.6 毕业设计的主要研究目标及内容5
1.6.1 设计目标5
1.6.2 设计的主要内容5
第2章 注射件材料的分析6
2.1 塑料制品的设计分析6
2.2 塑件体积和质量7
2.3 材料特性7
2.3.1 聚碳酸酯的由来7
2.3.2 聚碳酸酯的性能及其改性8
2.3.3 聚碳酸酯的应用领域9
2.4 成型周期10
2.5 壁厚11
2.6 塑料制件表面质量的分析11
2.7 本章小结11
第3章 模具设计13
3.1 型腔数量的确定与配置13
3.1.1 型腔数量的确定13
3.1.2 型腔的配置13
3.2 注射机的选择14
3.2.1 注塑机简介14
3.2.2 注塑机基本参数15
3.2.3 塑件的的参数计算16
3.3 分型面的确定17
3.4 模具材料的选择18
3.5 模架的确定19
3.5.1 标准模架简介19
3.6 凸凹模的确定20
3.6.1 凹模20
3.6.2 凸模20
3.7 成型零部件的工作尺寸计算21
3.7.1 塑件尺寸精度的影响因素21
3.7.2 凹模尺寸计算22
3.7.3 凸模尺寸计算23
3.8 弹簧的设计24
3.8.1 弹簧材料与性能24
3.9 本章小结24
第4章 浇注系统25
4.1 主流道25
4.2 分流道26
4.3 冷料穴27
4.4 浇口27
4.5 浇口套的设计28
4.6 本章小结28
第5章 导向机构设计与校核29
5.1 导向机构的设计29
5.1.1 导柱的设计29
5.1.2 导套的设计29
5.2 顶出机构的选择30
5.2.1 顶出机构30
5.2.2 推出零件的尺寸31
5.2.3 锁模力的计算31
5.3 校核32
5.3.1 凹模的强度校核32
5.3.2 型腔底板变形量与厚度32
5.3.3推板强度校核33
5.3.4 推管的应力校核33
5.4 本章小结33
第6章 排气系统与温度调节系统34
6.1 排气系统设计34
6.2 温度调节系统34
6.3 本章小结34
总结35
致谢36
参考文献37
主要研究目标及内容
1.6.1 设计目标
1.完成塑料锥齿轮注射模总装图、步装图设计，零号图各一张；
2.完成凸模和凹模、凹模固顶板零件的设计。3号图各一张；
3.撰写毕业论文：12000～15000字。
1.6.2 设计的主要内容
本论文主要是对塑料锥齿轮的结构和模具进行了研究和探讨，所做的工作主要有以下几个方面：
1.介绍了塑料模具在当前社会上发展状况，以这些情况为主要思路，设计出塑料锥齿轮的结构形式；
2.根据塑料锥齿轮的结构形式，选出模具的基本模架，然后根据锥齿轮的工艺要求设计出锥齿轮成型零件和模具所有构件；
3.对模具进行试模、调整。以得到符合实际生产要求的模具。
- 内容简介：
-
哈工大华德学院毕业设计（论文）任务书 姓 名： 王馥阳 院 （系）：机电与汽车工程学院 专 业：材料成型及控制工程 班 号：0895221 任务起至日期： 2011 年 10 月 9 日至 2011 年 12 月 28 日 毕业设计（论文）题目：锥齿轮注塑注射模设计 立题的目的和意义：通过毕业设计，掌握塑料注射模的设计步骤，以及注射机进行塑化部件设计。综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能达到很好的学以致用的效果。熟练三维CAD/CAM软件PRO/ENGNEER在设计中的应用。 技术要求与主要内容：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，最终完成该模具的总装配图、开模状态图及有关的零件图设计以及塑化部件的装配图；最后完成设计计算说明书编写。 进度安排：1.第一阶段：开题 10月9日10月21日（2周）,10月21日开题报告2.第二阶段：设计阶段 10月24日12月9日（7周）3.第三阶段：撰写毕业设计论文与准备答辩 12月12日12月23日（2周）4.毕业答辩：12月28日12月30日 同组设计者及分工：同组设计者：梁信、朱文稀、王会聪、薛飞、赵佳辉、孟伟、田小慧、王肖、岳研分工：每人一个不同的设计任务，各自独立完成。指导教师签字_ 年 月 日 系（教研室）主任意见： 系（教研室）主任签字_ 年 月 日哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 题 目 锥齿轮注塑注射模设计专 业 材料成型及控制工程 学 号 1089522108 学 生 王馥阳 指 导 教 师 朱斌海 答 辩 日 期 2011年12月26日 哈工大华德学院哈工大华德学院毕业设计（论文）评语姓名： 王馥阳 学号：1089522108 专业：材料成型及控制工程 毕业设计（论文）题目：锥齿轮注塑注射模设计设计工作起止日期：_2011_ 年_10_ 月_9_ 日起 _2011_ 年_11_ 月_20_ 日止指导教师对毕业设计（论文）进行情况，完成质量及评分意见：_指导教师签字： 指导教师职称： 评阅人评阅意见：_ _评阅教师签字：_ 评阅教师职称：_答辩委员会评语：_根据毕业设计（论文）的材料和学生的答辩情况，答辩委员会作出如下评定：学生 毕业设计（论文）答辩成绩评定为： 对毕业设计（论文）的特殊评语：_答辩委员会主任（签字）： 职称：_答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员（签字）：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _年 月 日哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要本论文基于锥齿轮注塑工艺分析及模具设计，以锥齿轮模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能达到很好的学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇、综合应用到本次设计当中来。