　　　根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一出四件，侧入式浇口进料，注射机采用海天120W1×B型号，设置冷却系统，用CAD绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。

　　　关键词：机械设计；模具设计；CAD绘制二维图；侧向抽芯机构

1 绪论1

1.1 塑料简介1

1.2 注塑成型及注塑模1

2 塑料材料分析4

2.1 塑料材料的基本特性4

2.2 塑件材料成型性能5

2.3 塑件材料主要用途5

3 塑件的工艺分析6

3.1 塑件的结构设计6

3.2 塑件尺寸及精度8

3.3 塑件表面粗糙度8

3.4 塑件的体积和质量8

4 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定9

4.1 注射成型工艺过程分析[5]9

4.2 浇口种类的确定9

4.3 型腔数目的确定10

4.4 注射机的选择和校核10

　　　 4.4.1注射量的校核11

　　　 4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核12

　　　 4.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核13

5 注射模具结构设计15

5.1 分型面的设计15

5.2 型腔的布局16

5.3 浇注系统的设计16

　　 5.3.1 浇注系统组成16

　　 5.3.2 确定浇注系统的原则16

　　 5.3.3 主流道的设计17

　　 5.3.4 分流道的设计18

　　 5.3.5 浇口的设计19

　　 5.3.6 冷料穴的设计20

5.4 注射模成型零部件的设计22

　　 5.4.1成形收缩率22

　　 5.4.2模具成形零件的制造误差22

　　 5.4.3零件的磨损22

　　 5.4.4模具的配合间隙的误差22

5.5型腔和型芯尺寸计算23

5.5.1型腔径向尺寸计算23

5.5.2型腔的深度尺寸23

5.5.3型芯的径向尺寸23

5.5.4型芯的高度尺寸23

5.5.5中心距尺寸计算23

　　5.6 动模板的强度校核24

　　5.7 成型零部件结构设计25

　　5.8 成型零部件工作尺寸的计算26

　　5.9 侧向抽芯机构类型选择与设计27

5.9.1侧向抽芯机构类型27

5.9.2 侧向抽芯机构主要参数的确定29

5.10 脱模机构的设计30

5.10.1 脱模机构的选择30

5.10.2推杆推出机构设计31

5.11 注射模温度调节系统33

5.11.1 温度调节对塑件质量的影响33

5.11.2 冷却系统之设计规则33

5.12 排气结构设计33

5.13 模架及标准件的选用34

5.13.1 模架的选用34

5.13.1 导向机构的设计35

6 模具材料的选用38

6.1 成型零件材料选用38

6.2 注射模用钢种38

7 总结39

参考文献40

致谢41

塑件材料成型性能

　　　ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理；ABS在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用侧浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080。ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。

2.3 塑件材料主要用途

　　 ABS在机械工业上用来制造壳体、泵业轮、轴承、把手、管道、产品、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用ABS夹层板制小轿车车身。ABS还可用来制造水表壳，纺织器材，电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器，农药喷雾器及家具等。

　　　　　　在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。

　　　分流阀如图3.1所示，呈90°弯管结构，两端接头为外螺纹，成型时采用型芯，型腔直接成型，中通结构采用抽芯机构，滑块侧抽芯成型，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构中等复杂程度，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。

