盖板注塑模设计

毕毕业业论论文文 题 目盖板注塑模设计 学生姓名 学 号 院 系 专 业 班 级 指导教师 顾问教师 年十月 摘 要 摘摘 要要 本设计是盖板的注塑模具的设计。通过调研分析该模具设计了浇注系统、 脱模系统、冷却系统和抽芯系统等，分型面选择最大化的横截面。 该塑件所采用材料为：聚丙烯（PP）它来源广泛，合成工艺较简单、密度 小、价格低、加工成型容易。确定注塑机为国产注射机 SZ-300/60，但由于模具 比较特殊，为一模 2 件，无分流道。 设计中先计算塑件的尺寸，确定尺寸精度；然后注射机的选择；最后检查 注塑机参数，包括厚度，模具安装尺寸，模具闭模行程，注塑机锁模力等参数。 并通过 CAD、UG 设计软件绘制的盖板注塑模具的零件图、装配图等。 关键词关键词：塑料件；分型面；浇口；工艺分析 Abstract I A Abstractbstract This design is the cover of injection mold design.Through the research analysis the mould design the gating system, ejection system, cooling system and core pulling, etc., the cross section of maximizing the parting surface selection. Material is used by the plastic parts: polypropylene (PP) it sources, synthesis process is simple, small density, low price, easy processing and molding.Determine the injection molding machine injection machines made in China for SZ - 300/60, but because the mould is special, for exactly 2 pieces, no shunt. The size of the first calculation in the design of plastic parts, determine the dimensional accuracy;Then the choice of injection machine;Final inspection injection molding machine parameters, including the thickness, mold installation size, mold closing schedule, parameters such as injection molding machine clamping force.And through the drawing of cover plate injection mould CAD, UG design software of part drawing, assembly drawing, etc. Keywords: Cabinet,Parting,surface,Runner,Process analysis 目 录 II 目目 录录 摘 要I ABSTRACTII 第一章 绪论.1 1.1 模具工业在国民经济中的重要地位1 1.2 我国模具工业的发展现状.2 1.3 我国模具技术发展的趋势.2 第二章 塑件分析.5 2.1 塑件形状5 2.2 塑件材料选择.5 2.3 制品质量.6 2.4 尺寸精度.6 2.5 表面粗糙度.7 2.5.1 制品表面粗糙度的选择7 2.5.2 热塑性塑料产生的常见性表观质量缺陷及产生原因7 第三章 注塑成型工艺条件.9 3.1 注塑成型工艺简介9 3.2 注塑成型工艺条件.10 第四章 拟定模具结构形式.11 4.1 分型面位置的确定.11 4.2 型腔数量的确定11 第五章 注塑机的选择及校核.13 5.1 选择注塑机13 5.2 注塑机的校核13 5.2.1 最大注塑量的校核13 5.2.2 锁模力的校核13 5.2.3 塑化能力的校核14 5.2.4 喷嘴尺寸校核14 5.2.5 定位圈尺寸校核14 5.2.6 模具外形尺寸校核15 5.2.7 模具厚度校核15 5.2.8 模具安装尺寸校核15 第六章 浇注系统的设计.17 6.1 主流道17 6.2 分流道与浇口.18 6.3 浇口系统的计算.18 6.3.1 剪切速率的校核18 6.3.2 主流道剪切速率校核18 目 录 III 6.3.1 浇口剪切速率的校核19 第七章 成型零件的工作尺寸计算.21 7.1 成型零件工作尺寸的计算.21 