外环注射模设计

毕业设计（论文）外环注射模设计专业材料成型及控制工程毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目外环注射模具设计系机械工程专业材料成型及控制工程班级06级2班学号学生指导教师接受任务时间2010年3月教研室主任（签名）系主任（签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求内容外环注射模设计；产品规格见附图；生产批量大批量。塑件的工艺性分析（塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量分析、塑件的结构工艺性分析）；结构与工艺方案设计，提出至少两种设计方案，进行比较和分析；确定成型设备选择及参数校核、模塑工艺规程编制；注塑工艺分析及注射模的结构设计；塑件浇口位置选择分型面的选择型腔数目的确定及型腔的排列浇注系统的设计型芯型腔结构设计脱模机构设计（优先考虑全自动脱模）标准模架的选择注射模设计的有关尺寸计算；成型零件尺寸计算脱模机构尺寸计算注射模具零件设计模温调节与冷却系统的计算与设计；总体结构设计及总装图的绘制。（要求总装图一份，01张，选取标准模架。）、重要零部件图纸设计（图纸总幅面约为零号图一张）；编写毕业设计说明书一份（推荐用电脑打印，论文不少于2万字）2指定查阅的主要参考文献及说明（1）塑料模具设计手册，塑料模具设计手册编委会，机械工业出版社，2001。（2）塑料模具技术手册，塑料模具技术手册编委会，机械工业出版社，2001。（3）实用塑料注射模具设计与制造，陈万林等编著，机械工业出版社，2001。（4）冲压与塑料成型设备，范有成主编，高等教育出版社，2000。（5）塑料模具设计，高济主编，机械工业出版社。（6）工业聚合物手册，美EDWARDSWILKS,化学工业出版社，2006。3进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1收集、准备参考资料，查阅文献，完成开题报告2010/03/1010/03/212确定设计方案，完成课题的结构设计和计算2010/03/2410/04/183完成所有毕业设计的图纸设计2010/04/2110/05/094完成所有设计说明书的撰写2010/05/1210/05/235毕业设计（论文）的修改、答辩的准备及毕业答辩。2010/05/2610/06/13毕业设计产品图外环材料PA1010成型收缩率015S生产批量大批量摘要本文是关于外环注塑模具的设计，针对的主要是模具成型中的6个孔的侧向抽芯方法。孔的抽芯方式有内抽芯以及外抽芯两种方式，此次设计提出了三个方案经分析确定采用内外相结合的侧向抽芯方法，这样模具的结构比较紧凑也便于模具顺利分型。在正确分析塑件工艺特点和PA1010的性能的基础上，采用了最简单的外环结构模具。介绍了对侧向抽芯，凹模，浇注系统，脱模机构，选择标准零件，设计非标件的设计过程。涉及模具结构、强度、寿命计算及熔融塑料在模具中流动预测等复杂的工程运算问题；运用了计算机基础绘图（CAD）、计算机辅助设计（PRO/E）等不同的软件分别对模具设计、制造和产品质量进行了分析。关键词外环塑料模；内外侧向抽芯；计算机辅助设计；方案优化ABSTRACTTHISARTICLEWASABOUTTHEDESIGNOFINJECTIONMOULDRING,MAINLYFOCUSINGONSIXOFTHELATERALCOREPULLINGHOLESITSMOLDINGTHECOREPULLINGWAYCANCHOSEHAVINGHOLESINTHECOREORTWOWAYSOFCOREPULLING,THEDESIGNSCHEME,PUTFORWARDBYANALYZINGTHREEADOPTCOMBINATIONOFINSIDEANDOUTSIDE,SOTHELATERALCOREPULLINGMOLDSTRUCTUREWASCOMPACTANDCANMOULDSMOOTHLYINTHECORRECTANALYSISPLASTICSTECHNOLOGYCHARACTERISTICSANDPA1010PERFORMANCE,ITDETERMINEDTOUSETHESIMPLESTOUTERRINGSTRUCTUREOFMOULDITINTRODUCEDTHELATERALCOREPULLING,CONCAVEDIE,GATINGSYSTEM,THECHOICESTANDARDANDDEMOULDINGMECHANISMDESIGNNONSTANDARDPARTS,PARTSOFTHEDESIGNPROCESSINVOLVETHEMOULDSTRUCTURE,STRENGTHCALCULATIONANDMOLTENPLASTIC,LIFEEXPECTANCYCOMPUTINGANDMOLTENPLASTICFLOWINGPREDICTIONANDSUCHCOMPLEXENGINEERINGOPERATIONPROBLEMS,ITUSEDACOMPUTERGRAPHICSCAD,COMPUTERAIDEDDESIGNPRO/EOFDIFFERENTSOFTWAREFORMOULDDESIGN,MANUFACTURINGANDPRODUCTQUALITYANALYZINGKEYWORDSPLASTICMOULD,OUTERRINGANDLATERALCOREPULLING,COMPUTERAIDEDDESIGN,OPTIMIZATIONSCHEM目录摘要IABSTRACTII目录1第一章绪论111国际国内塑料模具成型发展概况112塑料模具成型方法及主要发展方向213设计方案确定4第二章塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计721塑件的工艺性分析7211分析塑件结构及工艺技术要求7212了解塑件的加工性能和工艺性能7213模具材料922塑件的尺寸精度分析923塑件粗糙度分析924塑件壁厚、结构分析9第三章确定成型设备选择与模塑工艺规程编制1131塑件三维建模、确定塑件的体积和重1132确定成型设备1233确定成型工艺参数14第四章注射模的结构设计1641型腔数量的决定16411由交货期计算型腔数16412根据注塑机最大注塑质量求型腔数16413型腔布置1742分型面的选择1743浇注系统方案设计18431用PRO/E分析确定浇口位置20432主流道的设计23433分流道的设计2644脱模方式的选择2645确定标准注塑模架2646模具成型零件的设计27461凹模的结构设计27462型芯的结构设计27463排气方式及排气孔的设计28第五章注射模设计的有关尺寸计算3051型腔成型尺寸计算30第六章注射机有关参数的校核3261最大注射量的校核3262注塑压力的校核3263拉杆间距、安装螺孔尺寸3264模具闭合高度的确定和校核33641模具闭合高度的确定33642模具开模行程校核33第七章侧向分型与抽芯机构的设计3571侧向抽芯机构的分类及特点3572抽拔距的计算3573斜导柱侧抽芯机构35731斜导柱抽芯机构的设计要点36732斜导柱的长度的计算36733侧滑块的设计37734楔紧块的设计38735拉料杆的设计39第八章模具主要导向件设计4081导柱导向机构设计要点4082导柱的设计40第九章模温调节与冷却系统的设计4291注射模冷却系统设计4292塑料模具的热平衡计算43第十章绘制模具总装图及零件图47总结49参考文献50致谢51第一章绪论11国际国内塑料模具成型发展概况80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13，1999年我国模具工业产值为245亿，至2000年我国模具总产值预计为260270亿元，其中塑料模约占30左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。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。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、65KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星IK模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为008MM的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达002005MM，表面粗糙度RA02M，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，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。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了CMOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10，与国外的5080相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国PARAMETRICTECHNOLOGY公司的PRO/ENGINEER、美国CV公司的CADS5、英国DELTACAM公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的CIMATRON、美国ACTECH公司的CMOLD及澳大利亚MOLDFLOW公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC50系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如P20、3CR2MO、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30以下，和国外先进工业国家已达到7080相比，仍有很大差距。