QQ截图20130624203700.gif

饮水机分流阀.jpg

饮水机分流阀零件图.gif

内容简介：: 毕业设计（论文）中期报告题目：饮水机分流阀塑料模具设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2013年 3月 19日1.设计（论文）进展状况 1.1 采用注射模成型该塑件,并确定抽芯机构，采用两方向侧向抽芯机构，抽芯角为45。 1.2型腔数目的确定，由于塑件属于中小型，使用一模四腔。根据所设计塑件的特性及计算出塑件的体积和质量选择注射机，初步确定选用国产注射机XS-ZY-125型。理论注射量： 125cm3 锁模力： 900KN最大模具厚度：300mm 最小模具厚度：200mm 喷嘴孔径： 2mm 模板行程: 300mm 喷嘴球半径： 9mm 最大注射面积：320cm2 1.3 浇口的确定，使用测浇口，测浇口在外壁的拐弯处。 1.4 绘制完成了塑件的CAD图。 1.5 初步绘制模具装配图，如图所示。2.存在问题及解决措施在设计过程当中，才体会到一句话，书到用时方恨少，尤其是其中注塑机选择校核和部分机构的计算部分，资料中不是一笔带过就是笼统的泛泛而谈，很少有专业细致的探讨。但最后决定弃异存同，将其共性作为本次设计的重点，选择基础结构进行设计。另外，我还应该多阅读模具设计的有关资料，使设计的模具更有适用性。同时，还该再加强与指导老师的交流和沟通，加深对本次设计的认识和理解。总之，我相信自己会继续保持积极的态度，在指导老师的悉心点拨下，能够快速有效展开接下来的设计流程，顺利完成毕业设计工作。3.后期工作安排 3.1接下来将用两周左右的时间对成型零件的设计计算彻底完成。并选择好模架，设计好推出机构。 3.2用两周时间绘制模具各主要零部件的零件图及总体装配图。 3.3用两周时间用Pro.E绘图软件对主要零部件进行三维建模，绘制出爆炸图。 3.4用两周时间整理相关资料，撰写毕业论文，准备毕业答辩。指导教师签字：年月日注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅；标题：加粗宋体四号字2. 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。- 2 -毕业设计(论文)开题报告题目：饮水机分流阀塑料模具设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2012 年11 月 24 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。2开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。3开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少3篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按附件中参考文献“注释格式”的要求书写。4 年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2008年11月26日”。1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 1.1课题的目的与意义背景和意义:我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高，尤其是塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。本设计题目涉及目标均为工程实际零件，通过对塑件的实体测绘，完成基本参数的采集，然后运用塑料模具设计塑料成型工艺等知识，指导学生利用CAD等软件完成模具结构的设计，并进行相关的计算。本设计旨在锻炼学生在技术应用能力上达到培养目标的基本要求，在塑料成型工艺与塑料模具设计技术方面得到全面提高。 1.2塑料模具的前景与市场近年来，国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具整个模具行业中所占比重约为30%。随着国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计未来模具市场，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以汽车为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜市场十分巨大。据介绍，生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造款普通轿车约需200件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约50%。建筑领域，塑料建材大量替代传统材料也大势所趋，预计2010年全国塑料门窗塑管普及率将达到30%50%，塑料排水管市场占率将超过50%，都大大增加对模具的需求量。应该说，塑料模具的应用潜力不可低估的。专家预测，型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。全国塑料加工业域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏广东塑料模具产值全国模具总产值中的比例也占到70。现，这3个省份的不少企业已意识到塑模的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。最近，由杭州娃哈哈集团精密机械制造公司研制的腔防盗瓶盖注塑模具通过浙江省省级鉴定。该模具采用的三次顶强制脱模技术、平衡式热流道系统、瓶盖模通用模架具较强的创新性，模具性能质量达到国内领先水平。据宁海模具协介绍，去年以来，该县积极鼓励企业更新技术设备，全力推进工艺产品创新，引导条件的企业从生产环节向研发、销售高附加值模具拓展，型注塑模具制造又新的拓展，现已能够生产成套的8千克双缸洗衣机、汽车保险杠、汽车整体仪表板、汽车内饰件等大型成套模具65英寸背投电视机壳模具。宁波跃飞模具限公司经营部的位工作人员告诉记者,今年他们厂接到有关塑模产品的订单较上年所增加。然而，塑料模具尽管成时下最诱人的“奶酪”，但樱桃好吃树难栽。由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，模具材料、设计水平及加工设备均较高要求，并不人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中国国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：是加大塑料材料注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三模具试模结果检验等装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受制约。 1.3塑料模具的的发展趋势 1.3.1模具日趋大型化。 1.3.2模具技术含量将不断提高。 1.3.3多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。 1.3.4热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。 1.3.5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塑成型等工艺的模具也将随之发展。 1.3.6标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。 1.3.7快速经济模具的前景十分广阔。 1.3.8随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 1.3.9以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。 1.3.10模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到2-3微米，1微米精度的模具也将上市。 