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瓶塞注射模设计【注塑模】【14张CAD图纸】

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关键词：: 瓶塞注射模设计注塑 cad图纸

资源描述：

瓶塞注射模设计

32页 14000字数+说明书+任务书+开题报告+14张CAD图纸【详情如下】

中期检查表.doc

任务书.doc

动模.dwg

动模垫板.dwg

型芯.dwg

大顶杆.dwg

定模.dwg

导柱.dwg

底座.dwg

拉料杆.dwg

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推板.dwg

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摘要

模具技术已成为衡量一个国家工业发展水平高低的重要标志，而注塑模具越来越显示出不可比拟的优越性。此文首先介绍了国内外模具技术的现状及存在的问题，并提出了今后模具技术的发展趋势，其次，以瓶塞注射模设计为例，阐述了注射模设计的详细过程。设计中运用了先进的CAD/CAM/CAE技术，对注塑模进行了优化，理论上分析了注射成型中塑料制品易出现的问题，比如浇口尺寸、注射压力和注射速率对收缩和翘曲的影响，并提出了相应的解决对策。

关键词：注塑模具；模具CAD/CAM/CAE；注射成型；塑料制品

ABSTRACT

The level of a cuntry’s industry was mostly determined by die & mould technology. But injection die & mould demonstrates its incomparable superiority,more and more.Firstly,this articl introduced the current situation and problems of die & mould technology, and put forward the development trend of die & mould technology. Secondly, take the injection die & mould designing about lid of barrel for exemple, elaborate the detailed process of injection die & mould design. In the design has utilized the advanced CAD/CAM/CAE technology,and has optimized the injection die & mould. Theoretically analyzed the plastic product’s questions in the injection molding. For exemple, plastic product’s shrinkage and warpage were Influenced by the factors about size of gate、injection speed、injection pressure and so on, and then the corresponding solution to be followed.

Keywords:? Injection die & mould demonstrates；moulds/CAD/CAM’CAE；Injection moulding；Plastic product?????

前言I

摘要II

1塑件的分析1

1.1塑料ABS1

1.1.1基本特性：1

1.1.2成型特点：1

1.1.3主要技术指标：2

1.1.4ABS的成型条件2

1.2ABS的注射工艺参数：2

1.3塑件的形状尺寸3

2.型腔数目确定及排布图5

2.1行腔的布局5

2.2侧浇口6

3.分型面的选择7

3.1分型面位置的确定7

3.2型腔数目的确定8

3.2.1塑件尺寸精度8

3.2.2模具制造成本8

3.2.3注塑成形的生产效益8

3.2.4制造难度8

3.3型腔的布局9

4.浇注系统的设计10

4.1主流道设计10

4.2分流道的设计10

4.3浇口的设计10

4.3.1浇口的主要作用10

4.3.2点浇口具有如下优点：11

4.4浇注系统设计原则11

5.注射机的型号和规格12

5.1注射机的技术规格：12

6.成型零部件的结构设计和工作尺寸计算13

6.1成型零件的结构设计13

6.2产生偏差的原因：13

6.3成型零件的强度、刚度计算15

7.导柱导向机构的设计16

7.1导柱导向机构的作用：16

8.推出机构的设计18

8.1推出机构推出机构的组成与分类18

8.2设计原则：18

8.3脱模力的计算：18

9.温控系统设计20

9.1冷却系统20

9.2冷却介质20

9.3冷却系统设计原则20

10.注射机的校核22

10.1塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核22

10.2模具厚度校核22

10.3开模行程校核22

11.模具材料的选用23

11.1模具材料选用原则23

11.2本套塑料模具的选材及热处理23

11.3该套模具所用材料的性能比较24

12.模具的工作过程25

结束语26

参考文献27

致谢28

1塑件的分析

塑料ABS

ABS中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。

1.1.1基本特性：

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3种单体合成的。每种单体都具有不同性能：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性，使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性，使ABS坚韧；苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度，使ABS有良好的加工和染色性能。

ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。有极好的冲击强度，且在低温下也不迅速下降。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，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。ABS表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。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。其缺点是耐热性不高，

性能：综合性能较好，冲击韧度、力学性能较高，尺寸稳定而化学性、电气性能良好；易于成形和机械加工，与此相反372有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。

用途：适于制作一般机械零件、减摩耐摩零件、传动零件以及化工、电器、仪表等零件。

1.1.2成型特点：

1）无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。

吸湿性强，含水量应小于0.3%，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（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好）。

比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为250℃左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取50℃～60℃，要求光泽及耐热型料宜取60℃～80℃。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为180℃～230℃，注射压力为100～140MPa，螺杆式注射机则取160℃～230℃，70～100MPa为宜。

模具设计时要注意浇注系统，分流道及浇口截面要大，选择好进料口位置、形式，推出力过大机械加工时塑料件表面呈现“白色”痕迹（但热水中预热可消失），在成型时的脱模斜度﹥2°，收缩率取﹥0.5°。