12塑料模具成型方法及主要发展方向提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。微型化的塑料制件要在微型设备上生产。德国已经研究出注射量只有01G的微型注塑机，可以生产005G左右的微型注射成型塑件。国内也已经能生产05G的微型注射机，可以生产01G左右的微型塑件。对于大型化的注射塑件要求有大型、超大型的注射机。目前，法国拥有注射量为1710的超大型注射机，合模力得到150MN，5美国和日本也分别制出注射量为1010G和9610G的超大型注射机。国产的注射4机的注射量也得到了3510G，合模力达到80MN。精密注射成型能使塑料制件的尺4寸公差范围保持在0010001MM之内，用这种方法成型，对注射机、注射工艺和模具设计与制造都有特定的要求。在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。13设计方案确定模具是现代工业的重要装备。随着工业生产的飞速发展，新产品的不断涌现，对模具的设计与制造速度、加工质量，提出了更高的要求。要求的周期越来越短、精度越来越高，以加速新产品投产及产品的更新换代，提高经济效益及竞争力。近几年来，许多企业认识到这一点，都在朝这个方向努力发展。把在实际工作中积累的经验收集、整理与总结。逐渐形成一种规范化，标准化的设计。本次设计通过对塑件的分析，大致拟定三种方案，如下所示方案一一模一腔内外抽芯相结合的方式，如下图所示图11模具运动过程开模时，根据受力特点，第一分型面分开时主流道从浇口套中脱出同时被拉断，第二分型面分型的同时，两斜导柱完成内外抽芯运动，塑件留在动模部分的型芯上，最后由推杆推动推件板推出。此方案采用内外相结合的抽芯方式，结构比较紧凑，且是一模一腔的模具，注塑起来比较简单，采用两个环形点交口，浇注简单，便于脱模。方案二一模一腔外抽芯的方式此方案全部采用外抽芯模式，抽芯方式比较单一，不如方案一复杂，但其模具结构不够紧凑，导致模具比较庞大，虽然与方案一同样采用的点交口，浇注起来比较方便，便于脱模，但由于其模具结构较庞大，使其变得复杂化，故不如方案一优越。图12模具运动过程开模时，第一分型面分开时主流道从浇口套中脱出同时被拉断，塑件两边的斜导柱带动两斜滑块实现侧向抽芯，塑件最后由推杆推动推件板顶出塑件。方案三一模两腔内外抽芯的方式模具运动过程开模时，流道随着塑件从浇口套脱出，同时塑件内外的斜导柱带动两斜滑块实现内外抽芯，开模完成后，塑件留在动模部分的型芯上，最后由推杆推动推件板顶出塑件。此方案一摸两腔，和方案一采用同样的抽芯方式，不同在于本方案采用两件式，由于本设计的塑件尺寸比较大，若采用一模两腔会使模具结构变得比较庞大，不便于操作。图13如上所述三种方案，脱模机构和基本原理差不多，关键在于抽芯方式及型腔数目不同。然内外抽芯相结合的模具结构较全部外抽芯模具紧凑，外抽芯因结构不紧凑故模具比较庞大，设计生产都比较费劲。经分析，确定采用一模一腔内外抽芯注射成型该塑件。结合塑件的具体结构和塑料材料的具体性能，尽量设计出高的，科学的，自动化高的先进的模具。在模具的结构设计中，尽量采用标准件，降低模具设计工作量，节约原材料，降低成本，在保证质量的前提下尽量简化模具结构。本设计严格按照模具设计的步骤，及模具设计中的要求来设计的塑件工艺性的分析、型腔数量的确定、分型面的确定、浇注系统的设计、成型零件的设计等。第二章塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计21塑件的工艺性分析211分析塑件结构及工艺技术要求塑料制件结构工艺性设计的主要内容包括尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形状、壁厚、斜度、加强肋、支承面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、文字、符号及标志等。要想获得优质的塑料制件，除合理的选择塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性，这样不仅可使成型工艺得以顺利进行，而且还能满足塑件和模具的经济性要求。即以最低的生产成本产出合格的产品。在进行塑件结构性工艺设计时，必须遵循一下几个原则（1）在设计塑件时，应考虑原材料的成型工艺，如流动性、收缩率等。（2）在设计塑件的同时应考虑其模具的总体结构，使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出机构简单。（3）在保证塑件使用性能、物理性能与力学性能、电性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等的前提下，力求结构简单，壁厚均匀，使用方便。（4）当对设计的塑件外观要求较高时，应先通过造型，然后逐步绘制图样。该塑件名为外环注塑模，机构相对较简单，关键在于内、外抽芯，采用的材料PA1010（尼龙1010）此材料半透明,吸水小,耐寒性较好。