该注射模最显著的特征是避免了传统的脱模方式。该模具结构设计简单可靠，加工装配方便。首先，简要介绍了模具行业现在的情况和未来的发展趋势。提到了限制模具发展的因素。其次，对工件进行了工艺性分析，确定了模具设计的整体方案。根据塑料模具设计手册和相关经验公式进行了必要的计算，根据计算结果选用了注射机；又进一步完成了标准件的选择和对非标准件的设计。最后，完成了模具的整体结构设计。关键词：锥齿轮；工艺分析；脱模Abstract In this paper, based on the mouth of the bottle Cypriot injection molddesignand process analysis, to the mouth of the bottle Cypriot Diemain line, the Integrated Process analysis, mold design of the structure, the last to die parts machining methods, the die assembly and a series of mold-all process. Can be good learning Zhiyong results. In the design of the mold while summing up the past die design the general methods and procedures, commonly used in the die design formula, data, structure and mold parts. Previously studied the basic courses to integrate, integrated into the design of this, the so-called good use. The first part briefly introduced mould industry and the current situation in the future. Mentioned the factors restricting the development of mold. The second part of a process of the workpiece analysis, mold design package. According to plastic mold design manual and the relevant experience of the formula necessary, according to results of the injection machine used. Further completion of the standard and non-standard choice of the design.Part III completion of the overall structure of the mold design.Key words：Bevel gear；Process analysis；Release- I -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 模具工业在国民经济中的地位11.2 各种模具的分类和占有量21.3 我国模具工业的现状21.4 我国塑料模具工业的发展前景41.5 我国模具发展与国外差距51.6 毕业设计的主要研究目标及内容51.6.1 设计目标51.6.2 设计的主要内容5第2章 注射件材料的分析62.1 塑料制品的设计分析62.2 塑件体积和质量72.3 材料特性72.3.1 聚碳酸酯的由来72.3.2 聚碳酸酯的性能及其改性82.3.3 聚碳酸酯的应用领域92.4 成型周期102.5 壁厚112.6 塑料制件表面质量的分析112.7 本章小结11第3章 模具设计133.1 型腔数量的确定与配置133.1.1 型腔数量的确定133.1.2 型腔的配置133.2 注射机的选择143.2.1 注塑机简介143.2.2 注塑机基本参数153.2.3 塑件的的参数计算163.3 分型面的确定173.4 模具材料的选择183.5 模架的确定193.5.1 标准模架简介193.6 凸凹模的确定203.6.1 凹模203.6.2 凸模203.7 成型零部件的工作尺寸计算213.7.1 塑件尺寸精度的影响因素213.7.2 凹模尺寸计算223.7.3 凸模尺寸计算233.8 弹簧的设计243.8.1 弹簧材料与性能243.9 本章小结24第4章 浇注系统254.1 主流道254.2 分流道264.3 冷料穴274.4 浇口274.5 浇口套的设计284.6 本章小结28第5章 导向机构设计与校核295.1 导向机构的设计295.1.1 导柱的设计295.1.2 导套的设计295.2 顶出机构的选择305.2.1 顶出机构305.2.2 推出零件的尺寸315.2.3 锁模力的计算315.3 校核325.3.1 凹模的强度校核325.3.2 型腔底板变形量与厚度325.3.3推板强度校核335.3.4 推管的应力校核335.4 本章小结33第6章 排气系统与温度调节系统346.1 排气系统设计346.2 温度调节系统346.3 本章小结34总结35致谢36参考文献37千万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 III 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振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。