1.1.3主要技术指标：

比重：1.02~1.16g/cm3。

比容：0.86~0.98cm3/g。

吸水性：0.2~0.4% (24h)。

熔点：130~160oC。

热变形温度：4.6×105Pa---- 130~160oC。

18.5×105Pa---- 90~108oC。

抗拉屈服强度(105Pa): 500

拉伸强度模量：1.8×104 Mpa

弯曲强度：800×105Pa

1.1.4ABS的成型条件

表1 ABS的成型条件

注射成型机类型螺杆式

密度（）1.03——1.07

计算收缩率0.3——0.8

预热温度(℃)80——85

时间(s)2——3

料筒温度后段(℃)150——170

中段(℃)165——180

前段(℃)180——200

喷嘴温度(℃)170——180

模具温度(℃)50——80

注射压力(MPa)60——100

成型时间注射时间(s)20——90

高压时间(s)0——5

冷却时间(s)20——120

总周期(s)50——220

螺杆转速（r/min）30

适用注射机类型螺杆式、柱塞式均可

后处理方法红外线灯、烘箱

温度（℃）70

时间（h）2～4

ABS的注射工艺参数：

注射机类型：螺杆式

螺杆转速： 30~60 r/min

喷嘴形式：直通式

喷嘴温度： 190~200oC

料筒温度：前 200~210oC

中 210~230oC

后 180~200oC

模温： 50~80oC

注射压力： 70~120Mpa

保压力： 50~70Mpa

注射时间(s)： 3~5

保压时间(s)： 15~30

冷却时间(s)： 15~30

成型周期(s)： 40~7

1.3塑件的形状尺寸

塑件图如下页所示：

塑件的工作条件对精度要求较低，根据ABS的性能可选择其塑件的精度等级为5级精度（查阅《塑料成型工艺与模具设计》P66表3-8）。其密度为1.0~1.1g.cm3

经计算得塑件的底面积为：S塑=530.66mm2

得塑件的体积为：V塑=1.351cm3

塑件的质量为：W塑 =V塑×r塑=1.5(g)。

零件需要的尺寸精度

壁厚:型腔数目确定及排布图

2.1行腔的布局

多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时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最短，同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。

平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的；非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。

要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。

已知的体积V塑或质量W塑，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，综合考虑生产率和生产成本等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模四腔对称性排布。由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用侧浇口。排布图如下图所示：

