茶杯杯盖注塑模设计 毕业设计.doc

编号 淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目茶杯杯盖注塑模设计 学生姓名 学 号24101014 系 部机电工程系 专 业模具设计与制造 班 级241010 指导教师 顾问教师 二一二年十月 摘 要 i 摘摘 要要 本产品是一个注塑模具，通过对注塑成型的特点、产品的要求、材料的分 析等，设计制造出合格的产品。塑料注塑模的设计计算包括方案论证、确定成 型设备、注塑模结构设计、注塑模设计的尺寸计算、注塑机有关参数的校核等 方面。 本设计的大体思路及内容是：首先对塑件的工艺性分析和塑件的尺寸精度 分析，从而确定方案。然后对连接座进行造型设计，得到塑件的体积和质量， 来初选注塑机。注塑模结构设计包括：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，型腔、型芯结构、侧向分型与抽芯机构的确定等方 面。本文注塑模设计的尺寸计算主要是成型零件尺寸的计算以及斜导柱侧向分 型与抽芯结构的计算。注射机注射量的校核、模具轮廓尺寸与注射机装模空间 的校核、开模行程的校核和模具顶出装置的校核。 关键词关键词：注塑模、斜导柱、侧抽芯、pe 摘 要 ii 目 录 iii 目目 录录 摘摘 要要i 第一章第一章 概述概述.1 1.1 塑料工业简介1 1.2 我国塑料模现状2 1.2 塑料模发展趋势2 第二章第二章 制品的分析制品的分析.5 2.1 制品(某型茶杯杯盖)的简介5 2.1.1 对制品的分析主要包括以下几点.5 2.1.2 本设计中塑件各项要求.6 2.2 制品的工艺性及结构分析6 2.2.1 结构分析.6 2.2.2 成型工艺分析.6 2.2.3 材料的性能分析.6 2.3 注射成形过程6 2.3.1 pe 的注射工艺参数 .6 2.3.1 pe 的使用性能.7 2.3.2 pe 的主要性能指标.7 第三章第三章 拟订模具的结构形式拟订模具的结构形式.9 3.1 确定型腔数量及排列方式9 3.2 模具结构形式的确定9 3.2.1 多型腔单分型面模具.9 3.2.2 多型腔多分型面模具.9 3.3 注塑机型号的确定10 3.3.1 注射机的选用原则10 3.3.2 有关制品的计算10 3.3.3 注射机型号的确定.11 3.4 分型面位置确定11 3.4.1 分型面的选择原则.11 3.5 浇注系统的设计13 3.5.1 浇注系统设计原则.13 3.5.2 主流道的设计.13 3.5.3 冷料穴的设计.16 3.5.4 分流道的设计.17 3.5.5 浇口的设计.19 3.5.6 浇注系统凝料的脱出机构.21 3.5.7 浇注系统的平衡.22 3.6 脱模推出机构的确定23 3.6.1 脱模推出机构的设计原则.23 3.6.2 制品推出的基本方式.23 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 iv 3.6.3 带螺纹塑件的脱模机构.24 3.6.4 脱模斜度的确定.25 3.7 侧向分型与抽芯机构的设计25 3.7.1 侧向抽芯机构的分类及特点.25 3.7.2 脱模阻力的计算.25 3.7.3 抽拔距的计算.26 3.7.4 斜导柱侧抽芯机构.26 3.8 合模导向机构的设计28 3.8.1 导向机构的分类.28 3.8.2 导柱导向机构设计要点.28 3.8.3 本设计中导柱的设计.29 3.9 排气系统的设计30 3.9.1 排溢设计.30 3.9.2 引气设计.30 3.9.3 排气系统.30 3.9.4 开设排气槽应注意以下几点.30 3.10 模架的确定和标准件的选用31 3.10.1 定模座板.31 3.10.2 定模板.31 3.10.3 瓣合模.31 3.10.4 型心固定板.32 3.10.5 支承板.32 3.10.6 垫块.32 3.10.7 动模座板.32 3.10.8 导向机构的功用推件板.32 3.10.9 导向机构的功用推板.32 第四章第四章 成型零件的结构设计和计算成型零件的结构设计和计算.35 4.1 定模（凹模）的设计35 4.1.1 凹模的结构.35 4.1.2 凹模径向尺寸的计算.36 4.1.3 凹模深度尺寸的计算.36 4.2 型芯（凸模）的设计37 4.2.1 主型芯的结构.37 4.2.2 小型芯结构.37 4.2.3 螺纹型芯和螺纹型环的结构设计.37 4.2.4 型芯（凸模）的计算.38 4.3 型腔侧壁的计算及校核39 第五章第五章 温度调节系统设计温度调节系统设计.41 5.1 加热系统41 5.2 冷却系统41 5.2.1 冷却介质.41 5.2.2 冷却系统的设计原则.42 5.2.3 冷却装置的理论计算.42 目 录 v 5.2.4 冷却装置的结构形式.44 第六章第六章 注塑机有关参数的校核注塑机有关参数的校核.45 6.1 最大注射压力的校核45 6.2 由注射机料筒塑化速率校核型腔数量45 6.3 按注射机的最大注射量校核型腔数量45 6.4 按注射机的锁模（合模）力的校核45 6.5 开模行程的校核46 第七章第七章 总结与展望总结与展望.47 致致 谢谢.48 参考文献参考文献.49 第一章 概述 1 第一章第一章 概述概述 1.1 塑料工业简介 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。自从聚氯乙烯塑料问世 以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步、 愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业的发展。 模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工艺装备或工 具，它属于型腔模的范畴。