现在，对于模具是工业生产的基础工艺装备”这一点，可以说已经取得了共识。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。目前全世界的模具年产值，约有600亿美元。日、美等工业发达国家，其模具工业产值已超过机床工业。从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。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。模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，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,孔模提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。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。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是所用模具的总称。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。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.3 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。在模具工业的总产值中，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。其中，冲压模具约占50（中国台湾：40），塑料模具约占33（中国台湾：48），压铸模具约占6（中国台湾：5），其他各模具约占11（中国台湾：7）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年划”。朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型冲裁射出及精密锻造等模具。1.4 我国塑料模具工业的发展前景 经过近几年的发展，在塑料模具的开发、结构的调整以及企业管理等方面已显示出以下新的发展趋势： 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。 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。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、PDM、CAPP、RE、CIMS、ERP等技术及其他许多先进制造技术和虚拟网络技术。 5、世界上工业发达国家的模具正加速向我国转移。我国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进的技术，加快我国模具制造业的发展步伐。 我国经济的高速发展对模具工业提出了新的要求，到2010年，在建筑与建材行业方面都会大大增加对模具的需求量。建筑、建材业塑料建材大量代钢、代木、替代传统建材，将在今后得到越来越多的应用。 家电行业近期家电业所需模具量年增长率为10%。随着家电市场竞争的白热化，外壳设计成为重要的一环，对家电外壳的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。业内人士普遍认为，大型、精密、设计合理（主要针对薄壁制品）的注塑模具将得到市场的欢迎。 汽车工业是中国国民经济五大支柱产业之一，增长速度惊人，因此汽车模具潜在市场巨大，发展自己的科技含量高的大型精密汽车覆盖件模具是今后的重要工作。 因此，有专家预测，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。总之，中国的塑料模具具有光辉灿烂的前景。只有那些能够把握机遇、开拓市场、不断发现新的增长点的模具企业和能够生产高技术含量模具的企业，才能在竞争激烈的市场中占有一席之地。1.5 我国模具发展与国外差距工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要， 目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成 模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、 轻工等行业发展的后腿。1.6 毕业设计的主要研究目标及内容1.6.1 设计目标1.完成塑料锥齿轮注射模总装图、步装图设计，零号图各一张；2.完成凸模和凹模、凹模固顶板零件的设计。3号图各一张；3.撰写毕业论文：1200015000字。1.6.2 设计的主要内容 本论文主要是对塑料锥齿轮的结构和模具进行了研究和探讨，所做的工作主要有以下几个方面：1.