7.2 型腔壁厚、支撑板厚度的确定.23 第八章 脱模推出机构的设计.25 8.1 在设计脱模推出机构是应遵循下列原则。.25 8.2 脱模力的计算.25 8.3 推杆设计.25 第九章 温度调节与导向定位设计.27 9.1 对温度调节系统的要求.27 9.2 冷却系统设计：.27 9.2.1 设计原则27 9.2.2 冷却时间的确定27 9.3 导向与定位机构.28 第十章 抽芯系统设计.29 10.1 概念.29 10.2 斜推杆的设计要点.29 10.3 斜推杆倾斜角的确定.30 第十一章 装配图设计.33 11.1 模具的装配.33 11.2 试模.33 总结与展望.35 致 谢.36 参考文献.37 0 第一章第一章 绪论绪论 1.1 模具工业在国民经济中的重要地位模具工业在国民经济中的重要地位 模具是工业生产的基础工艺装备。在中国模具工业的振兴和发展，越来越 多的人所关注和重视。在电子，汽车，电机，电器，仪器，仪表，家用电器， 通讯产品，如 60 到 80%的零部件，都要依靠模具成型。具有高精度，模具生产 的零件的高复杂性，高一致性，高生产率和低消耗，是不能被其他的加工和制 造方法的匹 配。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，一百倍。高和低的模具生产技术水平，已成为衡 量一个国家产品制造水平的重要标志，在很大程度上，决定了产品的质量，效 益和新产品的开发能力。 模具的具体形状的成型产品的使用有一定的形状和大小的工具。广泛应用 于各种材料加工行业提供各种模具。如砂模铸造金属的使用或压铸模具，金属 压力加工用锻模，冷卷，等各种模具。 对模具的要求是：全面生产尺寸精度，外观，物理性能等各方面都符合产 品的公共部门的要求。用于高效率和高自动化模具角度易于操作；从模具制造， 结构合理，易于制造的角度来看，成本低。 模具影响着产品的质量。首先，模具型腔的形状，尺寸，表面粗糙度，分 型面，到门和排气槽位置以及脱模方式等，对尺寸精度和形状的产品和零件精 度的物理性能，机械性能，电性能，和大小的内部应力和各向同性的，外观质 量，表面完成，气泡，凹陷，燃烧，银纹等都有十分重要的影响。第二，在加 工过程中，模具结构对运行影响很大难度。在大规模生产的塑料制品，应尽量 减少开模具的过程中，模具和零件的过程中，手工劳动，因此，自动脱模机构， 结合模型经常被用于自动化生产，确保产品能自动脱落，从模具。产品附加的 模具成本也可能会受到影响。当批量不大，模具上的零部件成本占成本将会很 大，这时应尽可能使用，结构合理、简单的模具，以降低成本。 在现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备，先进的模具是必不可少的， 三个重要的因素，尤其是模具实现材料加工工艺的要求，使用塑料零件和造型 设计起着重要的作用。有效的自动设备也只能放在自动生产模具可能发挥其作 用，生产和更新是模具制造和更新的前提。由于产品品种和生产需求量非常大， 也提出了越来越高的要求，模具。因此促进模具的不断发展。 近年来，模具增长很快，效率高，自动化，大，小，精度高，在大比例的 模具生产模具的寿命。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以 下几个方面： （1）深化理论研究 第一章 绪论 1 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计，拥有经验丰富 的设计阶段逐步向技术设计理论的发展，使得产品的产量和质量有很大提高。 （2）效率高、自动化 大量用于各种高效率、自动化的模具结构。高速自动配合先进的模具成型 机械，提高产品质量，提高生产率，降低成本起到了很大的作用。 （3）超小型、高精度 由于产品应用的扩大，出现了各种大，精度高，成型模具的寿命，为了满 足这些要求，开发了各种高强度，高硬度，高耐磨性和易加工，热处理变形小， 导热性，良好的成型材料。 （4）创新的模具制造工艺 在模具制造过程，缩短模具制造周期，降低工作台，在模具加工技术的提 高，特别是异型模具加工 1.2 我国模具工业的发展现状我国模具工业的发展现状 1980 年代以来，我国国民经济的快速发展提出了更高的要求，模具行业， 以及模具的发展提供了巨大的力量。目前，中国有超过 17000 的长电模具生产， 工人超过 50。许多模具企业十分重视技术发展。增加对科技进步的投入，技术 进步作为企业发展的重要推动力。此外，许多研究机构和大学也进行了模具技 术的研究和开发。 中国塑料模具行业从开始到现在，经过半个多世纪以来，已经取得了很大 的发展，模具水平有了较大幅度的提高。