通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低， 其模具的因素占 80%。然而模具的质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很 大关系。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产 品更新换代周期越来越短、用户对塑件的质量要求也越高，因而模具制造与设 计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是这样促进了塑料模具设计于制造 技术不断向前发展。就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造 大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标 志。 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，就中国就有比较远 大的市场，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。 塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具 不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效 率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模的优化设计,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。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉 为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件 外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生 产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更 新为前提。 塑料模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，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，常标志一个国家工业化的发展程 度。 1.2 我国塑料模现状 塑料模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑料模工业是国民经济的基 础工业。用塑料模生产成型零件的主要优点是制造简、材料利用率高、生产率 高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物 美的经济效果。 在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比 德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水 平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的 1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。 随着我国改革开放步伐的进一步加快，我国正逐步成为全球制造业的基地， 特别是加入 wto 后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。塑料 模的设计、制造技术、cad 技术、capp 技术，已有相当规模的确开发和应用。 在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用 塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商 品化尚待规模化；cad、cae、flow cool 软件等应用比例不高；独立的模具工 厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。 因此，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展 我国的模具工业，努力提高模具工业的整体技术水平，提高模具设计与制造水 平，提高国际竞争能力。 1.2 塑料模发展趋势 塑料作为现代四大工业基础材料之一，越来越广泛地在各行各业应用。其中 注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。随着社会的经济技 术不段向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。塑 料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对 模具的要求。 第一章 概述 3 由于计算技术和数控加工迅速发展，使得 cad/cam 逐渐取代了过去塑料 模的设计与制造技术，使传统的设计制造方法及组织生产的模式发生了深刻变 化。塑料模 cad/cam 的发展不仅可以提高塑料模质量，减少塑料模的设计与 制造工时，缩短塑料模生产周期，加快塑件生产和产品的更新换代，而且更主 要的是能满足当前用户对塑料模行业提出的“质量高、交货快、价格低”的要求。 塑料模以后的发展主要有以下几方面： a、注射模 cad 实用化； b、挤塑模 cad 的开发； c、压模 cad 的开发； d、塑料专用钢材系列化。