参考文献

[1]　叶久新，王群主编．塑料制品成型及模具设计[M]．湖南科学技术出版社，2005，1-156．

[2]黄毅宏、李明辉主编模具制造工艺.北京：机械工业出版社，1999.6

[3]. 何忠保，陈晓华，王秀英主编.典型零件模具图册.北京：机械工业出版社，2000.9

[4]. 李绍林，马长福主编.实用模具技术手册.上海：上海科学技术文献出版社，2000.6

[5]. 王树勋主编.注塑模具设计与制造实用技术.广州：华南理工大学出版社，1996.1

[6]. 李绍林主编.塑料·橡胶成型模具设计手册. 北京：机械工业出版社，2000.9

[7] 刘小宁，张永俊．瓶盖注射模设计[J]．模具工业，2006，32（5）：44-46．

[8] 伍先明，王群，庞佑霞，张厚安编著[M]．国防工业出版社，2006．

[9] 刘小宁，张永俊．瓶盖注射模设计[J]．模具工业，2006，32（5）：44-46．

[10] 付伟，张海，曹爱文．基于Pro/E的分模方法及技巧 [J]．模具工业，2006，32（5）：65-70．

[11]　杜智敏，何华妹郭擎强编著．Pro/ENGINEER野火版塑料注射模具设计实例[M]．机械工业出版社，2005．

[12]　付宏生，刘京华编著．注塑制品与注塑模具设计[M]．化学工业出版社，2003．

[13]　模具实用技术丛书编委会编．塑料模具设计制造与应用实例[M]．机械工业出版社，2002，1-230．

内容简介：: 湖南工学院毕业设计(论文)工作中期检查表题目瓶塞注射模设计学生姓名胡诗禾班级学号212070235专业材料成型及控制工程指导教师填写学生开题情况学生调研及查阅文献情况毕业设计（论文）原计划有无调整学生是否按计划执行工作进度学生是否能独立完成工作任务学生的英文翻译情况学生每周接受指导的次数及时间毕业设计（论文）过程检查记录情况学生的工作态度在相应选项划“”认真一般较差尚存在的问题及采取的措施：指导教师签字：年月日系部意见：负责人签字：年月日湖南工学院2011届毕业设计（论文）指导教师评阅表系：机械工程系专业：材料成型及控制工程学生姓名胡诗禾学号212070235班级成型0702专业材料成型及控制工程指导教师姓名李良喜课题名称瓶塞注射模设计评语：是否同意参加答辩：是否指导教师评定成绩分值：指导教师签字：年月日湖南工学院毕业设计（论文）评阅评语表题目瓶塞注射模设计学生姓名胡诗禾班级学号212070235专业材料成型及控制工程评阅教师姓名职称工作单位评分内容具体要求总分评分开题情况调研论证能独立查阅文献资料及从事其他形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。10外文翻译摘要及外文资料翻译准确，文字流畅，符合规定内容及字数要求。10设计质量论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理。35创新工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值。10撰写质量结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，书写格式规范，符合规定字数要求。15综合能力能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题。20总评分评阅教师评阅意见评阅成绩总评分20%评阅教师签名日期湖南工学院2011 届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表系：机械工程系专业：材料成型及控制工程学生姓名胡诗禾学号212070235班级成型0702答辩日期6.9课题名称瓶塞注射模设计指导教师李良喜成绩评定分值评定小计课题介绍思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。30答辩表现思维敏捷,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入,知识面宽。必答题40自由提问30合计100答辩评分分值：答辩小组长签名：答辩成绩a： 40指导教师评分分值：指导教师评定成绩b： 40评阅教师评分分值：评阅教师评定成绩c： 20最终评定成绩：分数：等级：答辩委员会主任签名：年月日说明：最终评定成绩a+b+c，三个成绩的百分比由各系自己确定，但应控制在给定标准的10左右。2011届毕业设计（论文）课题任务书系：机械工程系专业：材料成型及控制工程指导教师李良喜学生姓名胡诗禾课题名称瓶塞注射模设计内容及任务根据所给定的塑料产品，设计注射模。内容包括：塑件的形状尺寸计算，分型面的选择，浇注系统的设计，导向机构的设计，脱模机构的设计，温控系统设计等。拟达到的要求或技术指标1设计总要求：（1）、尽量选用标准模架。（2）、保证规定的生产率和高质量的塑胶制品的同时，力求模具成本低、寿命长。（3）、设计的塑料模必须保证操作维护安全、方便，与注射机能够匹配。（4）、在能够生产出性能、特性、质量符合要求的前提下，尽量降低制品的后加工成本。（5）、便于搬运、安装、紧固到注射机上，并且方便、可靠。（6）、保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。2、设计图纸模具总装图一张、动、定模、浇口套、型芯等所有非标准零件图及电子文件（图幅总量22.5张A0）。3、设计说明书（要求不少于1.2万字，）（1）、资料数据充分，并标明数据出处。（2）、计算过程详细、完全。（3）、公式的字母含义应标明，有时还应标注公式的出处。（4）、内容条理清楚，按步骤书写。（5）、说明书要求用计算机打印出来。4、整个设计资料包括：全套图纸、设计计算说明书、设计任务书、设计笔记、毕业设计体会。进度安排起止日期工作内容备注2011年2月至6月1布置任务，方案设计2设计计算和工艺编制3结构设计和绘图4编写毕业设计说明书5毕业答辩主要参考资料1叶久新，王群主编塑料制品成型及模具设计M湖南科学技术出版社，2005，1-156 2黄毅宏、李明辉主编模具制造工艺.北京：机械工业出版社，1999.6 3. 何忠保，陈晓华，王秀英主编.典型零件模具图册.北京：机械工业出版社，2000.94. 李绍林，马长福主编.实用模具技术手册.上海：上海科学技术文献出版社，2000.65. 王树勋主编.注塑模具设计与制造实用技术.广州：华南理工大学出版社，1996.16. 李绍林主编.塑料橡胶成型模具设计手册. 北京：机械工业出版社，2000.97 刘小宁，张永俊瓶盖注射模设计J模具工业，2006，32（5）：44-468 伍先明，王群，庞佑霞，张厚安编著M国防工业出版社，20069 刘小宁，张永俊瓶盖注射模设计J模具工业，2006，32（5）：44-4610 付伟，张海，曹爱文基于Pro/E的分模方法及技巧 J模具工业，2006，32（5）：65-7011杜智敏，何华妹郭擎强编著Pro/ENGINEER野火版塑料注射模具设计实例M机械工业出版社，200512付宏生，刘京华编著注塑制品与注塑模具设计M化学工业出版社，200313模具实用技术丛书编委会编塑料模具设计制造与应用实例M机械工业出版社，2002，1-230教研室意见年月日系主管领导意见年月日附表五湖南工学院毕业设计(论文)开题报告题目瓶塞注射模设计学生姓名班级学号专业材料成型及控制工程一、课题的目的和意义：模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业的一朵奇葩，其发展极为迅速。