在大型模具已能生产 48（122 厘米） 的大屏幕彩色电视机塑料外壳注射模，6.5 公斤的大容量洗衣机的全套塑料模具， 保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具，塑料零件，已能生产照相机 的模具，多型腔小模数齿轮模具和封装模具。经过多年的努力，在模具的 CAD / CAE / CAM 技术，模具加工和数控加工技术，快速成型与快速成型技术，新模 具材料已取得重大进展，等等；在提高模具质量，缩短模具设计制造周期，等。 1.3 我国模具技术发展的趋势我国模具技术发展的趋势 随着高新技术如电子，信息的不断发展，提出以下我国模具技术的发展趋 势。 （1）模具的 CAD / CAE / CAM 集成，立体化，智能化和网络化的方向发 展 （2）模具制造的精度，效率高的方向发展，复杂的和多功能的 2 （3）经济的快速模型制作技术的应用 （4）特种加工技术的进一步发展 （5）的研究和发展模具自动加工系统 （6）模具材料及表面处理技术发展迅速 （7）模具工业新技术，新思路和新模式逐渐获得批准 另一方面，随着先进制造技术的不断发展和提高模具行业作为一个整体， 在模具行业出现了一些新的设计，生产，管理理念和管理模式。主要包括：适 应柔性制造技术模具单件生产的特点；创造最佳的管理和精益生产效率；提高 并行工程的快速应变能力，虚拟制造和全球敏捷制造，网络制造等新的生产模 式；模具标准件的应用越来越广泛（模具和规范模具标准件的应用将极大地影 响模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造费用）。广泛使用的标 准件，对生产劳动的合作模式划分的部分；适应可持续发展与绿色设计与制造 的环保要求，等 在塑件的注塑模具生产，是一种广泛使用的制造过程。注射模的基本原理 是固体聚合物注入模腔熔融状态下，冷却后，然后是在模具。因此，注塑模具 的过程中涉及到灌浆期，冷阶段和射血期。通过成型周期主要决定是注塑模具 的工艺过程，冷却时间是最重要的一步。形成冷却时间确定塑件的生产速度。 很长一段时间，在现代工业中，具有很强的相关性的时间和成本，更高的较长 的生产成本。减少一部分的冷却时间将大大提高生产效率和降低成本。所以在 一个典型的形成过程，是理解和优化热传递非常重要。注塑模具和注塑成型经 济行为之间的热交换起着决定性的因素。 要达到稳定状态（即，当可释放）模型的热释放。需要时间来达到这种状 态被称为部分冷却或冻结时间。正确的冷却系统的设计必须使聚合塑料件和模 具之间的最佳传热。在传统的模具型腔和型芯，通过在直孔创建，然后通过冷 却剂引导聚合塑料多余的热量，可以减少冷却时间实现。这种加工孔的方法依 赖于通用的加工技术，如钻孔，但不是在复杂轮廓形状的通道或三维空间的隐 蔽部分的生产。 在一个注塑成型工艺方法的形状型腔和型芯的另一个合适的提供了一个更 好的传热方案，从而优化循环。这种方式使用不同的渠道平面轮廓纵横交错， 死尽可能接近的表面一样，为了增加聚合物的熔融吸热，该方法保证了冷却的 一致性和效率的塑料件。目前，在快速原型技术的使用，直接金属沉积 （DMD），例如，直接金属激光烧结（DMLS）和许多先进的计算机辅助工程 （CAE）软件，更有效的冷却方式可以通过复杂的布局和横截面的设计和制造。 第一章 绪论 3 4 第二章第二章 塑件分析塑件分析 2.1 塑件形状塑件形状 盖板零件如图 2-1 所示。 图 2-1 盖板 2.2 塑件材料选择塑件材料选择 塑料制件在工作过程中，这就要求喷嘴材料要有比较好的耐高冲击性能。 并且塑料制件的喷嘴还会经常经受高温和低温，因此对材料的热变形温度和脆 化温度有一定要求。综合考虑使用性能、加工性能、经济条件和原料情况，选 择材料 PP。 该塑件所采用材料为：聚丙烯（PP）。它来源广泛，合成工艺较简单、密 度小、价格低、加工成型容易。拉伸强度、压缩强度等都比低压聚乙烯高，还 有很突出的刚性和耐折叠性，以及优良的耐腐蚀性和电绝缘性。但冲击性能不 足，低温条件下易脆裂，且成型收缩率较大，热变形温度不高，但可以通过改 性改善。 它主要的成形特性如下： （1）结晶性料，吸湿性小，可能发生熔融破裂，长期与热金属长期接触易 发生分解。 （2）流动性极好，溢边值 0.003mm 左右。 （3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应散热缓慢。 第二章 塑件分析 5 （4）成形收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形、方向性强。 （5）注意控制成形温度，料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，模 具温度低于 50以下塑件不光泽，易产生熔接不良，流痕；90以上易发生翘 曲、变形。 （6）塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以避免应力集中如表 2-1 所示。 