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 第二章 制品的分析 5 第二章第二章 制品的分析制品的分析 2.1 制品( (某型茶杯杯盖) )的简介 制品的分析是对所要成型的产品有个初步的了解，在接受设计任务书以后就 要对塑料的品种、批量的大小、尺寸精度与技术条件，产品的功用及工作条件 有个整体概念，以便在设计模具时优选各种方式来成型塑件。如图 21 为塑 件零件图。 a-a 图 21 塑件零件图 2.1.1 对制品的分析主要包括以下几点 a、产品尺寸精度及其图纸尺寸的正确性； b、脱模斜度是否合理； c、塑件厚度及其均匀性； d、塑件种类及其收缩率； e、塑件表面颜色及表面质量要求。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 2.1.2 本设计中塑件各项要求 a、塑料名称：聚乙烯(pe)； b、色调：淡绿色 不透明； c、生产纲领：大批大量。 2.2 制品的工艺性及结构分析 2.2.1 结构分析 该制品为一口杯盖,表面有一阶梯,小阶梯的外圆面有突起,这就增大了成型的 难度,两外圆面分别在两个型腔成型,必须保证同轴度, 所以在模具设计和制造上 要有精密的定位措施和良好的加工工艺，以保证传动精度。内部有不规则螺纹， 也给脱模带来困难。 2.2.2 成型工艺分析 a、精度等级：采用一般精度 6 级 b、脱模斜度：因本设计中采用的是瓣合模，所以不需要考虑脱模斜度，也 就是说脱模斜度为零度。 2.2.3 材料的性能分析 聚乙烯（pe）是由乙烯聚合而成的，聚乙烯的原料来源充足，而且聚乙烯具 有优良的电绝缘性能，耐化学腐蚀性能，耐低温性能和良好的加工流动性，因 此 pe 及其制品生产非常迅速. 2.3 注射成形过程 对 pe 的色泽、细度和均匀度等进行检验。塑料在注射机料筒内经过加热、 塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为 充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 2.3.1 pe 的注射工艺参数 注射机：注塞式 喷嘴形式：直通式 喷嘴温度:230 240 料筒温度（）： 前段 250 280 oc 中段 - 第二章 制品的分析 7 后段 240 260 模具温度（）：80 100 oc 注射压力（）：80 130mpa 保压力（）：40 50mpa 成形时间（ s ）：注射 0 5 保压时间（ s ）：20 50 冷却时间（ s ）：20 50 成形周期 （ s ）： 50 140 2.3.1 pepe 的使用性能 耐腐蚀性，电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良，可以氯化，辐照改性，可用玻 璃纤维增强其熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有突出的电气性能和良 好的耐辐射性。高压聚乙烯柔软性，伸长率，冲击强度和透明性较好。超高分子 量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨，用冷压烧结成型。 2.3.2 pepe 的主要性能指标 如表 2.1 为 pe 的主要性能指标。 表 2.1 pe 的主要性能指标 密度 g/cm0.95弹性模量 mpa 0.840.9510 比容 cm/g1.031.06弯曲强度 mpa208400 吸水率%（24h）小于 0.01抗拉屈服强度 mpa220390 收缩率%1.53.0熔点c105137 第三章 拟定模具的结构形式 9 第三章第三章 拟订模具的结构形式拟订模具的结构形式 模具的结构形式，是指设计过程中的注射机的确定，浇注系统的形式和浇口位置的选 择，成型零件的设计，脱模推出机构的设计，侧向分型与抽芯机构的设计，合模导向机构 的设计，温度调节系统的设计及各个零件的设计和装配图设计。 3.1 确定型腔数量及排列方式 当塑料制件的设计已经完成，并选定所用塑料后，就需要考虑是采用单型腔 模还是多型腔模。与多型腔模相比，单型腔模具有以下优点： 1、塑料制件的形状与尺寸精度始终一致； 2、工艺参数易于控制； 3、模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。 一般来说，精度要求高的小型制品和中大型制品优先采用一模一腔的结构， 但对于精度要求不高的小型制品（没有配合精度要求） ，形状简单，又是大批量 生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。 由以上分析初步定为一模两腔。 3.2 模具结构形式的确定 在塑料熔体填充注射模腔过程中，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形成的水蒸气，塑料局部分解产生的低分子挥发 气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释 放的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成 气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩 而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。 模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等 的间隙排气。abs 料推荐的排气槽深度为 0.02。 3.2.1 多型腔单分型面模具 制品外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此结构。 3.2.2 多型腔多分型面模具 制品外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此结构。