介绍了塑料模具在当前社会上发展状况，以这些情况为主要思路，设计出塑料锥齿轮的结构形式；2.根据塑料锥齿轮的结构形式，选出模具的基本模架，然后根据锥齿轮的工艺要求设计出锥齿轮成型零件和模具所有构件；3.对模具进行试模、调整。以得到符合实际生产要求的模具。第2章 注射件材料的分析2.1 塑料制品的设计分析制品如图2-1所示。 图2-1 锥齿轮1、制品为小型锥齿轮，在设计模具浇口时应采用点浇口进料，制品由推管推出；2、制品的材料为聚碳酸酯，故模具需要加热，采用电加热棒进行加热；3、生产数量：批量生产。2.2 塑件体积和质量 图2-2 体积与质量分析由上图2-2所示由PRO/E模型分析得出塑件的体积和质量：1.体积为1.47,cm；2.曲面面积为20.93,cm2；3.密度为1.2,克/ cm；4.质量为1.76,克。2.3 材料特性2.3.1 聚碳酸酯的由来早在1859年，俄罗斯化学家Butlerov首次合成出了聚碳酸酯材料，19世纪初这一材料又被Einhorn再次合成出来，但当时均未引起重视。直到Butlerov发现聚碳酸酯一百年后，该发现才受到了美国GE公司和德国拜耳公司的特别关注。1956年，这两家公司同时宣布建立工厂生产聚碳酸酯。1959年，拜耳公司生产出了商业化的产品，命名为Makrolon；第二年GE公司推出了名为Lexan的聚碳酸酯。另外，陶氏公司也在1984年生产出了自己的聚碳酸酯产品，称之为Calibre。这种高性能的材料具有广阔的市场。1970年，全世界的聚碳酸酯消费量达到4000万磅，1980年则达到了2亿1千8百万磅，而今天，聚碳酸酯已经成为继尼龙之后第二大工程塑料，并且目前仍保持着较高的增长速度。2.3.2 聚碳酸酯的性能及其改性工程塑料聚碳酸酯，英文名Polycarbonate，简称PC。是一种无定性、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料。具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，抗拉强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小、尺寸稳定；具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能；尺寸稳定性、电性能和阻燃性好；无明显熔点；由于分子链刚性大，树脂熔体粘度大；吸水率小、收缩率小、尺寸稳定性好、薄膜透气性小；对光稳定，但不耐紫外光，耐侯性好；耐油、耐酸、但不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类。长期在水中易分解和开裂，缺点是因抗疲劳性能差，容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳。聚碳酸酯具有的透明、高的热变形温度以及良好的抗冲击强度的特性，到目前为止还没有其他的工程塑料能够同时拥有这么多优点。聚碳酸酯的拉伸强度约为9000 psi（1psi=6894.76Pa），弯曲模量为340000psi，264 psi载荷下热变形温度为270F。若在其中添加填充物或者增强剂后，它的热变形温度和强度会得到进一步地提高。 大多数聚碳酸酯在低温时的缺口冲击强度为1217 ft-lb/in(1ft-lb/in=53.4J/m)，虽然它们具有较高的缺陷敏感性，然而在制品的设计时只要做些改进，就会获得比标准试验所得到的数据高得多的实际缺口冲击强度。例如，一个0.125in(1in=25.4mm)厚，内圆角半径为0.1in的直角型样条，其缺口冲击强度为2.5 ft-lb/in；如果内圆角半径为0.2in，其缺口冲击强度将达到20.2ft-lb。换句话说，若把内圆角半径增加一倍，其缺口冲击强度就能够增加8倍。这就是为什么聚碳酸酯制品的设计者总是将制品的内圆角半径大小作为首要考虑的设计参数。 聚碳酸酯的透光率为86%89%， 这要比聚甲基丙烯酸酯91%92% 的透光率和通常的聚苯乙烯88% 91%的透光率要低。 热点模具网 尽管聚碳酸酯的各种物理性能比较均衡，但是它耐化学品的性能较差，因此需要特别注意聚碳酸酯应用的化学环境。 聚碳酸酯也能够同ABS、PMMA、聚苯醚、聚醚（酰）亚胺、硫化聚醚（酰）亚胺、聚砜、和液晶聚合物、聚氨酯、PET、PBT等共混等形成合金，以改善材料的性能或降低成本；通过加入添加剂或者纤维填料对其进行改性，可以获得具有某种特定功能的聚合物材料。2.3.3 聚碳酸酯的应用领域GE公司当初之所以极力开发聚碳酸酯材料，主要是因为它具有良好的电性能，可用作电气绝缘材料。另外，它还具有良好的阻燃性、低烟性以及低的腐蚀气体排放性。目前，聚碳酸酯已广泛应用于电话、打印机、复印机、商用设备、实验室分析仪器等电子设备中。 具有透明性、耐候性以及良好的抗冲击性使聚碳酸酯能够用于制作防弹窗、机器防护罩、照明设备以及用在其他一些需要防护的场合；还有诸如温室、光学镜头防护罩、太阳能收集器、汽车灯等一些需要透明材料的场合也会看到聚碳酸酯的身影。如今，人们正在努力开发它在一些新领域的应用，如汽车车窗等。 聚碳酸酯是美国食品及药品管理局批准的能够应用在食品工业领域的材料。因为PC材料的透明性和耐高温性，使它在食品行业中可用于制造杯子、餐具、水壶、婴儿奶瓶和冷水瓶乃至微波炉容器等；聚碳酸酯在建筑行业上的应用仅次于PVC而处在第二位；此外，聚碳酸酯还用在其他一些产品如：医疗器械、眼镜、储物柜、玩具、便携式工具、照相器材和运动装备，特别是在低温条件下，要求抗冲击强度比较高的场合更是聚碳酸酯大显身手的领域。