2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 2.1主要内容和要求 2.1.1本设计是以饮水机内部分流阀为对象，内部水流为单向流动，两头都是外螺纹，结构比较复杂，必须用考虑到侧向抽芯机构才能完成； 2.1.2确定模具的设计方案，进行整体设计； 2.1.3主要部件设计计算及校核并绘制塑料件零件图与模具装配图； 2.1.4编写设计说明书。 2.2研究方法和步骤 2.2.1 对塑件分析是对所要求成型的产品有个初步的了解，在接受设计社务书以后就要对塑料的品种和批量的大小以及尺寸精度与技术条件，有个整体的概念。 2.2.2 分型面设计模具上涌以取出制品和浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模具，而且涉及模具结构与制造成本.在制品设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型. 分型面的选择原则：a. 分型面应选择在制品的最大截面处，无论塑件以何方位布置型腔，都应将此作为首要原则；b. 有利于保证制品的外观质量，分型面上型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边；c. 尽可能使制品留在动模一侧，因为在动模一侧设置和制造脱模机构简便易行；d. 有利于保证制品的尺寸精度；e. 尽可能满足制品的使用要求；f. 尽可能减少制品在合模方向上的投影面积，以减小所需锁模力；g. 长型芯应置于开模方向，当塑件在相互垂直方向都需设置型心时，将较短的型心设置在侧抽芯方向，有利于减小抽拔距离；h. 有利于排气；i. 在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便；对于该设计，在进行制品设计时已经充分考虑了上述原则，从所提供样品采用的分型面可知：第一分型面与开模方向垂直；进行模具设计时，在充分考虑上述原则的基础上，可得出：第二分型面与第一制品推出方向平行。 2.2.3 注射机的选择 2.2.4 根据制品尺寸设计成型零部件 2.2.5 型腔壁厚的计算 2.2.6 浇注系统的设计a. 浇注系统与塑件在一起在分型面上，应有压降，流量和温度的分布的均衡布置；b. 结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置；c. 尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失和缩短充模时间；d. 浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生涡流和紊流，有利于排气和补缩，且应设在塑件较厚的部位，以使熔料从后断面移入薄断面，有利于补料；避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生； 2.2.7 推出机构的设计 2.2.8 导柱导向机构的设计 2.2.9 侧向分型于抽芯机构 2.2.10 温度调节系统的设计与计算 2.2.11 模架的选择 2.2.12 模计说明 2.2.13 模具的装配 2.2.14 试模 2.2.15 修模3. 模具的难点和特点该零件为饮水机内部一主要零部件，考虑到该部件要具有较高的冲击韧度及机械强度，还要求塑件外表面的粗糙度好，要求综合综合性能较高，所以材料采用ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物），此材料有良好的耐化学腐蚀、表面硬度、加工性和染色性。制品的壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。ABS有较强的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。此制品是批量生产，所以我将设计一套塑料成型模具。在设计模具时需要考虑制品的一些特点。制品为L型单向阀，两头都有外螺纹，且一头孔相对比较大且深，复杂。塑件的尺寸精度有一定的要求，外型需光洁不得有划伤，总体尺寸大小适中。取塑件的最大截面为分型面，大小两孔分别放置，需要抽芯。由于塑件尺寸较小，采用一模两件，能够适应生产的需要，侧浇口去除方便，模具结构孔不复杂，容易保证塑件的质量。开模后，塑件包紧动模型芯的力比较大，采用推管推出，推出力比较平稳，塑件不易发生变形。4完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第1周：前期准备，查阅资料，了解课题；第2-4周：完成开题报告，进行开题检查；第5-8周：完成中期报告，进行中期检查；第9-11周：完成结构设计和装配图的绘制；第12-13周：完成三位建模，并进行模型装配；第14-15周：完善装配模型，撰写毕业论文第16周：毕业答辩。参考文献1 李大鑫,张秀棉.模具技术现状与发展趋势综述J模具制造, 2005,22 赵昌盛 ,朱邦全.我国模具材料的应用发展J模具制造, 2004,113 翁其金.塑料模成型技术机械工业出版社, 2001.11 4 朱光力等编著.塑料模具设计清华大学出版社，20025 刘航.模具制造技术西安电子科技大学出版社，2006.16 何忠保.成型零件模具图册机械工业出版社，1982.37 阎亚林.塑料模具图册高等教育出版社，2004.8 8 韩洪涛，薛陪军,耿振海.机械制造技术化学工业出版社.2003.7 9 王大兴.注射成型技术化学工业出版社，2000.5 10邹继强.塑料制品及其成型模具设计清华大学出版社.2005.2 11倪森寿.机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书化学工业出版社 2003.812Cui Kun.Progress of Study on Free-Cutting Mould Steel for Plastics.Proceedings of an International Conference on Tool Steel for Die and Molds, shanghai,china, 1998，413 Hisato Kobayashi , Takef umi Shimada , Hideo Naka mura . An inspection robot for feeder cables sna ke like motion control. Industrial Elect ronics , Control ,Instr umentation , a nd Automation , Power Electronics andMotion , 1992.214 Wimpenny D I，Gibbons G JMetal spray invar tooling for compositesJAircraft Engineering and Acrespace Technology，2000，515 NewberyAP，GrantP S，Jordan P M，et a1The electric arc spray manufacture of rapid production tooling：a case studyAProceedings of the 15th International Thermal Spray ConferenceCNice：ASM International，19988指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见指导老师：年月日所在系审查意见：系主管领导：年月日饮水机分流阀塑料模具设计摘要根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一出四件，侧入式浇口进料，注射机采用海天120W1B型号，设置冷却系统，用CAD绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。