该 制品外观质量要求较高，分析该制品样品采用的浇口位置、分型面位置、推出 机构的痕迹，可知浇口为一般侧浇口，并可初步拟定采用两型腔双分型面的模 具结构形式，其中双分型面为：水平、垂直分型面。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 3.3 注塑机型号的确定 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解 注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据制品的大小及型腔的数目和排列方式，在确 定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射 量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位 置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的 注塑机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核， 若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。 3.3.1 1 注射机的选用原则 a、计算塑件及浇道凝料的总容量（体积或重量）应小于注射机额定容量 （体积或容量）的 0.8 倍； b、模具成型时需用的注射压力应小于所选用注射机的最大注射压力； c、模具型腔注射时所产生的压力必须要小于注射机的锁模力； d、模具的闭模高度应在注射机最大，最小闭合高度之间； e、模具脱模取出朔件所需的距离应小于所选注射机的开模行程； f、模具的外形尺寸及安装尺寸必须与所选注射机模板适应，既模具最大外 形尺寸安装时应不受拉杆间距的影响，模具安装用的定位环尺寸应与机床定位 孔直径相配合；模具的模板各安装孔应与注射机固定模板的安装孔相对应、机 床喷嘴孔径和球面半径应与模具进料孔相对应，注射机的开模行程应满足脱件 条件。 3.3.2 有关制品的计算 根据零件图提供的样品，便可以根据样品测绘得出制品体积，同时也可以借 助计算机辅助软件(如：pro/e 软件等)建立制品模型（对于没有提供样品的设计， 也可以由所提供的制品图样建立模型） ，这样既便于较精确的计算制品的各个参 数，又更为直观、形象。因条件所限,本设计是由测绘所的体积： a、制品的体积为：v1=36.99（cm） 质量为： m=0.95g/cm 36.99 cm=35.15g b、初步估计浇注系统的体积约为塑件的 0.7 倍： v2=36.99 0.7 =24.605（cm） 本设计中取 v2=25（cm） c、该模具一次注射共需塑料的体积约为： 第三章 拟定模具的结构形式 11 v0=2v1+ v2 =98.98（cm） 3.3.3 注射机型号的确定 根据以上的计算初步选定型号为 xszy125 的注射机。 近年来我国引进注射机的机型很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增 多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。在设计 模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的“注射机使用说明书”上标明的技术 参数。 根据以上的计算初步选定型号为 xszy125 的注射机，其主要技术参数 如下表 3.1。 表 3.1 xszy125 注射机主要技术参数 额定注射量（cm）125螺杆(柱塞)直径 （mm） 42 注射压力（mpa）150注射行程（mm）115 注射时间(s)1.6锁模力（kn）900 最大成型面积 （cm） 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 合模方式液压机械喷嘴球头半径（mm）sr12 顶杆中心距（mm）230喷嘴孔径（mm）4 3.4 分型面位置确定 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。 3.4.1 分型面的选择原则 分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、嵌蒋件位置及其形状、 塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排 气、模具制造及其成型设备结构等因素的影响。设计合理的分型面可以使塑件 顺利脱模，保证塑件的质量，还有利于简化模具结构，使模具零件易于加工。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 分型面的选择是一个复杂的问题，往往要考虑很多因素，但是又不可能把 所以因素都考虑到，因此在选择分型面的时候要抓住主要矛盾，放弃次要因素。 分型面设计是否合理对制品的质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造 都有很大的影响，在选择分型面时应遵循以下原则： a) 分型面应该选择在制品的最大面积处，否则制品无法脱模。 b) 尽可能使制品保留在动模一侧，因为注射机的推出液压缸设在 动模一侧，制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。 c) 有利于保证制品的尺寸精度 d) 有利于保证制品的外观质量，动、定模相配合的分型面稍有间 隙，熔体就会在制品上产生飞边，影响制品的外观质量。因此在制品的 光滑平整的表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。 e) 尽量能满足制品的使用要求，即在分型面的设计时，应该从使 用角度避免工艺缺陷给制品带来的影响。 f)尽量减少制品在合模方向上的投影面积，以减少锁模力。 g) 长型心应置于开模方向。 