注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法 ,世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50 %以上 ,尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加，注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品 ,适合高效率、大批量的生产方式 ,以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法，注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺 ,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产 ,这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长 ,生产成本增加 ,而且难以保证产品的质量，要解决这些问题 ,必须以科学分析的方法 ,研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 ,为实现注塑产品的更新换代 ,提高企业的竞争能力 ,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 CAD/ CAM/ CAE集成技术的研究国外注塑模 CAD/ CAM/ CAE 技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模 CAD/ CAE/CAM 技术能使设计时间缩短 50 %,制造时间缩短 30 %,成本下降 10 %,塑料节省 7 % 注塑模计算机模拟技术正朝着与 CAD/ CAE无缝整体集成化方向发展 ,注塑 CAD 所构造的几何模型为实现注塑模 CAE技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息 ,注塑模 CAE的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析 ,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据。现时国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。次选题能全面反映培养目标，与本专业密切相关，能结合社会生产实际或科研实践，工程性强，现实意义明显，具有相当的先进性、深度和难度。在本次手机模具设计毕业设计中，我采取将模具设计内容同CAD/CAM/CAE紧密结合在一起，通过先进的软件仿真，可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处，会找出各种解决方案让设计趋于合理，同时掌握了最先进的设计，加工及分析技术，提高了学生的学习兴趣和创新能力，使毕业设计真正成为了学生实际工作前的一次全过程模拟。通过本次设计，应使我们在下述基本能力上得到培养和锻炼：塑料制品的设计及成型工艺的选择；一般塑料制品成型模具的设计能力；塑料制品的质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力；了解模具设计的常用商业软件以及同实际设计的结合。二、文献综述1、中国模具的发展现状中国模具的发展现状改革开放带了我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场的需求量也进一步的增加。模具行业也一直以15%左右的增速再发展。因此带来的模具工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具厂也如雨后春笋般的建立起来，同时也带来了以集体、独资、私营和合资等形式的快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。2、中国模具的发展方向模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。(2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。(3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 (4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。我国模具与发达国家企业之间的差距不小，因此要发挥整体优势和综合竞争力，要加强统筹协调、完善合作机制，创造性地工作。也需要加大对模具相关专业人才的综合素质培训投入。三、设计内容与步骤1.品原料是ABS，采用注塑成型模具。2.悉注塑模具设计的流程，掌握注塑模具设计的基本原理和设计方法，能用模具设计软件，对塑件进行模具设计。3.成模具的各个零件的设计。4.计完成后，对设计的各参数进行校核，以便能保证使用要求。5.个模具设计完成后，还要进行试模，并针对性的进行修改。四、绘图任务（1）模具总装配图（2）模具零件图（3）模具总成三维图（可选）（4）模具主要零件三维图（可选）五、设计过程进度计划第1周完成毕业设计的选题和开题报告；第2-3周进行毕业实习及调研；第4周进行工艺及结构设计；第5周绘制装配图和零件图；第6周对整个设计进行合理性检查；第7-9周撰写设计说明书及毕业答辩的准备；第10-11周毕业设计答辩。六、参考文献1叶久新，王群主编塑料制品成型及模具设计M湖南科学技术出版社，2005，1-156 2黄毅宏、李明辉主编模具制造工艺.北京：机械工业出版社，1999.6 3. 何忠保，陈晓华，王秀英主编.典型零件模具图册.北京：机械工业出版社，2000.94. 李绍林，马长福主编.实用模具技术手册.上海：上海科学技术文献出版社，2000.65. 王树勋主编.注塑模具设计与制造实用技术.广州：华南理工大学出版社，1996.16. 李绍林主编.塑料橡胶成型模具设计手册. 北京：机械工业出版社，2000.97 刘小宁，张永俊瓶盖注射模设计J模具工业，2006，32（5）：44-468 伍先明，王群，庞佑霞，张厚安编著M国防工业出版社，20069 刘小宁，张永俊瓶盖注射模设计J模具工业，2006，32（5）：44-4610 付伟，张海，曹爱文基于Pro/E的分模方法及技巧 J模具工业，2006，32（5）：65-7011杜智敏，何华妹郭擎强编著Pro/ENGINEER野火版塑料注射模具设计实例M机械工业出版社，200512付宏生，刘京华编著注塑制品与注塑模具设计M化学工业出版社，200313模具实用技术丛书编委会编塑料模具设计制造与应用实例M机械工业出版社，2002，1-230指导教师批阅意见指导教师(签名)：年月日摘要模具技术已成为衡量一个国家工业发展水平高低的重要标志，而注塑模具越来越显示出不可比拟的优越性。此文首先介绍了国内外模具技术的现状及存在的问题，并提出了今后模具技术的发展趋势，其次，以瓶塞注射模设计为例，阐述了注射模设计的详细过程。设计中运用了先进的 CAD/CAM/CAE 技术，对注塑模进行了优化，理论上分析了注射成型中塑料制品易出现的问题，比如浇口尺寸、注射压力和注射速率对收缩和翘曲的影响，并提出了相应的解决对策。关键词：注塑模具；模具 CAD/CAM/CAE；注射成型；塑料制品I ABSTRACT The level of a cuntrys industry was mostly determined by die & mould technology. But injection die & mould demonstrates its incomparable superiority,more and more.Firstly,this articl introduced the current situation and problems of die & mould technology, and put forward the development trend of die & mould technology. Secondly, take the injection die & mould designing about lid of barrel for exemple, elaborate the detailed process of injection die & mould design. In the design has utilized the advanced CAD/CAM/CAE technology,and has optimized the injection die & mould. Theoretically analyzed the plastic products questions in the injection molding. For exemple, plastic products shrinkage and warpage were Influenced by the factors about size of gate、injection speed、injection pressure and so on, and then the corresponding solution to be followed. Keywords: Injection die & mould demonstrates；moulds/CAD/CAMCAE； Injection moulding；Plastic product II目录前言 I摘要 II1 塑件的分析 11.1塑料 ABS 11.1.1基本特性： 11.1.2成型特点： 11.1.3主要技术指标： 21.1.4ABS 的成型条件21.2ABS 的注射工艺参数： 21.3塑件的形状尺寸32.