适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,电器,仪表等零件，其技术要求大批量生产；内、外抽芯。在设计脱模机构时会比较复杂，而且要实现全自动对传动系统的设计是重点。212了解塑件的加工性能和工艺性能PA1010（尼龙1010）PA1010POLYAMIDE1010密度1041053CMG喷嘴温度200210C料筒温度190230C模具温度4080C注射压力40100AMP/保压压力4060压缩强度/MPA79A/注射速度中等注射速度，将摩擦热降至最少。螺杆转速48R/MIN计量行程24D（最小值最大值）计算收缩率0510表21塑件的原材料分析塑件品种PA1010（尼龙1010结构特点PA1010是一种白色或微黄色半透明均匀颗粒，半透明结晶形热塑性聚合物。使用温度模温一般为60C90C，料温不宜超过300C。化学稳定性易溶于苯酚、甲酚、硫酸等极性溶剂。对于烃、脂、低级醇等大部分非极性溶剂稳定。性能特点具有自润滑性、高耐磨性及良好的消音性吸水性好、介电稳定性好。成型特点流动性极好，易溢料，要发生“流延现象”成形收缩率范围大，收缩率大，取向性明显，易发生缩孔、凹痕、变形等弊病，较易吸湿，成形前应预热干燥，防止再吸湿。结论（1）结晶型塑料，较易吸湿，成形前应预热干燥，并防止再吸湿，流动性极好、易溢料，要发生“流延现象”，用螺杆式注塑机注射时喷嘴宜用自锁式结构，并应加热，螺杆应带止回环。（2）注射压力应随注射机类型、料温、塑件形状尺寸、模具浇注系统而异，注射时间及高压时间对塑件收缩率、凹痕、变形、缩孔影响较大，为了减少收缩、凹痕、缩孔，一般宜取低模温、低料温、高注射压力的成形条件，以及采用白油作脱模剂。（3）模具浇注系统形式及尺寸与加工聚苯乙烯时相似，但增大流道及进料口截面尺寸可改善缩孔及凹痕现象资料来源齐卫东简明塑料模设计手册213模具材料模具多采用45钢，各标准模架和凹模也采用45钢，部分零件采用T8A，T10A。45钢属于低碳碳素钢，强度低，韧度、塑性和焊接性均好，主要用于型腔简单，生产批量较小的塑料模，采用反印法制造模具，然后经渗碳淬火、回火处理，可或的外表高硬度又耐磨，心部韧性好的模具，其加工性能较好，脱碳敏锐性较小。该模具的其他各部分零件详见后面章节。22塑件的尺寸精度分析塑料制件图样上未注公差尺寸的允许偏差，采用塑料制件尺寸公差SJL3727810级精度。对于孔时，取“公差数值表”中数值给以（）号，对于轴时，取“公差数值表”中数值给以（）号。对于长度尺寸时，取“公差数值表”中数值之1/2给以（）号。根据塑件材料加工精度分析，选用较低精度制造，经查选用IT10级制造，塑件其他尺寸均按该精度等级制造，如下表所示表22塑件基本尺寸公差塑件外形尺寸130、120、4501601401内形尺寸285、22、14、12840807007孔尺寸4、64孔心距尺寸3591023塑件粗糙度分析由塑料制件的粗糙度确定模具的粗糙度，模具的粗糙度比塑料制件的粗糙度小一级。按制件的使用要求和工艺条件可选用模具的粗糙度为04。M24塑件壁厚、结构分析壁厚塑件应有一定的厚度，这不仅是为了塑件在使用中有应一定的强度和刚度。而且也为了塑料在成型时保持良好的流动状态。有时塑料在使用时所需要的强度虽然很小，但是为了承受脱模推出力，仍须有适当的厚度。本塑件壁厚均匀且符合材料最小壁厚要求，也同时能满足使用要求。圆角设计为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况和便于脱模，在塑件各内外表面的连接处，均应采用过渡圆弧，此外，圆弧还使塑件变得美观，并且使模具型腔在淬火或使用时也不至于因应力集中而开裂。该塑件最小圆角R2MM满足加工要求。孔设计，使用内外抽芯机构，三个内抽芯，两个外抽芯，一个的6414528外抽芯方孔。第三章确定成型设备选择与模塑工艺规程编制31塑件三维建模、确定塑件的体积和重图31图32图33图341塑件体积V36377813MM32塑件重量根据有关手册查得104G/CM3塑件重量为MV37832925G32确定成型设备注射机的选用包括两方面的内容一是确定注塑机的型号，使塑料、塑件、注塑模及注射工艺等所要求的注射机的规格参数在所选注射机的规格参数可调的范围内而是调整注射机的技术参数至所需要的参数。注塑机类型的选择根据塑料的品种、塑件的结构、成形方法、生产批量、现有设备及注塑工艺等进行选择。