下表2-1介绍了聚碳酸酯的某些性能。表2-1 热塑性材料的某些性能材料名称拉伸弹性模量/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28001.82.02.03.52.02.50.10.2聚碳酸脂PCGFR（20%30%）1440312040001.750.50.70.350.370.380.38尼龙-1010PA1010GFR（30%）180087002.02.11.02.50.30.60.31尼龙-6PA1010GFR（30%）26002.02.11.02.50.30.60.26尼龙-66PA66GFR（30%）12502880602012602.02.1102.50.40.552.4 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35秒，保压时间一般为20120秒，冷却时间一般为30120秒（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2-2所示。表2-2 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 2.5 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；壁太厚塑料件内部会产生气泡，在可能的条件下应使壁厚尽量均匀一致。塑件的壁厚一般为14mm，大型塑件的壁可达8mm。表2-3聚碳酸酯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聚碳酸酯0.951.802.34.04.52.6 塑料制件表面质量的分析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。2.7 本章小结本章主要介绍了本设计使用的材料聚碳酸酯的性能、改性与其应用领域；又使用Pro/E三维绘图软件绘制出锥齿轮的三维图形，知道了此塑件的体积与质量，为以后的设计奠定了基础。 第3章 模具设计3.1 型腔数量的确定与配置3.1.1 型腔数量的确定确定型腔数量的方法有很多，如根据锁模力、最大注射量、制品的精度要求、模具成本等确定行腔数量。1根据制品的精度要求确定型腔数量n（1）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。（2）塑料制件为一般精度（4-5级），塑料制件重量 12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料塑料之间，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。（3）7-9级精度塑料制件，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一般注射机不应超过注射机最大注射量的80%，即: (3-1)或 式中 ()注射机的最大注射量； 成型塑件及浇注系统所需塑料重量，g； ()浇注系统凝料量，或g；()单个塑件的容积或质量，或g；塑件及浇注系统所需塑料容积，。根据方法1确定型腔数量，制件的制造精度为4级，所以应该选择多腔模具，故本设计选择一模四腔进行加工制件。3.1.2 型腔的配置 型腔的配置决定了模具结构总体方案的设计。一但型腔布置完成，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，模板的外行尺寸也基本确定。多型腔在模具上通常采用圆形排列、H形排列、直线形排列以及复合排列等，在设计时应注意如下几点：1、尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一稳定。2、型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象，如图3-1（b）的布局就比3-1（a）的布局合理。3、尽量使型腔排列得紧凑一些，以便减小模具的外形尺寸。如图3-2所示，图（b）的布局优于图（a）布局，因为图（b）的模板总面积小，可节省钢材，减轻模具质量。 （a） （b） 图3-1 型腔的配置力求对称 （a） （b） 图3-2 型腔的配置力求对称3.2 注射机的选择3.2.1 注塑机简介1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一。根据塑料注射成型过程,一般可将注射机分为以下几个部分：1.注射装置；2.合模装置；3.液压传动和电器控制。随着现代电子技术的飞速发展,注射机控制系统升级换代很快。微型计算机控制的注射机已较常见。其控制系统由CPU、存储器、显示器等组成，并有初始化和调试、注射和模具动作、压力和速度控制、数字PID调节、油路和诊断等功能软件。注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法。常用的说法有:1.按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；2.按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。其中卧式注射机是注射机中最普通、最主要的形式。卧式注射机的注射装置和定模板在设备的一侧，而锁模装置、动模板、推出机构均设置在另一侧。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，便于实线自动化操作，缺点是设备占地面积大，模具安装比较麻烦。