型腔数目确定及排布图 52.1行腔的布局52.2侧浇口63.分型面的选择 73.1分型面位置的确定73.2型腔数目的确定83.2.1塑件尺寸精度 83.2.2模具制造成本 83.2.3注塑成形的生产效益 83.2.4制造难度 83.3型腔的布局94.浇注系统的设计 104.1主流道设计104.2分流道的设计104.3浇口的设计104.3.1浇口的主要作用 104.3.2点浇口具有如下优点： 114.4浇注系统设计原则115.注射机的型号和规格 125.1注射机的技术规格：126.成型零部件的结构设计和工作尺寸计算 136.1成型零件的结构设计136.2产生偏差的原因：136.3成型零件的强度、刚度计算157.导柱导向机构的设计 167.1导柱导向机构的作用：16III8.推出机构的设计 188.1推出机构推出机构的组成与分类188.2设计原则：188.3脱模力的计算：189.温控系统设计 209.1冷却系统209.2冷却介质209.3冷却系统设计原则2010.注射机的校核 2210.1塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核 2210.2模具厚度校核 2210.3开模行程校核 2211.模具材料的选用 2311.1模具材料选用原则 2311.2本套塑料模具的选材及热处理 2311.3该套模具所用材料的性能比较 2412.模具的工作过程 25结束语26参考文献27致谢28前言模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占 80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常常标志一个国家工业化的发展程度。本课题研究的是塑料注射模具的设计。本设计的研究目的是检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。进一步掌握进行模具设计的方法、过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。培养自己的动手能力、创新能力、计算机运用能力。研究意义是对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。以及进一步的熟练掌握 AutoCAD、ProE 相关设计软件。锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。塑料件的模具设计结构设计，应充分考虑实际生产的具体要求。特别是小型塑件的模具设计，受位置的限制，抽芯机构的选择十分有限，这就产生了抽芯机构的设计与模具尺寸相互制约的问题，浇口位置的选择也会直接影响塑件的表面质量。本设计通过一个实际塑料传动机架模具的设计对此进行分析。同时也说明了模具设计的流程，及怎样设计一套模具在本设计编写的过程中，遇到了很多问题，通过与同学的交流和制导老师的耐心讲解，都已得到解决，在此特别感谢。1 塑件的分析 1.1塑料 ABSABS 中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。1.1.1 基本特性：ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯 3 种单体合成的。每种单体都具有不同性能：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性，使 ABS 有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性，使 ABS 坚韧；苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度，使 ABS 有良好的加工和染色性能。ABS 无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。有极好的冲击强度，且在低温下也不迅速下降。水、无机盐、碱、酸类对 ABS 几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，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。ABS 表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。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。其缺点是耐热性不高，性能：综合性能较好，冲击韧度、力学性能较高，尺寸稳定而化学性、电气性能良好；易于成形和机械加工，与此相反 372 有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。用途：适于制作一般机械零件、减摩耐摩零件、传动零件以及化工、电器、仪表等零件。1.1.2 成型特点：1）无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。吸湿性强，含水量应小于 0.3%，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（流动性比聚苯乙烯、AS 差，但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好）。比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为 250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取 5060，要求光泽及耐热型料宜取 6080。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为 180230，注射压力为 100140MPa，螺杆式注射机则取 160230，70100MPa 为宜。模具设计时要注意浇注系统，分流道及浇口截面要大，选择好进料口位置、形式，推出力过大机械加工时塑料件表面呈现“白色”痕迹（但热水中预热可消失），在成型时的脱模斜度2，收缩率取0.5。1.1.3 主要技术指标：比重：1.021.16g/cm3。比容：0.860.98cm3/g。吸水性：0.20.4% (24h)。熔点：130160oC。热变形温度：4.6105Pa 130160oC。 18.5105Pa 90108oC。抗拉屈服强度(105Pa): 500拉伸强度模量：1.8104 Mpa弯曲强度：800105Pa1.1.4 ABS 的成型条件表 1 ABS 的成型条件注射成型机类型螺杆式密度（）3kg dm1.031.07计算收缩率0.30.8温度()8085预热时间(s)23后段()150170中段()165180料筒温度前段()180200喷嘴温度()170180模具温度()5080注射压力(MPa)60100注射时间(s)2090高压时间(s)05冷却时间(s)20120成型时间总周期(s)50220螺杆转速（r/min）30适用注射机类型螺杆式、柱塞式均可方法红外线灯、烘箱温度（）70后处理时间（h）241.2 ABS 的注射工艺参数：注射机类型：螺杆式螺杆转速： 3060 r/min 喷嘴形式：直通式喷嘴温度： 190200oC 料筒温度：前 200210oC中 210230oC后 180200oC模温： 5080oC注射压力： 70120Mpa保压力： 5070Mpa注射时间(s)： 35保压时间(s)： 1530冷却时间(s)： 1530成型周期(s)： 4071.3 塑件的形状尺寸壁厚:塑件图如下页所示：塑件的工作条件对精度要求较低，根据 ABS 的性能可选择其塑件的精度等级为5 级精度（查阅塑料成型工艺与模具设计P66表 3-8）。其密度为 1.01.1g.cm3经计算得塑件的底面积为：S塑=530.66mm2得塑件的体积为：V塑=1.351cm3塑件的质量为：W塑 =V塑r r塑= =1.5(g)。