h) 有利于排气，熔体充模流动的末端应在分型面上，以便型腔的 气体从分型面上的空隙逸出。 i)有利于简化模具结构，应尽量避免侧向分型或抽芯，特别应避 免在定模一侧的侧向抽芯。 j)在选择分型面时，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：第二分型面与制品推出方向平行。如图 3-1 为分 型面位置。 2 3 4 第三章 拟定模具的结构形式 13 1、定模板 2、第一分型面 3、瓣合模 4、第二分型面 图 3-1 分型面位置 3.5 浇注系统的设计 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。 该模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、分流道、冷料穴、浇口。 3.5.1 浇注系统设计原则 a、浇注系统与塑件一起在分型面上,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、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 湍流、涡流、喷射和蛇形流动，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，以利于补料； e、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； f、浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和 整修； g、熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预 先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响； h、尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量； i、浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中 浇口应有 it8 以上的精度要求； j、设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施； k、尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合应使两者的偏离距离 尽可能小。 3.5.2 主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷射出的熔体导 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。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 a、主流道尺寸 (1) 主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径+0.51 =4+0.51 取 d =5（mm） 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。 (2) 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 sr=12+2=14（mm） (3) 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 l=35（mm） (5) 主流道大端直径 d=d+2ltg（半锥角 为 1 2，取 =2） 8 取 d=8（mm） b、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热处理，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，如图 3- 2 浇口套。 第三章 拟定模具的结构形式 15 图 3-2 浇口套 c、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作用，如图 3-3 定位圈。 均均均均 图 3-3 定位圈 4、主流道衬套的固定，如图 3-4 主流道衬套的固定。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 （） （） 1 2 3 4 5 1、定位圈 2、内六角螺钉 3、浇口套 4、定模座板 5、浇注凝 料 图 3-4 主流道衬套的固定 3.5.3 冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体 因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 1025mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。 位于这一区域内的塑料的流动性能及成形性能不佳，如果这里相对较低的冷料 进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长 以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔 所产生的冷料的井穴称为冷料穴（冷料井） 。 冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷 料，以防止冷料进入型腔而影响制件质量。 a、主流道冷料穴 主流道冷料穴常设在主流道的末端，开模时应将主流道中的冷凝料拉出,所 以冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径.