可采用以下方法进行注塑机的初步选择浇注系统中塑料的体积为3229014350413MV浇浇注系统中塑件的质量M浇GM9浇浇本模具采用一模一腔，所以注射一次需要的体积注V392803678VM浇塑注注射塑胶的质量总MG40浇塑总故注射机的注射容量应大于39280MM，注射质量应大于4086G3注射投影面的面积计算单个塑件在分型面的面积2225196043651MA浇注系统在投影面的面积228浇计算最大锁模力10总额PAKFK压力损耗系数，1P注射压力,P80AMP267190285196M浇总根据计算及原材料的注塑成型工艺参数，初选的注塑机的注塑压力必须大于成型制品所需的注射压力，因改塑件形状一般，有一定的精度要求，熔体粘度中等，塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，参考模具设计手册初选螺杆式注射机XSZY125图35注塑机3K表31XSZY125型注射机的主要技术参数额定注射量3/CM125螺杆直径/MM42注射压力/MPA119塑化能力G/S56注射方式螺杆式锁模力/KN900注射速率G/S60最大开合模行程/MM300模具最大厚度/MM300模具最小厚度/MM200喷嘴圆弧半径/MM12喷嘴孔直径/MM4结构形式卧式拉杆空间/MM260290合模方式液压机械螺杆转速R/MIN1420033确定成型工艺参数表32PA1010的工艺参数温度T/C100110注射时间2090预热和干燥时间T/H1216保压时间05后段190210冷却时间20150中段200220成型时间总周期45220料筒温度T/C前段210230螺杆转速MIN/R48喷嘴温度T/C200210方法油、水、盐水模具温度T/C4080温度T/C90100尼龙1010注射压力P/MA40100后处理时间R/H4第四章注射模的结构设计41型腔数量的决定一次注射只能生产一件塑料产品的模具称为单型腔模具，如果一副模具一次注射能生产两件或两件以上的塑料产品，则这样的模具称为多型腔模具。（型腔数必需同时满足交货期、注塑机最大注塑质量）与多型腔模具相比，单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。但是。在大批量成产的情况下，多型腔模具应是更为合适的形式，它可以提高生产率，降低塑件的整体成本。在多型腔模具的实际设计中，一种方法是首先确定注塑机的型号，再根据注塑机的技术参数和塑件的技术经济要求，计算出要求选取型腔的数目；另一种方法是先根据生产效率的要求和制件的精度要求对定型腔的数目进行确定。此次设计按照方法二进行型腔数的确定，其具体方法如下。411由交货期计算型腔数41式中105故障系数（以5计）；N一副模具定货量（件）20万件；TC成型周期（S）40秒（注射保压5S冷却20S开模15S由表32确定）；TO从定货到交货时间（月）7月；TM模具制造时间（月）1月；TH所在厂每月工作时间计月）300小时/月按两班倒，每班工作8小时制；所以代入相关数据得N1296个。412根据注塑机最大注塑质量求型腔数尼龙1010实际注塑量（注入模具时由于流动阻力增加，加大了沿SOM85螺杆逆流量，再考虑安全系数取为机器最大注塑能力的85）。型腔数量计算42QNMOHCTNN36011个塑件与均分到的浇注系统的质量质量之和，当不到1时则应改用较大的QN机器代入数据计算结果得125/4085266413型腔布置由于热流道模具结构复杂，有一定难度，而PA1010也适合采用普通流道，故本设计采用普通流道。根据自身情况选用普通浇注系统中的点浇口模具，点浇口小，去流道后残留痕迹小，可减小熔接不良现象，主流道可自动拉断，也是常用的一种浇口形式，点浇口适用于单型腔模或多型腔模。本设计采用一模一腔。42分型面的选择模具上用以取出制品和（或）浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面的选择不紧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，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。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。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。分型面的选择应根据塑件的实际形状来决定，它同时应遵循以下原则、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；、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；、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；、有利于保证制品的尺寸精度；、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；、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,将较短的型芯设置在4侧抽芯方向,有利于减小抽拔距离；、有利于排气；、有利于简化模具结构,应尽量避免侧向分型或抽芯；、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。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件外观质量以及成型后QMN能顺利出塑件，有以下两种分形面的选择方案方案一方案二在进行分型、抽芯时，为了便于顺利的脱模同时也为使脱模时模具的结构较为简单，我们应该将侧向抽芯机构设在动模处。所以，我们该选择方案二作为分型面较为合适。