零件需要的尺寸精度图 1 塑件图2.型腔数目确定及排布图2.1 行腔的布局多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时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最短，同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的；非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。已知的体积 V塑或质量 W塑，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，综合考虑生产率和生产成本等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模四腔对称性排布。由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用侧浇口。排布图如下图所示：图 2 型腔数目及排布图2.2 侧浇口它又称边缘浇口.一般情况下,侧浇口开设在模具的分型面上,从制品侧面边缘进料.它能方便地调整浇口形式.它的截面形状通常采用矩形,3.分型面的选择3.1 分型面位置的确定模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。分型面的选择应注意以下几点：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。2）保证制件的精度和外观要求与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。3）考虑满足塑件的使用要求注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度、推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。4）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适。5）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积。6）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。7）不妨碍制品脱模和抽芯在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的侧凹或侧孔。一般机械式分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。8）有利于浇注系统的合理处置。尽可能与料流的末端重合，以利于排气。9）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。塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模的角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模。而且不影响塑件的量和外观形状，以及尺寸精度。图 3 分型面3.2 型腔数目的确定型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。其数目的决定与下列条件有关：3.2.1 塑件尺寸精度型腔数越多时，精度也相对地降低。3.2.2模具制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。3.2.3 注塑成形的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。3.2.4 制造难度多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和形状的复杂程度。该塑件精度要求一般（MT3），又是大批量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用低一点，设备运转费用小一点，采用一模八腔的模具形式。考虑到塑件的结构特点，有侧向分型。为了便于脱模，型腔的排列方式采用双列直排。这样比一模一腔模具的生产效率高，同时结构更为合理。3.3 型腔的布局多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时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最短，同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的；非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。4.浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，它的作用是将塑料熔体顺利的充满型腔的各个部位。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。注射成型的基本要求是在合适的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满型腔，影响顺利充模的关键之一就是浇注系统的设计。普通流道浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。4.1 主流道设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计要点为：1）主流道圆锥角=23对流动性差的塑料可取 36，内壁粗糙度为Ra0.63um。主流道大端呈圆角，半径 r=13mm，以减小料流转向过渡的阻力。2）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于 60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。3）对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下是将主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座采用 H7/m6 过渡配合，与定位圈的配合采用 H9/f9 间隙配合。4.2 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。多型腔模具必定设置分流道，单型腔大型塑件在使用多个点浇口是也要设置分流道。4.3 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量有很大的影响。4.3.1 浇口的主要作用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。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。2）易于切除浇口尾料。3）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料。对于多浇口的单型腔模具，浇口除了能用来平衡进料外，还能用以控制熔接痕在制品中的位置。浇口的截面积一般很难用理论公式计算，通常要根据经验公式确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的 3%9%，截面形状通常为矩形或圆形。浇口长度为 0.52mm，表面粗糙度 Ra 不低于0.4um。具体浇口截面尺寸应根据不同的浇口类型来确定。在进行浇口设计时要遵循以下几个基本原则：1）应开设在使型腔各个角落同时充满的位置。2）应开设在制品较厚的部位，以利于补缩。3）应有利于型腔气体的排出。4）开设在不影响制品外观的部位。5）不要开设在制品承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。6）尽量选在避免产生熔接痕的位置。浇口的形式多种多样，但常用的浇口有如下 11 种：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。因为本设计的塑件表面质量要求较高，外表面不得有熔接痕、气痕、飞边等缺陷产生，有较高的光亮要求，故采用点浇口。