由于该模具具有垂直分型面即侧向分型， 冷料穴分别开在左右瓣合模上，开模时，将主流道中的凝料拉出来；侧向分型 时，冷料穴中的凝料会制动脱落。 其中 d 为主流道大端直径,该模具取 d=d=8 (mm), 第三章 拟定模具的结构形式 17 1 2 3 4 5 1、浇注凝料 2、z 形冷料穴 3、定模板 4、瓣合模 5、拉料杆 图 3-5 主流道冷料穴 其中 2 为主流道的冷料穴，这样设计的好处是不紧能容纳熔料的冷峰，同时还 可以配合拉料杆巧妙的拉出凝料，见图 35。 b、分流道冷料穴 当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料 穴，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的 1.52 倍。 该模具的分流道冷料穴与流道的截面形状相同，直径逐渐缩小的半圆形， 见图 36。 1 2 3 1 、定模座板 2、分流道冷料穴 3、定模板 图 3-6 分流道冷料穴 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 3.5.4 分流道的设计 在多型腔或单型腔多浇口时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口 之间这一段塑料熔体的动通道，其作用是通过流道截面及方向变化，使熔料能 平稳地转换流向注入型腔。分流道最理想的设计就是把流动树脂在流道中的压 降降到最小。在多种常见截面当中，圆形截面的压降是最小的。 a、分流道的形状及尺寸 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状 一般为圆形、梯形、u 形、半圆形、矩形、六角形等。为了减少流道内的压力 损失和传热损失，希望流道的截面积大、表面积小。因此可以用流道截面积与 其周长的比值来表示流道的效率。各种截面的效率见表 3.2。 表 3.2 各种截面的效率表 截面 形状 圆形方形六边 形 半圆形梯形矩形 效率0.25d0.25d0.217 d 0.153d0.195 d 0.100d 本设计在保证塑件质量的前提下，从经济和加工的角度分析，最终采用了 半圆形截面，从图 37 中也可以看出。 因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据表 3.3 塑料的品种来粗略地估 计分流道的直径，也常用塑料的分流道直径的推荐值，对于壁厚小于 3mm，质 量在 200 克以下的塑件，可以用以下的经验公式确定分流道的直径： 4 2654 . 0 lmb 式中 b分流道直径（mm） m流经分流道的塑料量（g） l分流道的长度（mm） 根据公式计算得 4 140905.9427 . 0 b =9.05（mm） （故不在适用范围） 计算结果不在给定的推荐值内，在本设计中取 12mm 表 3.3 部分常用塑料常用分流道断面尺寸推荐范围 塑料名称分流道断面尺 寸 mm 塑料名称分流道断面尺 寸 mm 第三章 拟定模具的结构形式 19 abs、as4.89.5聚苯乙烯3.510 聚乙烯1.69.5软聚氯乙烯3.510 尼龙类1.69.5硬聚氯乙烯6.516 聚甲醛3.510聚氨酯6.58.0 聚丙烯510聚苯醚6.510 丙烯酸塑 料 810聚砜6.510 1 2 3 1、定模座板 2、分流道截面形状 3、定模板 图 3-7 分流道的截面形状 分流道长度 长度应尽量短，且少弯折，该模具分流道的长度为：140，见 图 38。 b、分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体 的流动状态较为理想因此分流道的内表面粗糙度 ra 并不要求很低，一般取 0.631.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免 熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处取 ra=0.8m。 c、分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布 置形式分为平衡式与非平衡式两种。不管有多少种布置形式，总的来说应遵循 两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、 锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式。 d、分流道与浇口部分的连接，如图 3-8。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 20 1 2 3 1、定模座板 2、分流道截面形状 3、定模板 图 3-8 分流道与浇口的连接 3.5.5 浇口的设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位，它 的作用是增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料，以保证 充填实，确保制品质量。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。 a、浇口的主要作用有如下几点： 1）熔体充模后，首先在浇口处凝结，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流 道回流； 2）熔体在流经狭窄的浇口时会产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模； 3）易于切除浇口尾料； 4）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料。对于多浇口的单型腔模具，浇 口还能用以 控制熔接痕的位置。 