其结构如图3-3所示。 图3-3 卧式注射机外形1-锁模液压缸；2-锁模机构；3-动模板；4-推杆；5-定模板6-控制台；7-料筒及加热器；8-料斗；9-定量供料装置；10-注射缸3.2.2 注塑机基本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,空循环时间等.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,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表3-1所示。表3-1 注射量与注射时间的关系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 54.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。3.2.3 塑件的的参数计算由以上可知塑件的体积为V=1.47cm聚碳酸酯材料的密度为1.2g/cm塑件质量为m=1.471.2=1.76g塑件总质量为V总=1.764=7.04 cm根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则即： 0.8VV (3-2)V实= V总/0.8=7.040.8=8.8cm；结合上面的计算，初步确定注塑机为XS-ZY-125，主要技术参数如下：注射机XS-ZY-125技术参数：型号：XS-ZY-125额度注射量(cm)：125螺杆(柱塞)直径(mm)：42注射压力(MP)：120注射行程(mm)：115注射方式：螺杆式锁模力(KN)：900最大成型面积：320最大开合模行程(mm)：300模具最大厚度(mm)：300模具最小厚度(mm)：200喷嘴弧半径(mm)：12喷嘴口直径(mm)：4顶出形式：两侧设有顶杆，机械顶出。动、定模固定板尺寸(mmmm)：428458合模方式：液压机械机器外形尺寸(mmmmmm)：334075015503.3 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。分型面选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很多影响，它决定了模具的结构类型，是模具设计工作中的重要环节。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、推出形式、排气形式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。 分型面的选择原则： 1.便于塑件脱模； 2.在开模时尽量使塑件留在动模； 3.外观不遭到损坏；4.有利于排气和模具的加工方便。本设计采用点浇口，应该采取二次分型。3.4 模具材料的选择现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当，则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,从PS特性看,这三项指标是必须要满足的,此外还有红硬性,抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。查手册选择型芯的材料是4Cr13。属马氏体类型不锈钢,该钢机械加工性能较好,经热处理(淬火及回火)后,具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能,较高的强度和耐磨性,适于制造承受高负荷,高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等。有关参数如下:物理性能：临界温度（）AC1：820 ； AC3： 1100；线膨胀系数：10.5(在20100)热导率：27.6W.(M.K)-1 (在20左右)弹性模量（MPa）210000223500 (20左右)3.5 模架的确定3.5.1 标准模架简介美国、德国、日本等工业发达国家都很重视模具标准化工作，标准模架已被模具行业普遍采用。我国于1990年颁布并实施GB/T12556.2-1990塑料注射模中小型模架技术条件和GB/T12556.2-1990 塑料注射模大型模架技术条件两项国家标准。1.中小型模架模架周界尺寸范围560mm900mm。按结构特征可分为基本型和派生型基本型有A1、A2、A3和A4，派生型有P1P9。以导柱和导套安装方法为特征可分为正装型（代号为Z）和反装型（代号为F）。又以脚码1、2、3分别代表带头导柱、有肩导柱和有肩定位导柱的种类。中小型模架全部采用国家标准（GB/T4169.1.1-1984塑料注射模零件）组成。以模板宽度B长度L为系列主参数。按同品种、同系列所选用的模板厚度A、B和垫板厚度C组成作为每一系列的规格，供设计者任意组合和选用。2.大型模架周界尺寸范围（630mm630mm）（1250mm20000mm）。模架品种有A型和B型两种基本型，还有P1P4的派生型，共有6个品种。无导柱安装方式的表示，与中小型模架一样，以模板宽度为系列主参数，以模板厚度为每一系列的规格，供设计者组合和选用。1、 本设计选用的为A4型250mm315mm的小型模架如图3-4所示。2、 模架总高度L:L=25+20+32+40+72+20+25=234mm。故模架总高度为234mm。图 3-4 模架3.6 凸凹模的确定3.6.1 凹模凹模是成型塑件外表面的零部件，按凹模结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种形式。