关键词：机械设计；模具设计；CAD绘制二维图；侧向抽芯机构Drinking fountains shunt valve plastic mold designAbstractTo understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products, analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process, dimensional accuracy, select the workpiece size of the plastic parts. The mold using a two side gate feed injection machine adopts Haitian the 120W1B models, and set a cooling system, CAD drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, reasonable mold processing methods. Attach a manual, use brief text, a concise diagram and calculated analysis of plastic parts, in order to make a reasonable mold design.Keywords: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map; injection machine selection目录1 绪论11.1 塑料简介11.2 注塑成型及注塑模12 塑料材料分析42.1 塑料材料的基本特性42.2 塑件材料成型性能52.3 塑件材料主要用途53 塑件的工艺分析63.1 塑件的结构设计63.2 塑件尺寸及精度83.3 塑件表面粗糙度83.4 塑件的体积和质量84 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定94.1 注射成型工艺过程分析594.2 浇口种类的确定94.3 型腔数目的确定104.4 注射机的选择和校核10 4.4.1注射量的校核11 4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核12 4.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核135 注射模具结构设计155.1 分型面的设计155.2 型腔的布局165.3 浇注系统的设计16 5.3.1 浇注系统组成16 5.3.2 确定浇注系统的原则16 5.3.3 主流道的设计17 5.3.4 分流道的设计18 5.3.5 浇口的设计19 5.3.6 冷料穴的设计205.4 注射模成型零部件的设计22 5.4.1成形收缩率22 5.4.2模具成形零件的制造误差22 5.4.3零件的磨损22 5.4.4模具的配合间隙的误差225.5型腔和型芯尺寸计算23 5.5.1型腔径向尺寸计算23 5.5.2型腔的深度尺寸23 5.5.3型芯的径向尺寸23 5.5.4型芯的高度尺寸23 5.5.5中心距尺寸计算235.6 动模板的强度校核245.7 成型零部件结构设计255.8 成型零部件工作尺寸的计算265.9 侧向抽芯机构类型选择与设计27 5.9.1侧向抽芯机构类型27 5.9.2 侧向抽芯机构主要参数的确定295.10 脱模机构的设计30 5.10.1 脱模机构的选择30 5.10.2推杆推出机构设计315.11 注射模温度调节系统33 5.11.1 温度调节对塑件质量的影响33 5.11.2 冷却系统之设计规则335.12 排气结构设计335.13 模架及标准件的选用34 5.13.1 模架的选用34 5.13.1 导向机构的设计356 模具材料的选用386.1 成型零件材料选用386.2 注射模用钢种387 总结39参考文献40致谢41III毕业设计（论文）1 绪论模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它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。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。1.1 塑料简介塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能1。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。1.2 注塑成型及注塑模将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理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的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的MOLDFLOW、美国的CFLOW、华中科技大学的H-FLOW等。其中MOLDFLOW软件包括三个部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （产品优化顾问，简称MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模拟分析，简称MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型过程控制专家，简称MPX）。采用CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。2毕业设计（论文）2 塑料材料分析2.1 塑料材料的基本特性 ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合理学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 ABS无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为1.02-1.05。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎没有影响， ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， ABS有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93耐气候性差，在紫外线作用下ABS易变硬发脆。ABS的性能指标：密度 1.021.05（），收缩率，熔点，弯曲强度80Mpa，拉伸强度3549Mpa，拉伸弹性模量1.8Gpa，弯曲弹性模量1.4Gpa，压缩强度1839Mpa，缺口冲击强度1120，硬度6286HRR，体积电阻系数，收缩率范围内。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。2.2 塑件材料成型性能ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理；ABS在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用侧浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080。ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。2.3 塑件材料主要用途 ABS在机械工业上用来制造壳体、泵业轮、轴承、把手、管道、产品、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用ABS夹层板制小轿车车身。ABS还可用来制造水表壳，纺织器材，电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器，农药喷雾器及家具等。73 塑件的工艺分析在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。