b、浇口尺寸的确定 浇口的截面积一般为分流道截面积的 3%9%，截面的形状多为矩形（宽度 与厚度的比为 3：1）或圆形；浇口长度约为 0.52.0mm 左右。在设计的时候一 般取小值，在以便在试模时修正。浇口最终的具体尺寸根据经验和零件的尺寸 和形状的要求确定。 c、浇口位置的选择 浇口位置与数量对制品质量影响很大，选择浇口位置时应遵循如下原则： 1）浇口应设在能使型腔的各部位、各角落同时充满的位置； 2）浇口应开设在塑件较厚的部位，以使熔料从厚断面移入薄断面，以利于 补料； 3）浇口应设在有利于排除型腔中气体的部位； 4）口应设在避免塑件表面产生熔合纹的部位； 5）对于带有长型心的模具，浇口应设置在能使进料沿型心轴向均匀进行， 以免型心被熔体冲击而变形； 第三章 拟定模具的结构形式 21 6）浇口的设置应避免熔体的断裂； 7）浇口的设置应不影响塑件的外观； 8）浇口不要设置在塑件使用中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。 d、浇口结构的形式 注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸、特点及应用情况个不 相同。按浇口的特征可分为限制浇口（既封闭式浇口，在分流道与型腔之间有 突然缩小的阻尼式浇口）和非限制浇口（既开放式浇口，又称直接浇口或主流 道式浇口） ；按浇口形状可分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环行浇口及薄片 式浇口；按浇口的特征性质可分为潜伏式浇口、护耳浇口；按浇口所在的塑件 的位置可分为中心浇口和侧浇口等。 对于该模具，是中小型制品的多型腔模具，同时从塑件的形状等各方面分析 知采用的是点浇口。点浇口又称橄榄形浇口或菱形浇口，是种截面尺寸特小的 圆形浇口。点浇口一般设在型腔底部，排气畅通，成型良好，塑件无不良痕迹。 有利于实现制动化操作，常用于成型如壳盒形等中、小型塑件的一模多腔模具 中，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件，能制动切断浇口凝 料，见图 39。 图 3-9 点浇口的结构尺寸 e、浇口结构尺寸的经验计算 根据模具的实际情况，再结合所提供经验值得，点浇口的直径为 1，长度为 1，见表 3.4。 表 3.4 侧浇口和点浇口的推荐尺寸 侧浇口尺寸/mm制品壁厚/mm 深度 h宽度 w点浇口的直径 d（mm） 浇口长度 l/mm 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 22 0.800.501.0 0.82.40.51.50.82.4 2.43.21.52.22.43.3 0.81.3 3.26.4.22.43.36.41.03.0 1.0 3.5.6 浇注系统凝料的脱出机构 a、普通浇注系统的凝料的脱出 通常采用侧浇口、直接浇口及盘形环浇口类型的模具，其浇注系统凝料一般 与塑件连在一起。塑件脱出时，先用拉料杆拉住冷料穴，使浇注浇注系统留在 动模一侧，然后用推杆或拉料杆推出，靠其自重而脱落。 b、点浇口式浇注系统凝料的脱出 点浇口浇注系统凝料，一般用人工、机械手取出，但生产效率低，为适应自 动化生产的需要，可采取以下方式脱出凝料：利用推杆拉断点浇口凝料、利用 侧凹拉断点浇口凝料、利用拉料杆拉断点浇口凝料、利用定模推板拉断点浇口 凝料等。 综合对比各个方式，本设计中的点浇口的拉断利用的是侧凹：是在接近分流 道的末端钻一斜孔，开模时保证先从此分型面分开，点浇口被拉断，流道凝料 被中心拉料杆拉向型腔板一侧。拉断点浇口凝料的侧凹，见图 3-10。 1234 1、浇口套 2、定模座板 3、拉断点浇口的侧凹 4、定模板 图 3-10 侧凹拉断点浇口的系统 第三章 拟定模具的结构形式 23 3.5.7 浇注系统的平衡 对于中小型制品的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计时应尽量保证所 有的型腔同时得到均一的充填和成形。一般在制品形状及模具结构允许的情况 下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同 （型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口流量及 成形工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。 a、分流道平衡 对于多型腔模具，为了达到各型腔同时充满的目的，可通过调整分流道的 长度及截面面积，改变熔料在各分流道中的流量，达到浇注平衡的目的。计算 公式如下： 2 1 2 1 2 1 q q d d l l 式中 q1，q2熔料分别在流道 1 和流道 2 中的流量，cm3/s； d1,d2分流道 1 和分流道 2 的直径， cm; l1，l2分流道 1 和分流道 2 的长度，cm。 b、浇口平衡 在多型腔非平衡分流道布置时，由于主流道到各型腔的分流道长度或各型腔 所需填充流量不同，也可采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔料同时充满各 型腔。 浇口平衡简称为 bgv（balanced gate value）,只要做到各型腔 bgv 值相同， 基本上能达到平衡填充。对于多型腔相同制品的模具，其浇口平衡计算公式如 下： bgv= lglr sg 式中 sg浇口的截面积，mm2; lg浇口的长度，mm; lr分流道的长度，mm。 该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同， 显然是平衡式的。 3.6 脱模推出机构的确定 注射成形每一循环中，塑料制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上 脱出，模具中这种脱出塑件的机构，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、取出两个动作。