本设计采用的是整体嵌入式凹模开式。整体嵌入式凹模适用于小型制件的多型腔模具。通常将多个整体凹模嵌入到凹模固定板中。具体形式如图3-5所示。 图 3-5 凹模3.6.2 凸模凸模是用于成型塑件内表面的零部件，有时又称型芯或成型杆。与凹模相似，凸模可分为整体式和组合式两类。在整体式凸模中，凸模与模板做成整体，结构牢固，成型质量好，但钢材消耗量大，适用于内表面形状简单的小型凸模。当塑件内表面形状复杂而不便于机械加工，或形状虽不复杂，但要节省优质钢材，减少切屑用量时，可采取组合式凸模。本设计凸模如图3-6所示。 图3-6 凸模3.7 成型零部件的工作尺寸计算所谓成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。3.7.1 塑件尺寸精度的影响因素1、成型零部件的制造误差成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面，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1/3左右，通常取IT6IT9级。2、成型零部件的磨损造成成型零部件磨损的主要原因是塑料熔体在型腔中的流动以及脱模时塑件与型腔的摩擦，而以后者造成的磨损为主。因此，为简化计算，一般只考虑与塑件脱模方向表面的磨损，而对于垂直于脱模方向的表面的磨损则予以忽略。磨损量值的大小与成型塑件的材料、成型零部件的磨损性及生产纲领有关。对含有玻璃纤维和石英粉等填料的塑件、型腔表面耐磨性差的零部件应取大值。因此，设计时应根据塑料材料、成型部件材料、热处理及型腔表面状态和模具要求的使用期限确定最大磨损量，对中、小型塑件该值一般取1/6塑件公差，大型塑件则取小于1/6塑件公差。3、塑料的成型收缩前已述及，成型收缩不是塑料的固有特性，它是材料与条件的综合特性，随着制品结构、工艺条件等的影响而变化，如原料的预热与干燥程度、成型温度和压力波动生产中由于设计时选取的句酸收缩率与实际收缩率的差异以及由于塑件成型时工艺条件的波动、材料批号的变化而造成的塑件收缩率的波动,由此导致塑件尺寸的变化值为 （3-3）式中 塑料的最大收缩率； 塑料的最小收缩率； 塑料的名义尺寸。由式（3-3）可见，塑件尺寸的变化值与塑件尺寸成正比，因此对大尺寸塑件，收缩率波动对塑件尺寸精度影响较大，应认真对待。此时，只靠提高成型零件制造精度来减小塑件尺寸误差是困难和不经济的，而应从工艺条件的稳定和选用收缩率波动值小的塑料方式来提高塑件精度。反之，对于小尺寸塑件，收缩率波动值的影响小，而模具成型零件的制造公差及其磨损量则成为影响塑件精度的主要因素。4、配合间隙引起的误差 例如，采用活动型芯时，由于型芯的配合间隙，将引起塑件孔的位置误差或中心距误差。又如，当凹模与凸模分别安装于动模和定模时，由于合模导向机构中导柱和导套的配合间隙，将引起塑件的壁厚误差。为保证塑件精度必须使上述个因素所造成的误差的总和小于塑件的公差值，即： （3-4） 式中 成型零部件制造误差； 成型零部件的磨损量； 塑料的搜索率波动引起的塑件尺寸变化值； 由于配合间隙引起塑件尺寸误差； 塑件的公差。3.7.2 凹模尺寸计算径向尺寸 （3-5）式中 型腔基本尺寸； 塑件外形基本尺寸；塑料平均收缩率；修正系数； 公差值。 =（mm）（修正系数取） 深度尺寸 （3-6） 式中 型腔的深度尺寸；高度尺寸；对于大型塑件可取较小值； =(mm)3.7.3 凸模尺寸计算径向尺寸 （3-7） 式中 型芯基本尺寸； 塑件外形基本尺寸； 塑料平均收缩率；修正系数； 公差值。 =(mm) 深度尺寸 （3-8）式中 型芯的深度尺寸； 高度尺寸；对大塑件取较小值，故公式可在1/2-2/3范围选取。 =(mm)3.8 弹簧的设计3.8.1 弹簧材料与性能本设计所用的弹簧材料为热扎弹簧钢65Mn GB/T1222-86，直径规格580。性能：较高的抗疲劳强度，弹性好，广泛用于各种机械交通工具等用弹簧。 切变应量G/Gpa 78弹性模量E/Gpa 197推荐硬度范围HRC 4555推荐温度范围/ -40200弹簧1：弹簧材料直径d=2mm 弹簧中径D=10mm弹簧内径=9mm弹簧外径=11mm 弹簧2：弹簧材料直径d=4mm 弹簧中径D=20mm弹簧内径=18mm 弹簧外径=22mm3.9 本章小结本章主要对模具进行了设计，型腔数量的确定为一模四腔、注射机的选择的型号为XS-ZY-125、分型面的确定、模具材料的选择、模架确定为A4型标准模架、凸凹模的确定以及凸凹模尺寸的计算、弹簧的设计等等。第4章 浇注系统注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。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。4.1 主流道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:1.主流道通常设计成圆锥型,其锥角a=24；内表面粗糙度Ra=0.4。2.为防止主流道与喷嘴处溢料,主流道对接触紧密对接,主流道对接处应制成半球凹坑,其半径小端直径R=R+(12)mm；其小端直径d= d+(0.51)mm 凹坑深度h=35mm。3.为减小料流转向过渡时的阻力,主流道大端呈圆角过渡,其圆角半径r=13mm。4.在保证塑料良好成型的前提下,主流道L应尽量短,否则将增多流道凝料,且增加压力损失,使塑料降温过多而影响注射成型.通常主流道长度由模板厚度确定,一般取L60mm。