43浇注系统方案设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大。他的作用是将塑料熔体顺利地充满到模具行腔深处,以获得外形轮廓清晰,内在质量优良的塑料制件它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。常用塑料可以选用的浇口形式如下表表41常用塑料可以选用的浇口形式塑件名称测浇口点浇口潜伏浇口扇形浇口平缝浇口环形浇口辐射浇口爪浇口凸耳浇口多级浇口直接浇口一般缝浇口平缝隙浇口多重浇口聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯ASABS橡胶改性AS尼龙聚甲醛丙烯酸塑料聚碳酸酯PA1010材料由于流动性极好，具有自润滑性，所以本次采用普通流道浇注系统中的点浇口形式。431用PRO/E分析确定浇口位置从分析结果图411可以看到由蓝到红的不同颜色红色的位置是浇口分布最差的位置，而蓝色的地方却是最佳浇口位置分布。我们选择浇口的时候可以根据此图和实际情况来确定。在选择好最佳浇口位置后，便可以开始对塑件进行模流分析，包括注射时间分布，注射质量分布，注射压力分布，注射压力损失分布，注射温度分布等。根据模流分析情况可以对塑件进行设计，并在适当时候进行可行的修改和优化，达到最佳效果。根据最佳交口位置分析可以看出，现在提出两种方案A两个边缘点浇口B一个边缘点浇口。分别对以上几种情况进行对比分析（见表411）图41最佳交口位置表42塑件中心交口与边缘交口对比分析序A方案两个边缘点浇口B方案一个边缘点浇口号图片1塑件充型分析分析由质量分布分析图4311中可以看到有两种不同的颜色，蓝色和黄色。其中蓝色代表质量最佳的分布情况，而黄色则表示一般质量的分布情况。红色表示质量最差的分布情况，在图中AB方案中浇口位置都选在上边缘上，都在蓝色区域内，故该塑件注射质量可行。图片2塑件注射时间分析分析在选择好最佳浇口位置后，便可以开始对塑件进行模流分析了。首先看看注射时间的分布情况。如图红色的地方注射时间最短，而蓝色的地方是注射时间最长的地方，该事件为塑件的参考注射时间，并不是塑件的真实注射时间，但我们可以参考该时间来设计模具。从图片上看来A方案的注塑时间比B方案短053S，但是都满足工艺条件。图片3塑件注射压力分析分析由注射压力分析图可以看到不同的压力分布情况。可以看到，方案A的压力平均要比方案B的压力小10个点，这和预想大致一致。图片4塑件注射温度分布分析分析如图AB两种方案分温度分布都在允许范围之内。其温度差A2915290105。CB2901286536。图片5塑件注射压力损失分布分析分析由注射压力损失分布分析图可以看出AB两种方案压力损失都在5以内，完全符合工艺条件。都可看到到由蓝色到红色的不同分布AMP情况，把他和注射压力分布图比较可以看到此二图是相对应的，注射压力小的地方则压力损失大，注射压力大的地方压力损失小。图片6塑件塑性流动分布分析分析由以上对比分析知图A较图B的流动性要稳定有序些。结论从以上的6方面对一个边缘点浇口和两个边缘点浇口的对比分析知总的来讲选择两个边缘点浇口的形式是最佳的选择方式。所以选择两个边缘点浇口作为塑件的交口位置。432主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度降和压力损失最小。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，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。4321主流道尺寸主流道小端直径D注射机喷嘴直径051所以D4051取D5MM这样便于喷嘴和主流道能同轴对准,也能使的主流道凝料能顺利脱出主流道球面半径主流道入口的凹坑球面半径R,应该大于注射机喷嘴球头半径的23MM反之,两者不能很好的贴合,会让塑件熔体反喷,出现溢边致使脱模困难SR注射机喷嘴球头半径23取SR12214MM主流道长度L一般按模板厚度确定，但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，以短为好，小模具控制在50之内在出现过长流道时，可以将主流道衬套挖出深凹坑，让喷嘴伸入模具。本设计中结合该模具的结构取L35MM主流道大端直径DD2LTG（半锥角为12，取2）7取D7MM4322主流道衬套的形式及尺寸主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和处理，常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为5357HRC。由于该模具主流道较长，设计成分体式较宜。图42主流道衬套的形式及尺寸图查塑料模具课程设计资料查询系统V10，确定浇口套的尺寸为D25，L8,N8,M25。4323定位圈的结构尺寸定位圈是对浇口套的固定和对注射方向的导正图43定位圈的结构尺寸图根据所选注塑机的要求，选择定位圈的尺寸为D25MM，D100MM，D75MM，H15MM。