既首先将塑件和浇注系统凝料等与模具 松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 24 3.6.1 脱模推出机构的设计原则 制品推出（顶出）是注射成形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： a、结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度，且 推出机构应尽量设置在动模一侧； b、保证制品不因推出而变形损坏； c、机构简单动作可靠； d、保证良好的制品外观； e、尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模 动作。 3.6.2 制品推出的基本方式 按模具中的推出零件分 a、推杆推出：推杆推出是一种基本的也是一种常用的制品推出方式，常用 的推杆形式有圆形、矩形、 “d”形。 b、推件板推出：对于轮廓封闭且周长较长的制品，采用推件板推出结构。 推件板推出部分的形状根据制品形状而定。 c、推管推出：适用于薄壁圆桶形塑件。 d、推块式脱模：适用于齿轮类或一些带有凸缘的制品，可防止塑件变形。 e、利用成型零件推出制品的脱模：使用于螺纹型环一类的制品，利用模具 中某些成型零件推出塑件 f、多元联合式脱模：对于某些深腔壳体、薄壁制品以及带有环状凸起、凸 肋或金属嵌件的复杂制品，为防止其出现缺陷，常采用两种或两种以上的推出 机构联合动作以完成脱模过程。 本套模具的设计中，的推出机构形式不算太复杂，全部采用推件板推出。 每个塑件采用 4 根推杆推推板推出，推杆与推板采用螺栓连接。推杆与推杆固 定板，通常采用单边 0.5mm 的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的 情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。 此推杆与模板上的推杆孔采用 h8/f7 或 h8/f8 的间隙配合；推杆与推杆固定板， 通常采用单边 0.5mm 的间隙；工作端配合部分的表面粗糙度为 ra0.8，推杆的 材料常用 t8、t10 碳素工具钢，热处理要求硬度 hrc50。 3.6.3 带螺纹塑件的脱模机构 塑件的内螺纹由螺纹型心成型，外螺纹由螺纹型环成型，所以带螺纹塑件 的脱出可分为强制脱螺纹、活动螺纹型心或螺纹型环以及旋转脱螺纹三大类。 第三章 拟定模具的结构形式 25 强制脱螺纹，这种模具结构简单，通常用于精度不高的塑件。 1、利用塑件的弹性脱螺纹：对于聚乙烯、聚丙烯等具有弹性的塑料，可以 采用脱模板将塑件从螺纹型心上强制脱出。 2、利用硅橡胶螺纹型心脱螺纹：是在硅橡胶型心中插入芯杆，在开模时， 芯杆先从橡胶中脱出使橡胶螺纹型心产生收缩，再由推杆将塑件强迫脱出。因 本设计中，塑件所用的材料是聚乙烯，且精度等级要求的不高，所以比较适合 强制脱模，在此其它脱模方式就不再一一介绍，强制脱模的结构见图 311。 12 3 1、脱模板 2、塑件 3、带螺纹的型心 图 3-11 强制脱模结构 3.6.4 脱模斜度的确定 在注射模一般的设计中，为了使塑件成型后易于从模具型腔内脱模，在垂 直分型面的定模与动模型腔和型心工作面上，必须设计出脱模斜度。而本设计 因为塑件的形状尺寸特殊，采用的是瓣合模成型，所以在设计的过程中就不需 要再考虑脱模斜度的问题。 3.7 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。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 26 3.7.1 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。 a、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。 b、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。 c、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。 3.7.2 脱模阻力的计算 脱模力是指将塑件从型心上脱出时所需克服的阻力。它是设计脱模机构的 重要依据之一。脱模阻力的计算式与抽拔力相同，由于影响脱模力的因素很多， 例如塑件的壁厚、塑件包容截面形状的大小、塑件的性能、成型的工艺参数等， 如要全面考虑这些因素较困难，在生产过程中只要考虑主要因素，因此可按简 化公式计算： q=ahq（cosa-sina） =105.600（kn） 式中 q抽拔力（n） a侧型心被包紧的截面周长（cm） ； h成型部分深度（cm） ； q单位面积积压力，一般取 8001200（n/ mm） ； 摩擦系数，取 0.10.2； a脱模斜度。 因为本设计中采用的是瓣合模，所以脱模斜度是零度。 3.7.3 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。在结构比较特殊时，当成 形的塑件是圆形的线圈骨架时， 第三章 拟定模具的结构形式 27 其抽拔距按以下公式计算： 22 22 (/2)( /2)(2 3) (76/2)(70/2)(2 3) sdd 取 s=18 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 3.7.4 斜导柱侧抽芯机构 斜导柱侧抽芯机构是最常用的一种侧抽芯机构，它具有结构简单、制造方便、 安全可靠等特点，斜导柱侧抽芯结构的常见的几种形式：斜导柱在定模，滑块 在动模；斜导柱在动模，滑块在定模；斜导柱和滑块同在定模；斜导柱和滑块 同在动模； 本设计中采用的是斜导柱在动模，滑块在定模的那种。 a、斜导柱抽