分流阀如图3.1所示，呈90弯管结构，两端接头为外螺纹，成型时采用型芯，型腔直接成型，中通结构采用抽芯机构，滑块侧抽芯成型，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构中等复杂程度，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。图3.1 分流阀3D视图3.1 塑件的结构设计(1) 脱模斜度由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取0.51.5，根据文献1，塑件材料ABS的型腔脱模斜度为0.35130/，型芯脱模斜度为30/1(2) 塑件的壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在14，最常用的数值为23。该产品壁厚均匀，周边和底部壁厚均为2左右。(3) 塑件的圆角为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于0.51的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的0.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍。(4) 孔塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。3.2 塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献2表3-2塑件的尺寸与公关（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用MT3级精度，未注采用MT5级精度。3.3 塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为Ra 0.021.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.010.63。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为Ra0.8，内部为Ra1.2。3.4 塑件的体积和质量本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，如图3.2,在软件中，使用塑模部件验证功能，可以测量塑件的体积，再乘以材料密度，即可可出产品质量（ABS的密度为1.05），该塑件制品的单个质量为8.9克。图3.2 分流阀3D测量毕业设计（论文）4 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定4.1 注射成型工艺过程分析5根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。(1) 成型前对原材料的预处理ABS材料具有吸湿性，加工前的干燥很重要。干燥条件为100到200，23小时。加工前的湿度必须小于0.02%。(2) 料筒的清洗在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 (3) 脱模剂的选用脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对ABS材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。第二步: 注射成型过程完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。第三步：制件的后处理注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为ABS，就采用退火处理13小时。4.2 浇口种类的确定注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。由于本设计中分流阀塑件外表面质量要求较高，所以选用侧入式浇口。侧入式浇口在端面处，成形后切除浇口, 零件组装时浇口被遮挡起来。侧入式浇口主流道需要设置钩针，分流道与产品相连，顶出产品包含流道连接在一起。4.3 型腔数目的确定因为本设计中采用侧入式浇口，且塑件的尺寸不大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一出四腔，进行加工生产。4.4 注射机的选择和校核由于采用一出四腔，需要至少注射量为8.9x4=35.6g，流道水口废料5g（测量和计算方法与产品相同），总注塑量达到40.6g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为海天120W1B。注射方式为螺杆式，其有关性能参数为：表海天120W1B注塑机参数型号参数单位120W1B螺杆直径mm40理论注射容量cm3214注射重量PSg195注射压力Mpa171注射行程mm170螺杆转速r/min0190料筒加热功率KW9.75锁模力KN1200拉杆内间距(水平垂直)mm410410允许最大模具厚度mm450允许最小模具厚度mm150移模行程mm360移模开距(最大)mm810液压顶出行程mm120液压顶出力KN33液压顶出杆数量ABS5油泵电动机功率KW13油箱容积l280机器尺寸(长宽高)m4.831.261.96机器重量t4.6最小模具尺寸(长宽)mm2902904.4.1注射量的校核模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。校核公式为： (4.1)式中：-型腔数量 -单个塑件的重量(g) -浇注系统所需塑料的重量(g)本设计中：n=4 8.9 g =5 g M=4x8.9+5=40.6g注塑机额定注塑量为214g所以注射量符合要求。4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。 (4.2)式中：n -型腔数目 -单个塑件在模具分型面上的投影面积 -浇注系统在模具分型面上的投影面积 n=4 =1120 =555 =4x1120+555=5035注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即：（）P F (4.3)式中： P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）F注射机额定锁模力（N）其它意义同上根据教科书表5-1，型腔内通常为20-40MPa，一般制品为24-34MPa，精密制品为39-44MP（）P=5035x30x1.1x0.001=166KN1200KN锁模力符合要求图4.1 产品投影面积3D测量4.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核(1) 模具厚度（闭合高度）模具闭合高度必须满足以下公式 (4.4)式中：-注射机允许的最大模厚 -注射机允许的最小模厚本设计中模具厚度为281mm，150H450，符合要求(2) 开模行程（S）的校核模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于单分型面注射模应有：SmaxS= H1 + H2 + H3 + C (4.5)式中：H1-模具厚度 H2-顶出行程H3 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度H4为塑件外抽心的脱模距离，此模具中为140mm；C 安全距离本设计中=810 = 281 mm =15mm H3 =120mm H4 =140mm C取30mm总的开模距离需要S=586mm以上. 经计算，符合要求。(3) 顶出装置的校核在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，要注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。海天120W1B型注射机为两侧推出机构。经检查能满足将模具脱出的要求。35毕业设计（论文）5 注射模具结构设计5.1 分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：a. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；b. 使塑件在开模后留在动模上；c. 分型面的痕迹不影响塑件的外观；d. 浇注系统，特别是浇口能合理的安排；e. 使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；f. 使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，采用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处如图5.1，开模后塑件留在动模一侧。图5.1 分型面的选择5.2 型腔的布局型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。型腔布局由图5.2所示：图5.2 型腔布局设计5.3 浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通侧入式浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。5.3.1 浇注系统组成普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分：1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道5浇口 6型腔 7冷料穴5.3.2 确定浇注系统的原则在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a. 塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b. 模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是单型腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c. 塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。d. 塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e. 冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。 5.3.3 主流道的设计流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。(1) 主流道的尺寸设计中选用的注射机为海天120W1B，其喷嘴直径为4，喷嘴球面半径为16，浇注系统设计如下图5.3：图5.3 浇注系统设计图中，d=喷嘴孔径+1mm；R=喷嘴球面半径+23mm；a=24；r=D/8；H=（1/32/5）R。主流道直径的经验公式为：（5.1）式中:D主流道大头直径，mm；V流经主流道的熔体体积（包括各个型腔、各级分流道、主流道以及冷料穴的容积），mm；K因熔体材料而异的常数，查手册1得PC的K=1.5。取D=9.6mm，喷嘴孔径为4mm，喷嘴球面半径为18mm则d=5mm，R=20mm，r=2mm，H=8mm。(2) 主流道衬套的形式选用如图5.4所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套和定位球设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用。图5.4 主流道衬套及其固定形式(3) 主流道衬套的固定主流道衬套的固定，采用2个M620的螺丝直接锁附固定。5.3.4 分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计采用一出四侧入式浇口。流道布局如图5.5所示：图5.5 流道布局(1) 分流道的截面尺寸应根据塑件的体积、形状、壁厚、所用塑料的工艺性能、注射速率以及浇道的长度等因素来确定。1对于壁厚小于3 mm，质量在200g一下的塑件可用一下经验公式确定分流道的直径。（5.2）式中：D分流道的直径，mm；W流经分流道的塑料量，g；L分流道长度，mm。经计算得，本模具分流道直径D=5 mm。(2) 分流道的布置分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。本模具采用平衡式布置形式。5.3.5 浇口的设计浇口又叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。它有两个功能：一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的塑料不会倒流。常向的浇口形式有直接浇口，侧入式浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则：浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点：a. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使(1)流程(包括分支流程)为最短；(2)每一股分流都能大致同时到达其最远端；(3)应先从壁厚较厚的部位进料；(4)考虑各股分流的转向越小越好。b. 有效地排出型腔内的气体。根据浇口选用原则和为保证塑件表面质量及美观效果，本设计采用侧入式浇口。浇口的截面积一般取分流道截面积的3%6%，浇口的长度约11.5mm，在设计时应取最小值，试模时逐步修正。浇口的形状有矩形（厚度和宽度比为1： 3）、圆形、梯形和U形。浇口的类型有直接口、侧浇口、平缝式浇口、扇形浇口、点浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、潜伏式浇口和护耳浇口等。本模具采用的侧浇口，侧浇口位置开设在模具的分型面上，从零件的边缘进料。优点：截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。缺点：在制品的表面留有浇口痕迹。浇口的大小由厚度、宽度和长度决定。厚度确定浇口的固化时间，在实践中通常是在允许的范围内先将侧交口的厚度加工的薄一些，试模式在进行修正。 5.3.6 冷料穴的设计主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，这里取为5mm，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的z形式有多种，这里采用Z倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。5.4 注射模成型零部件的设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括型腔、型芯、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。设计模具时应该对成型零件的结构形式、计算尺寸、强度校核给以足够的重视。(1) 模具成型零件尺寸精度的因素模具成型零件的加工精度直接影响塑件的尺寸精度。实践表明，因模具成型零件的加工而造成的误差约占塑料塑件成型误差的三分之一。通常模具的制造精度等级为34级即可。(2) 模具成型零件的磨损量模具在使用过程中，由于料流的流动，塑料塑件的脱模，都会使模具成型零件受到磨损。模具成型零件的不均匀磨损、锈蚀、使其表明光洁度降低，而从新研磨抛光也会造成模具成型零件的磨损，其中以塑料塑件的脱模对模具成型零件的磨损最大。因此通常认为凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损，与脱模方向平行的面才加以考虑。磨损量随着生产批量的增加而增大。计算模具成型零件工作尺寸时，对于模具生产批量较小的模具取小值，甚至可以不考虑其磨损量。(3) 毛边厚度对塑件塑件尺寸精度的影响在敞开式和半闭合式压模中，沿塑料塑件型腔周围设有挤压边，把在该挤压边框上形成的塑料层叫毛边。毛边的厚度与加入的压制材料的数量及压制比压有关。