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。4.2 分流道 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上, 起分流和转向作用，在多型腔的模具中分流道必不可少，在单型腔的模具中,有的则可剩去分流道.分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。表4-1流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径 mmABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.29.5 89.5 812.7 510 4.89.5 4.89.5聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚 3.29.5 3.29.5 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为4.8mm。各种流道截面的效率如表4-2所示。 表4-2 流道截面4.3 冷料穴冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。 根据本模具设计要求冷料穴设计如图4-2所示。 图4-2 分流道与冷料穴4.4 浇口浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，该模具采用点浇口，其有以下特性:1.优点是浇口位置能灵活确定，浇口附近变形小，多型腔时采用点浇口容易平衡浇注系统对于投影面积大的塑件或容易变形的塑件，采用多个点浇口能够取得理想的效果。2.缺点由于浇口的面积小，流动阻力大，需提高注射压力，宜用于成型流动性好的热塑性塑料。采用点浇口时，为了能取出浇注系统凝料，须使用三板式双分型面模具或两板式热流道模具，费用较高。本设计点浇口如图4-4所示。 图4-4 点浇口4.5 浇口套的设计本设计浇口套如图4-5所示，常用T8或T10钢材制作，经淬火洛氏硬度为5055HRC。 图4-5 浇口套的设计4.6 本章小结本章主要对模具的浇注系统进行了设计，包括对主流道、分流道、冷料穴、浇口以及浇口套的设计，其中浇口采用的是点浇口的形式。浇注系统是模具设计的重要环节，因此不容忽视。第5章 导向机构设计与校核5.1 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间的准确对合，起定位和定向作用。例如，使凸模的运动与加压方向平行，保证凸凹模的配合间隙；在推出机构中保证推出机构运动定向，并承受推出时的部分侧压力；在垂直分型时，使垂直分型拼块在闭合时准确定位等。绝大多数导向机构由导柱和导套组成，称之导柱导向机构，此外也有锥面、销等作定位导向结构。因此，导向机构主要有导柱导向和锥面导向定位两种形式，其设计的基本要求是导向精确，定位准确，并具有足够的强度、刚度和耐磨性。5.1.1 导柱的设计导柱导向机构式利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。导柱导向机构设计内容包括：导柱和导套的典型结构，导柱与导向孔的配合以及导柱的数量和布置等。注射模的导柱一般取24根，其数量和布置形式根据模具的结构形式和尺寸来确定。本设计的导柱如图5-1所示。图5-1 导柱5.1.2 导套的设计导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易，本设计采用的是带头导套，如图5-2所示。图5-2 带头导套5.2 顶出机构的选择5.2.1 顶出机构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。本设计使用简单的推管脱模机构，采用简单的脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。下面对脱模力进行了简单的计算。脱模力 ： （5-1）式中 E-塑料的弹性模量,MPa； L-制件对型芯的包容长度，mm； f-制件与型芯之间的摩擦系数； K-无量纲系数； m-制件的质量，mm； = 本设计的推管如图5-3所示。 图5-3 推管脱模5.2.2 推出零件的尺寸推管直径的确定： （5-2） =式中 d推杆的最小直径,mm； L推杆的长度,mm； F脱模力,KN； n推杆数目； E钢材的弹性模量；推管的直径取16mm大于2mm强度满足要求。5.2.3 锁模力的计算 式中 P锁模力，（KN）；塑料溶体对型腔的平均压力，（KN）； A浇注系统在分型面上的投影面积，（mm）；5.3 校核5.3.1 凹模的强度校核侧壁的厚度： 式中 b矩形凹模腔短边长度，mm； h凹模型腔深度,mm； P模具型腔内最大的形体压力，MPa； E模具钢材的弹性模量； 经查表得取侧壁的厚度为8mm，故满足要求。5.3.2 型腔底板变形量与厚度型腔底板变形量 式中 P模具型腔内最大的形体压力，MPa； r凹模内半径，mm； E模具钢材的弹性模量，一般中碳钢E=MPa；b矩形凹模腔短边长度，mm；型腔底板厚度计算 式中 r凹模内半径，mm；P模具型腔内最大的形体压力，MPa；模具强度计算的许用应力，一般中碳钢=160MPa；b矩形凹模腔短边长度，mm；5.3.3推板强度校核 式中： F脱模力，KN； L推板长度，mm；
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