表 2-1 聚丙烯成型条 2.3 制品质量制品质量 计算塑件重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。 根据设计手册可查得 PP 的密度为 =0.9g/cm成型收缩率成:2% 成型温 度：180200。 计算塑件的体积：V=24.8cm（通过软件计算） 计算塑件重量：W=V24.8cm0.9g/cm=22.32g 考虑到塑件结构不太复杂，需求量中等固采用一模 2 件的模具结构，考虑 其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有的设备等情况，初步选用注射机为 SZ- 300/60。 2.4 尺寸精度尺寸精度 由于改制件未标注公差，查（塑料成型模具P7 表 2-1-1、2-1-2）取 MT5，B 类公差。 后段160170 中段200220塑料名称聚丙烯 料筒温 度（） 前段180200 缩写PP注射压力（MPa）70120 注射成形机类型螺杆式注射时间（s）05 密度（g/cm3）0.900.91保压时间（s）20 60 比容（ml/g ）1.92冷却时间（s）1550 收缩率（% ）1.02.5总周期（s）40120 喷嘴温度（）170190 螺杆转速 （r/min） 48 温度（） 7085 干燥 时间（h）2 适用注射机类型 螺杆式 柱塞式均可 模具温度（）4080后处理无 6 2.5 表面粗糙度表面粗糙度 2.5.1 制品表面粗糙度的选择制品表面粗糙度的选择 该制品为不透明制品，非配合表面和隐藏的面可取较大的表面粗糙度。同 时可利用这种表面粗糙度的差异使塑件在开模时更加有力的包住型芯，而留在 型芯上。制件各处具体的表面粗糙度在后文将陆续介绍。 2.5.2 热塑性塑料产生的常见性表观质量缺陷及产生原因热塑性塑料产生的常见性表观质量缺陷及产生原因 热塑性塑料常见表观质量缺陷及产生原因如表 2-2 所示。 表 2-2 热塑性塑料常见表观质量缺陷及产生原因 制品表观缺陷产生的原因 塑件不完整 注射量不够，加料量及素化能力不足； 料桶、喷嘴及模具温度低； 注射压力太低； 注射速度太慢或太快； 流道或浇口太小，浇口数目不够，位置不当； 飞边溢料太多； 塑件壁厚太薄，形状复杂且面积大； 原料流动性太差，或含水分及挥发物多 塑件四周飞边过大 分型面贴和不严，有间隙，型腔和型芯部分滑动零件间隙过大； 模具强度和刚性差； 料桶、喷嘴及模具温度太高； 注射压力太大、锁模力不足或锁模机构不良，注射机定、动模 板不平行； 原料流动性太大； 加料量过多 塑件有气泡 塑料干燥不良，含水分或挥发物； 料温高，加热时间长，塑料存在降解、分解； 注射速度太快； 注射压力太小； 模温太低，易出真空泡； 模具排气不良 塑件凹陷 加料量不足； 料温太高，模温也高，冷却时间短； 塑件设计不合理，壁太厚或厚薄不均 注射及保压时间太短； 第二章 塑件分析 7 注射压力不足； 注射速度太快； 浇口位置不当，不利于供料； 塑件尺寸不稳定 注射机的电气，液压系统不稳定； 加料量不稳定； 塑料颗粒不均，收缩率不稳定； 成型条件（温度、压力、时间）变化，成型周期不一致； 浇口太小，多型腔时各进料口大小不一致，进料不平衡； 模具精度不良，活动零件动作不稳定，定位不准 确； 塑件粘模 注射压力太高，注射时间太长或太短； 模具温度太高； 浇口尺寸太大或位置不当； 模腔表面粗糙度过大或有划痕； 脱模斜度太小，不易脱模； 推出位置结构不合理 熔接痕 料温太低，塑料流动性太差 注射压力太小，注射速度太低； 浇口系统流程长，截面积小，进料口尺寸及形状、 位置不对，料流阻力大； 塑件形状复杂，壁太薄； 冷料穴设计不合理 塑件表面出现波纹 料温低，模温、喷嘴温度也低； 注射压力太小，注射速度低； 冷料穴设计不合理； 塑料流动性差； 模具冷却系统设计不合理； 流道曲折、狭窄，表面粗糙 塑件翘曲变形 具温度太高，冷却时间不够； 塑件形状设计不合理，薄厚不均，相差太大，强度不足； 嵌件分布不合理，预热不足； 塑料分子取向作用太大； 模具推出位置不当，受力不均； 保压补缩不足，冷却不均，收缩不均； 塑件分层脱皮 不同塑料混杂； 同种塑料不同级别相混； 塑化不均匀； 原料污染或混入异物 8 第三章第三章 注塑成型工艺条件注塑成型工艺条件 3.1 注塑成型工艺简介注塑成型工艺简介 在加热筒第一注塑机熔体注射成型塑料热，然后通过柱塞或往复螺杆将熔 融挤到闭合的模具型腔成型的一种方法。它不仅可以高生产率和高精度的情况 下，高质量的产品，加工塑料的品种和更广泛的应用，因此，注射成型是一种 重要的成型在塑料加工方法。一般分为三个阶段的工作如图 3-1 所示。 图 3-1 注塑成型压力时间曲线 （1）材料准备：为了使注射能顺利进行，保证产品质量，成型前有一系列 的准备工作。