利用注射模成型塑料塑件时，同样也会产生毛边。由于分型面上有渣滓，或者锁模力不够大，或者模具零件加工精度不高，使模具零件不能紧密贴合也会形成毛边.(4) 成型工艺条件的控制及操作技术对塑料塑件尺寸精度的影响成型工艺条件包括料筒温度、注射压力、保压时间、模具温度、每次注射量、注射速度、冷却时间、成型周期、原料的预热及干燥等，对其进行正确的控制和管理，有利于获得稳定的尺寸，质量优异的塑料塑件，并对经济价值也有大的影响。各种工艺条件是互相关联的，仅对一个工艺因素进行正确地控制，并不容易提高塑件的质量，必须进行全面地正确的控制。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：凹模、凸模的径向尺寸（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部件工作尺寸与精度。5.4.1成形收缩率在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为：s=(Smax-Smin)Ls （5.3）式中：s为件收缩波动而引起的塑件尺寸误差（mm）；Smax为塑料的最大收缩率（%）；Smin为塑料的最小收缩率（%）；Ls为塑件尺寸（mm）。一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差1/3以内。5.4.2模具成形零件的制造误差实践证明，如果模具的成形零件的制造误差在IT7IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。5.4.3零件的磨损模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6。5.4.4模具的配合间隙的误差模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度。综上所述，在模具型腔与型芯的设计中，应综合考虑各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿值应在试模后进行逐步修订。通常凹模、凸模组成的模腔工作尺寸简化后的计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。其中平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成形零件制造公差、磨损量都为平均值的计算。5.5型腔和型芯尺寸计算5.5.1型腔径向尺寸计算（5.4）式中：Dm为型腔的最小基本尺寸；D为塑件的最大基本尺寸；Scp为注塑件塑料的平均收缩率；为塑件的尺寸公差；x为系数，x=3/4；M为模具制造公差,按IT9级公差选取而精度要求不高的塑件按（1/3-1/6）选取。因为该塑件精度要求不高，所以按（1/4）选取。5.5.2型腔的深度尺寸（5.5）式中：Hm为型腔深度的最小基本尺寸；H为塑件的最大基本尺寸；x为系数，x=2/3；其余符号同上。5.6动模板的强度校核动模垫板由于受到成型压力的作用而发生变形，若此变形过大，就会导致塑件的壁厚发生变化，还会发生溢料现象，因此必须将其最大变形量限制到0.10.2mm以下。计算公式如下：p=K2P1Bh2，P1=FP （5.6）式中：P1为动模受的总压力，MPa；F为塑件及浇注系统在动模上的投影面积，5053cm2；P为型腔压力一般取2545MPa；K为修正系数，取0.60.75，此处取为0.7；B为动模垫板的宽度，270mm；L为支撑块的跨距，164mm。计算得，在动模上的总投影面积约为5053cm2，则四个型腔所受的压力为166MPa，动模垫板所受应力为11.09MPa，小于材料的许用应力p=1279MPa。成型零件工作尺寸的计算塑件尺寸塑件尺寸公差塑件等级模具尺寸公差（1/4）公式系数x模具尺寸计算结果660.3840.063（5.2）0.7533.50.2640.065（5.2）0.75620.3240.080（5.2）0.7529.50.2440.060（5.2）0.75640.3240.080（5.2）0.7531.50.2640.065（5.2）0.7520.1240.030（5.3）0.67100.1840.045（5.3）0.6760.1640.040（5.3）0.6740.1440.035 （5.4） 0.6750.1440.035（5.4）0.6750.1440.035（3）0.675.7 成型零部件结构设计成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。(1) 型腔的设计型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用嵌入式型腔，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。图5.6 型腔3D图(2) 型芯的设计本设计中零件结构较为简单，深度不大，经过对塑件实体的仔细观察研究确定：塑件采用嵌入式型芯。这样的型芯加工方便，便于模具的维护，型芯与动模板的配合可采用。图5.7 型芯3D图5.8 成型零部件工作尺寸的计算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，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定ABS材料的平均收缩率为0.6%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为：A=B+0.006B （5.7）式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 塑件在常温下实际尺寸成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/31/4，或取IT78级作为模具制造公差。在此取IT8级，型芯工作尺寸公差取IT7级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。5.9 侧向抽芯机构类型选择与设计5.9.1侧向抽芯机构类型一般指的模具的行位机构，即凡是能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位动作来拖出产品倒扣，低陷等位置的机构。本设计中模具是采用单边抽芯即可，两个抽芯机构抽芯行程较大，需要较长的斜导柱机构，见图5.8。图5.8下图5.9列出模具的常用行位结构。从作用位置分为下模行位、上模行位、斜行位（斜顶）从动力来分，为机动侧向行位机构和液压（气压）侧向行位机构图5.9a. 滑块的设计滑块设计的要点在于滑块与侧向型芯连接以及注射成型时制品尺寸的准确性和移动的可靠性，滑块分为整体式和组合式两种。滑块材料常用45钢或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。 b. 导滑槽设计导滑槽与滑块导滑部分采用间隙配合，一般采用H8/f8。滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的长度不应小于导滑配合长度的2/3，导滑槽材料通常用45钢制造，调质至HRC 28HRC32，c. 滑块定位装置设计由于我们采用的是后模行位的形式，根据生产的实际情况，采用行位压板的方式，主要作用为固定与导向作用。d. 楔紧块设计楔紧角应比斜导柱的倾斜角大23。e. 斜导柱抽芯机构的结构形式斜导柱和滑块在模具上因安装位置不同，组成了抽芯机构的不同结构形式。(1) 斜导柱在定模上、滑块在动模上的结构 1)设计时必须注意，滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧向型芯与推杆相碰撞，造成活动侧向型芯或推杆损坏。 2) 如果发生干涉，常用的先复位附加装置有弹簧先复位、楔形滑块先复位、摆杆先复位等多种形式。(2) 斜导柱在动模上、滑块在定模上的结构(3) 斜导柱和滑块同在定模上(4) 斜导柱和滑块同在动模上5.9.2 侧向抽芯机构主要参数的确定a. 抽芯距S型芯从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离叫理论抽芯距，用S表示。