1433分流道的设计该塑件的体积比较大，但形状不算太复杂，且壁厚均匀，根据以上软件分析的结果确定采用两点环形进料方式，有利于塑件的成型和外观质量的保证。本例从便于加工的方面考虑，采用截面形状为半圆形的分流道。查有关手册得流道半径R5MM。44脱模方式的选择模具由大型芯、小型芯、动模、定模、侧向抽芯机构所组成，经过注塑机注塑成型。带有侧向抽芯的塑件，其脱模方式主要有以下二种斜滑块的侧向分型、抽芯配合拉料杆拉料的方式该方式虽然结构设计简单些，但是它在脱模的时候容易使塑件损坏，并且它也不易于脱模。不但费时同时工作效率底也不利于大批量生产。斜滑块的侧向分型、抽芯配合顶料杆顶料的方式该方式虽然结构设计复杂些，但是它在脱模的时候不容易使塑件受损坏，同时它也便于脱模，工作效率高比较适合大批量生产的需要。宗上所诉最终选择斜滑块的侧向分型、抽芯配合拉料杆拉料的方式脱模。45确定标准注塑模架考虑到传动机构要较大空间固定所以选用A4型模架如图461图44A4型模46模具成型零件的设计461凹模的结构设计凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同分为整体式和组合式两种结构形式。整体式凹模在整块金属模板上加工而成，其牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹，但由于加工困难，热处理不方便，所以其常用于形状简单的中、小型模具上。组合式凹模结构是指由两个以上的的零部件组合而成的。按组合方式不同分为整体嵌入式、局部嵌入式、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四壁拼合式。根据本设计塑件的特性，觉得采用整体嵌入式凹模，这样可以保证型腔的形状尺寸一致，提高加工效率。本次设计的凹模结构如下图所示图45凹模的型腔结构图462型芯的结构设计成型塑件内表面的零件称凸模或型芯，只要有主型芯、小型芯、螺纹型芯和螺纹型环等。对于结构简单的容器、壳、罩、盖之类的塑件，成型其主体部分内表面的零件称主型芯或凸模，而将成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。由于该塑件是中空的环形零件，尺寸适中，且形状较复杂，有多个小孔，需要采用内抽芯方式，所以采用组合式型芯。型芯结构设计如下图所示图46型芯结构设计463排气方式及排气孔的设计对于一些大型深腔壳形制品，注射成形后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排出，此时制品的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空，当制品脱模时，由于受到大气压的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使制品发生变形或损坏，因此必须加引气装置。4631设计排气系统的原则排气系统对确保塑件成型质量起着重要的作用，排气方式有以下几种利用排气槽；利用型芯、镶件、推杆等配合间隙；对于大中型、深型腔塑件为了防止塑件在顶出时造成真空而变形，必须设置进气装置。4632开设排气槽应注意以下几点根据进料口的位置，排气槽应开设在型腔最后充满的地方；尽量把排气槽开设在模具的分型面上；对于流速较小的塑件，可利用模具的分型面及零件配合的间隙进行排气；排气槽的尺寸要视塑料种类而定，通常为001003，一般情况下，ABS、HIPS、PC、PMMA、SAN为0015；而高流动性的塑料如PP、PE、PA，若没有加填充剂则为001；当型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又无可供派气的推杆或可活动的型芯时，可在型腔相应部位镶嵌经烧结的金属块（多孔合金块）以供排气。4633该套模具的排气方式有利用塑件推杆的配合间隙，以及侧向抽芯分型的间隙等就可以进行排气了。第五章注射模设计的有关尺寸计算51型腔成型尺寸计算所谓工作尺寸是指成形零件上直接用以成形塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形的长度和宽度尺寸）、型腔的深度和型芯的高度尺寸，中心距尺寸等。工作尺寸计算受塑件尺寸精度的制约。影响塑件尺寸精度的因素甚多，概括地说，有塑料材料、塑件结构和成形工艺过程、模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损等因素，其中塑料材料方面的因素只要是指收缩率的影响。在模具设计中应根据塑件的材料、几何形状、尺寸精度等等级及影响因素等进行设计计算。为计算简便起见，规定凡是孔类尺寸均以其最小尺寸为公差尺寸（基本尺寸），即公差为正；凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。模腔尺寸计算包括型腔和型芯的径向尺寸、型腔深度及型芯高度尺寸、中心距尺寸的计算。计算公式及结果见表511。