点浇口是截面形状小如针点的浇口，应用范围十分广泛。4.3.2点浇口具有如下优点：1）可显著提高熔体的剪切速率，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，使熔体的流动性更好。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）在多型腔模中，容易实现各型腔的平衡进料。6）对于投影面积大的制品或者易于变形的制品，采用多个点浇口能提高制品的成型质量。4.4 浇注系统设计原则浇注系统设计原则 1.浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置； 2.尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间； 3.浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，即喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩； 4.避免高压融体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移； 5.浇注系统凝料脱出方便可靠，易于塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤； 6.熔和缝位置须合理安排，必要时配置冷料井获溢料槽； 7.尽量减少浇注系统的用料量；浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口须有 IT8 以上精度。5.注射机的型号和规格5.1 注射机的技术规格：表 2 注射机主要技术参数理论注射容量（）3cm30螺杆直径（mm）28注射压力（MPa）119注射行程（mm）130注射时间（s）0.7注射方式柱塞式合模力（N）250最大注射面积（cm2）90最大开（合）模行程（mm）160模板最大距离（mm）340最大开模行程（mm）160最大模厚(mm)180最小模厚(mm)60喷嘴圆弧（mm）SR12喷嘴孔直径(mm)2由于塑件的截面厚度较小，不适合采用推杆推出，而采用推件板推出较为合适。因而不宜开设冷料穴，所以拉料杆采用球扣形式。不影响塑件外观质量，依据上述分型面，分流道宜采用圆形截面，在定模固定板上采用浇口套。根据塑件的外形尺寸和质量等决定影响因素，初步取值如下：d=4mm D=8mm R=15mm t=4mmr=2mm l=4550mm L=4050mm初步估算浇注系统的体积，V浇=67cm3。其质量约为：W浇=V浇r r塑=78g。S=(nW塑+ W浇) /0.8=1617g。所以，选择用注射机型号为：XS-Z-30。6.成型零部件的结构设计和工作尺寸计算6.1 成型零件的结构设计注射模具的成型零件系指构成型腔的模具零件，包括凹模、型芯、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。成型零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。6.2 产生偏差的原因：1）.塑料的成型收缩成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。s=(Smax-Smin)制品尺寸s成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。Smax、Smin 分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。 2）成型零部件的制造偏差工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。3）成型零部件的磨损4）. 凸凹模径尺寸计算本产品为抗冲 ABS 制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取 0.8%和 0.3。此产品采用 4 级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数 x 取值可在 0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到IT7IT8 级，综合参考，相关计算具体如下：图 4 零件 (Lm3 )0+z = (1+ s )LS3 - 0.50+z = (1+0.5%)27- 0.50.240 +0.24/4 =27.020 +0.06mm(Hm2) 0+z = (1+ )HS2-0.5 0+z = (1+0.5%)2-0.50.120+0.12/4=1.950+0.03mm(hm3) 0+z = (1+ )HS3-0.5 0+z = (1+0.5%)3-0.50.120+0.12/4 =2.940+0.03mm(srm)0-z =(1+ ) +0.50-z = (1+0.5%)30+0.50.240-0.24/4 = 30.130-0.06 mm(SRM) 0+z = (1+ )SRS-0.5 0+z = (1+0.5%)30-0.50.240+0.24/4 =29.900+0.06mm(Hm) 0+z = (1+ )HS-0.5 0+z = (1+0.5%)2-0.50.120+0.12/4 =1.940+0.03mm(lm2 )0+z = (1+ s )LS2 - 0.50+z = (1+0.5%)22- 0.50.220 +0.22/4 =220 +0.055mm(lm1)0-z =(1+ )LS1+0.50-z = (1+0.5%)19+0.50.220-0.22/4= 19.210-0.055 mm6.3 成型零件的强度、刚度计算一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。因在设计时采用的是整体式圆形型腔。因此，计算参考公式如下:侧壁：按强度计算：按刚度计算：底部：按强度计算：按刚度计算：凸模、型芯计算公式：按刚度计算：由公式分别计算出相应的值为：按强度计算得：tc=4.93mm th=4.38mm r=8.52mm按刚度计算得：tc=0.93mm th=1.91mm r=3.97mm 参数符号的意义和单位： Pm 模腔压力（MPa）取值范围 5070；E 材料的弹性模量（MPa）查得 2.06105；材料的许用应力（MPa）查得 176.5； u 材料的泊松比查表得 0.025；成型零部件的许用变形量（mm）查得 0.05；采用材料为 3Gr2W8V，硬度55HRC。注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和较核是必不可少的。) 12(mppcprtpmhrrPt43=)1)1()1(urPEurPErtmpmpc341758.0pmhErPt34pmELPrpp7.导柱导向机构的设计7.1 导柱导向机构的作用：1、定位件用：模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。2、导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。3、承受一定的侧向压力。4导柱导套的选择：导柱结约形式及尺寸如下图：合模导向机构对于塑料模具是不可少的部件，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，必须导向。导柱安装在动模或者定模一边均可。有细长型芯时，以安在细长型芯一侧为宜。通常导柱设在模板四角。导向机构主要有定位、导向、承受一定侧压力三个作用。定位作用是为了避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后时型腔保持正确的形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均，或者模塑失败；导向作用则是在动定模合模时，首先导向机构接触，引导动模、定模正确闭合，避免凸模或型芯撞击型腔，损坏零件。承受一定侧压力（指塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机精度的限制，使导柱在工作中承受了一定的侧压力）。当侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需要增设锥面定位装置。