为了安全起见，实际抽芯距离S通常比理论抽芯距离S大23mm，即S = S+（23）mm （5.8）本次设计中两边抽芯，分别抽芯距离为S1=63mm，S2=48mm所以S1 =63+366mm。S2 =48+351mm。b. 斜导柱倾斜角导柱倾斜角是决定斜导柱抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅决定了开模行程和斜导柱长度，而且对斜导柱的受力状况有着重要影响。决定倾斜角大小时，应从抽芯距、开模行程和斜导柱受力几个方面综合考虑。实际生产中，一般取=1232。本次设计取=25。c. 斜导柱直径d斜导柱直径计算公式为 (5.9)式中：斜导柱直径，mm；脱模力，N；侧型芯滑块受的脱模力作业线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定板的距离，mm；斜导柱所用材料的许用弯曲应力，MPa；斜导柱倾斜角。本次模具设计中，计算如下：=11.73mm (5.10)取d为12mm。d. 斜导柱的总长度斜导柱总长度计算公式为（510）mm (5.11)式中：斜导柱总长度，mm；斜导柱固定部分大端直径，mm；斜导柱倾斜角；斜导柱固定板厚度，mm；斜导柱工作部分直径，mm；抽芯距，mm。本次模具设计中，计算如下： S1斜导柱计算（510）mm178mm.S2斜导柱计算（510）mm213mm图5.10 斜导柱抽芯距离与长度设计5.10 脱模机构的设计塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。5.10.1 脱模机构的选择脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。本设计中采用推杆推出机构和斜滑杆侧抽芯机构使塑料制件顺利脱模。脱模机构的选用原则：a. 使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；b. 推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；c. 推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；e. 推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；f. 推杆位置痕迹须不影响塑件外观。5.10.2推杆推出机构设计a. 推杆布置该塑件采用了6mm大小推杆，其分布情况如图5.11所示，这些推杆均匀的分布在产品边缘处，使制品所受的推出力均衡。图5.11 推杆布置b. 推杆的设计7本设计中采用台肩形式的圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的设置部位选用不同的直径，见图。推杆端平面不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，ABS塑料的溢料间隙为。 c. 推杆横截面积直径校核由于该塑件的底面尺寸有限，所以只能凭经验定推杆的直径为d=6mm。以下要对其许用应力进行校核。脱模力Qe=Qc+Qb (5.12) 式中：Qc为阻力；Qb为真空吸力，Qb=0.1Ab，Ab为型芯横截面积；Qb=0.1619.5=61.95N; Qc= (5.13) 式中：E为拉伸弹性模量，E=1.95GPa=1950MPa；为塑料的平均成型收缩率，=0.5%；为泊松比，=0.3；t为制品壁厚，t=3mm；h为脱模方向高度，h=15mm；kf为系数，kf=0.412；为脱模斜度，=1；f为静摩擦系数，f=0.45。所以Qe=Qc+Qb=1012+61.95=1073.95N顶杆直径的校核顶杆的受力状态可简化为“一端固定、一端铰支”的压杆稳定性力学模型，由欧拉公式简化为： d=（L2Q/nE）1/4 (5.14) 式中：d为顶杆直径，6mm；为安全系数，范围在1.41.8之间，此处取1.5；L为顶杆长度，L=135 mm；Q为脱模力，6200N；n为顶杆根数，n=3；E为顶杆材料的弹性模量MPa，该材料为1.95103。由于d=6 mm，对推杆进行强度校核如下：=4Q/nd2 式中：为顶杆所受的应力，MPa；为顶杆材料的许用应力，MPa。由上式得出=1237.4N/cm3=3200N/cm2，所以推杆满足强度要求。5.11 注射模温度调节系统在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料熔体的温度为左右，熔体固化成为塑件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的塑料，如本设计中的聚碳酸酯ABS，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。5.11.1 温度调节对塑件质量的影响注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。本设计中型芯型腔各一组冷却水回路, 此方式冷却快速, 两个塑件冷却均匀, 确保尺寸变形一致。5.11.2 冷却系统之设计规则设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸，以方便加工与组装。设计冷却系统时，模具设计者必须根据塑件的壁厚与体积决定下列设计参数：冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。冷却管路的位置与尺寸塑件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在型腔与型芯内，设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。通常，钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的12倍，冷却孔道之间的间距应维持35倍直径。冷却孔道直径通常为612 mm（7/169/16英吋），在此取8mm。 5.12 排气结构设计排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜，其值与塑料熔体的粘度有关。5.13 模架及标准件的选用5.13.1 模架的选用(1) 确定模具的基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下：单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。(2) 模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择CI型的模架，其基本结构如下图5.12：图5.12 模架结构图CI型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合侧浇口，侧入式浇口，采用斜导柱侧抽芯的注射成形模具。由分型面分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，经过计算可以知道该模具是一出四腔的模具，而型腔之间的距离在30-40mm之间。把型腔排列成一出四腔可得长为170mm，宽为140mm，模架的长L=170+复位杆的直径+螺钉的直径+型腔壁厚+2x滑块厚度300mm模架的宽W=140+复位杆的直径+型腔壁厚+2x滑块厚度270mm根据内模仁的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。在此设计中，由于有斜滑块侧抽芯机构，还需要考虑侧抽芯对模具设计中模架外形尺寸的影响。综合考虑本设计选用WL=270x300的模架。塑件的高度为19mm，塑件的胶位对半留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件所伸入高度加30-50mm，考虑强度要求，动模板的厚度取80mm，定模板取70mm。考虑推杆及斜滑块的顶出行程要求，支撑板

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