查得HPVC的收缩率为0615，故平均收缩率为S（0615）210500105。根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取Z3。LM型腔径向尺寸（MM）；HM型腔深度尺寸（MM）；LM型芯径向尺寸（MM）；HM型芯高度尺寸（MM）；Z模具制造偏差（MM）；S平均收缩率（）；C模具磨损量磨损严重时C/2磨损轻微时C/5/8不考虑磨损时，去掉各式中的C表51型腔尺寸计算已知平均收缩率S00105MM；模具的制造公差取Z3。修正系数X05类别模具零件名称塑件尺寸计算公式计算结果13013025型腔径向尺寸计算120L1SLXM0ZS0Z1309型腔尺寸计算型腔深度尺寸计算45H1SHXMZ0SZ045046083型芯径向尺寸计算126L1SLXM0ZS0Z0134526型芯尺寸计算型芯高度尺寸计算45H1SHXM0ZS0Z08317945中心距尺寸计算3636090417中心距尺寸中心距尺寸计算10921ZSML58239第六章注射机有关参数的校核61最大注射量的校核0KM浇料式中，制品的质量3783G浇浇道凝料质量303G（第一次注射时才有）料K08最大注射量PA1010的密度为1041053/CMG得175G4086G满足要求62注塑压力的校核由于熔体塑料是在高温下充满型腔，会对注塑机的轴向产生很大的后压力，因此需要对模具加有一定的锁模力，否则就会产生溢流飞边，塑料形状发生改变等缺陷，造成不应有的损失。型腔内的塑料熔体的压力可由PKPO计算K为压力损失系数取0204以P0204120MPA2448MPA型腔压力PA1010取P60MPA22267190685196AMM浇总锁模力计算610FP总注塑机的额定锁模力（单位KN）额制件加上浇注系统在分型面上的总投影面积（单位）总2要远远大于因此锁模力应大于额KNAP46196010总11946KN即900KN11946KN所以锁模力满足要求。63拉杆间距、安装螺孔尺寸拉杆间距、安装螺孔尺寸时应注意模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，以保证模具能安装到注射机工作台面上。模具重量较轻用压板固定。模具重量较重的用螺钉固定。宗上所述该模具应该用螺钉固定。该模具的外形尺寸为330MM250MM，XSZY125型注射机模板最大安装尺寸为420450，故能满足模具安装要。64模具闭合高度的确定和校核641模具闭合高度的确定根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其他零件尺寸动模座板H25MM，动模垫块H85MM垫支承板H25MM支动模板H30MM动定模板H37MM定定模座板H55MM定座模具闭合高度HHHHHH闭动模垫动定定座298MM模具闭合厚度校核模具总厚度应在最大厚度与最小厚度之间HMAXHMHMIN所选的压力机的HMAX300MM,HMIN200MMH闭298MM所以满足要求。642模具开模行程校核经查资料型注射机XSZY125的最大开模行程S300MM,满足下式计算所需的出件要求SHH510MM12474510102MM式中H型芯的高度（单位MM）,H塑件的高度（单位MM）。12所以注射机的开模行程足够。经验证XSZY125型注射机能满足各项要求,故可以采用。第七章侧向分型与抽芯机构的设计当塑件上具有于开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时，除极少数情况可以强制脱模外，一般都需要将成型侧孔或侧凹的零件做成可活动的结构，在塑件脱模前，先将其抽出，然后才能将整个塑件从模具中取出，完成侧向活动型心的抽出和复位的这种机构就叫做抽芯机构。这种模具脱出塑件的运动有两种情况一是开模时优先完成侧向分型和抽芯，然后推出塑件；二是侧想抽芯分型与塑件的推出同步进行。71侧向抽芯机构的分类及特点侧向抽芯机构按其动力来源可分手动、机动、气动或液压三大类。手动侧抽芯这种模具结构简单、生产效率低、劳动强度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊场合下应用，如试制新产品或小批量生产。机动侧抽芯开模时，依靠注射机的开模动力，通过侧向抽芯机构改变运动方向，将活动零件抽出。机动侧抽芯操作方便、生产效率高、便于实现生产制动化，但模具结构复杂。机动侧抽芯机构形式主要有斜导柱侧抽芯、斜弯销侧抽芯、斜滑块侧抽芯、齿轮齿条侧抽芯以及弹簧侧抽芯。液压或气动抽芯在模具上配置专门的油缸或气缸，通过活塞的往复运动来进行侧向抽芯。这类机构的特点是抽拔力大、抽芯距离长、动作灵活且不受开模过程限制，常在大型注射机中使用。72抽拔距的计算抽拔距型心从成形位置抽至不妨碍塑件脱模位置所移动的距离称为抽拔距。当原材料确定时，抽拔力的大小与模具的结构和塑件的形状有密切的关系。一般抽拔距等于成形侧孔或侧凹的深度加上23MM。由塑件的形状和尺寸分析知抽拔的距离SS2（23）；1根据计算结果和塑件的形状分析本设计中采用斜导柱侧抽芯机构。73斜导柱侧抽芯机构斜导柱侧抽芯机构是最常用的一种侧