对于三板模、脱模板脱模等，导柱还要承受悬浮模板的质量。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。图 5 导柱其材料采用 45 钢经调质，表面淬火，低温回火，硬度为55HRC。导柱固定部分表面粗糙度 Ra 为 08m，导向部分表面粗糙度 Ra 为 0.80.4m。具体尺寸如上图所示。布局形式如右图示：为便于导套与导柱配合后工作时的的排气，在定模固定板的开设通图 6 固定板 8.推出机构的设计8.1推出机构推出机构的组成与分类8.2设计原则：8.3脱模力的计算：Fb 塑件对型芯的包紧力；F 脱模时型芯所受的摩擦力；Ft 脱模力；型芯的脱模斜度。注射成型每一循环中，塑件制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出制品的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。脱模机构的作用包括脱出、取出两个过程，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把塑料和浇注系统凝料等从模内取出，有时脱出、取出两个动作之间无明显的动作由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。推出机构按动力来源分为手动推出机构、机动推出机构、液压推出机构、气动推出机构；按模具结构分推杆推出机构、推板推出机构、推管推出机构、双推出机构、二级推出机构、带螺纹塑件的推出机构等。制件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则：1）尽可能使制品滞留在动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 2）防止制品变形或损坏，正确分析制品对型腔的粘附力大小及其所在部位，有针对性地选择合适的脱模机构，使推出重心与脱模阻力中心相重合。 3）力求良好的制品外观，在选择推出位置使，应尽量选择制品的内部或对制品外观影响不大的部位。 4）机构合理可+靠，运动灵活，制造方便，更换容易，推杆应具有足够的强度和刚度。根据力平衡原理，列出平衡方程式：Fx=0Ft+Fbsin=Fcos又： F=Fb于是 Ft=Fb(cos-sin)而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力之积，即：Fb=Ap由此可得：Ft=Ap(cos-sin)式中：为塑料对钢的摩擦系数，约为 0.10.3； A 为塑件包容型芯的总面积； p 为塑件对型芯的单位面积上的包紧力，在一般情况下，模外冷却的塑件 p取 2.43.9107Pa;模内冷却的塑件 p 约取 0.81.2107Pa。所以:经计算，A=379.94mm2 , 取 0.25,p 取 1107Pa,取 =45，。 Ft=379.9410-61107(0.25cos45-sin45)=900.04N.因此，脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等等，因此要考虑到所有因素的影响较困难，而且也只能是个近似值。9.温控系统设计在塑料注射成形中，注射模具不仅是塑料熔体的成形设备，还起着热交换器的作用。模具温度调节系统直接影响到制品的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成形工艺要求不同，对模具温度的要求也不同。对于大多数要求较低模温的塑料，仅设置模具的冷却系统即可。但对于要求模温超过80C的塑料以及大型注射模具，均需要设置加热装置。9.1冷却系统一般注射到模具内塑料温度为 200C 左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在 60C 以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。对于粘度低、流动性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙 66 等），因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。ABS 的成型温度和模具温度分别为 200260C、4060C。9.2冷却介质冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。9.3冷却系统设计原则冷却水道的开受模具上镶块和顶出杆等零件几何形状的限制，必须根据模具的特点，灵活地设置冷却装置，其设计要点如下：1) 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。2) 冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。根据经验，一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的 12 倍（常为1215mm），冷却水孔中心距约为水孔直径的 35 倍，水孔直径一般为812mm。进水管直径的选择应使水流速度不超过冷却水道的水流速度.避免产生过大的压力降应，应根据模具的具体大小和产品大小状况而定。3) 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。4）浇口出加强冷却。塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却。5)应降低进水与出水的温差。一般进水与出水温度差不大于 5。6）合理选择冷却水道的形式。对于聚乙稀等收缩率较大的成型树脂，必须沿制品收缩大的方向设置冷却回路。7）合理确定冷却水管接头位置。8）冷却系统的水道尽量避免与模具上其他结构（如推杆孔、小型芯孔等）发生干涉现象。9）冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。10）冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理一般水道孔径为 10mm 左右，不小于 8mm。据此套模具结构，采用孔径为 8mm 的冷却水道。图 7 冷却水管10.注射机的校核 10.1 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，塑件在模分型面的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需锁模力也就越大，若超过注射机的允许最大成型面积，则在成型过程中会出现涨模溢料现象。因此有：塑件总的投影面积 nA 与浇注系统的投影面积之和要小于最大成型面积 1A2A。 nA +A A124x5.5*5.5*3.14+4x0.6x6=394.34mm29000mm2 满足要求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：（nA +A ）PF12T=394.34*55 =21688.7N=21.68KN250KN 满足要求10.2模具厚度校核模具厚度 H 必须满足：HminHHmax式中 Hmin注射机允许的最小模厚，即动，定模板之间的最小开距；Hmax注射机允许的最大模厚。H=210mm,H=200mm,M=300mm。符合条件。minmax10.3 开模行程校核由于注射模最大开模行程 S与模厚无关，因此有：maxSH1+H2+a+(510)mm式中 H1推出距离（脱模距离）（mm）；H2包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）；a取出浇注系统凝料必须的长度（mm）。H1=40mm, H2=40mm,a=24mm所以 s=114mm,远小于注射机的最大开模行程 300mm,合适。综上所述，所选择的注射机满足注射要求。11.模具材料的选用11.1 模具材料选用原则用于注塑模具的钢材，大致应满足如下要求：1）机械加工性能优良：易切削，适于深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位的加工和三维复杂形面的雕刻加工；2）抛光性能优良：没有气孔等内部缺陷，显微组织均

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