包括材料的颗粒，外观色泽，杂质含量，如检验，测试了它的流 动性，热稳定性和收缩率，等塑料吸水性强，应适当预热干燥，以保证顺利脱 模，塑料制品的一部分还需要选择脱模剂。 （2）注射成型工艺：塑料气缸内经增塑流，流入模腔可分为注射，压力， 回流，冷却四个阶段，注射成型工艺可以在图 2 中的表达。在 T0 图在螺杆或柱 塞的名义开始融化的时刻；当腔内充满熔体（tT1），熔体压力迅速上升，达 到最大的 P0。从时间 T1 和 T2，塑料仍然在螺杆（或柱塞），熔体的压力下将 继续流入模腔以弥补冷却收缩造成的差距。由于塑料仍在流动，温度下降，定 向分子（在固化，最后在腔壁的分子链的另一端沿流动方向）容易凝结，所以 这一阶段是在一个分子的取向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子取 向程度越高。从螺杆开始到结束（时间从 T2 到 T3），因为该腔内的压力高于 流道，熔体流动后，将使腔体内的压力迅速下降的发生。回来已经在门在熔融 缩聚。 第三章 注塑成型工艺条件 9 （3）后处理部分：注塑产品剥离或机械加工后，往往需要经过适当的后处 理，以提高产品的性能和提高尺寸稳定性；再加工的产品主要是退火和湿处理。 3.2 注塑成型工艺条件注塑成型工艺条件 （1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具 温度等。 （2）压力；注射成型过程中需要控制的压力包括注射压力，保压力和背压 力。根据经验值 PP 料的注塑压力为 40-70MPa。 （3）时间；完成一次注塑成型所需要的时间称为注塑周期或称总周期。它 由充模、保压时间、冷却和加料（包括预塑化）时间以及开模、辅助作业（如 涂擦脱模剂、安装嵌件等）和闭模时间组成。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 3-5 秒，保压时间一般为 20-120 秒，冷 却时间一般为 30-120 秒。根据塑件的形状、壁厚、材料等因素，注塑周期初定 为 60 秒，后处理温度 110，保温时间 2 小时。 10 第四章第四章 拟定模具结构形式拟定模具结构形式 当塑件的结构和所用的材料满足成型工艺的要求后，就需要考虑塑件的分 型面位置，确定采用单型模腔还是多型模腔来进行生产，这样就初步确定模具 的结构形式，为后续的设计计算提供依据。 4.1 分型面位置的确定分型面位置的确定 模具上用来取出塑件和（或）浇注系统可分离和接触的表面称为分型面如 图 4-1 所示。 分型面的选择应注意以下几点： （1）分型面应选在塑件的最大截面处； （2）不影响塑件外观质量，尤其是对外观有明确要求的塑件； （3）有利于保证塑件的精度要求； （4）有利于模具加工，特别是型腔的加工； （5）有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置； （6）便于塑件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边； （7）尽量减少塑件在合模平面上的投影面积，以减少所需锁模力； （8）便于嵌件的安装； （9）型芯应置于开模方向。 图 4-1 分型面图 4.2 型腔数量的确定型腔数量的确定 考虑到塑件比较大，因此型腔形似选择一模 2 件如下图 4-2 所示。一模 2 件 与多型腔相比，具有以下优点： 塑件的形状和尺寸精度始终一致； 工艺参数易于控制； 模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。 第四章 拟定模具结构形式 11 图 4-2 塑件三维造型 12 第五章第五章 注塑机的选择及校核注塑机的选择及校核 5.1 选择注塑机选择注塑机 塑件的体积:V=24.8cm3 塑件的质量：M=0.9x24.8=22.32g 流道凝料 V=0.6V； 根据实际注射量应小于 0.8 倍公称注射量原则 确定注塑机为国产注射机 SZ-300/60，其主要技术参数如下表 5-1 所示。 表 5-1 注射机参数 型号SZ-300/60 螺杆直径（mm） 35 注射容量（cm3或 g）300 注射压力（N/cm3）150 锁模力 （KN）600 最大注射面积（cm2）14.05 模具厚度（mm）150550 模板行程（mm）300 喷嘴球半径（mm）10 喷嘴孔直径（mm）4 喷嘴伸出量（mm）20 顶出行程（mm）80 外形尺寸（m * m * m）3.9 X 1.3 X 1.8 5.2 注塑机的校核注塑机的校核 5.2.1 最大注塑量的校核最大注塑量的校核 为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在 公称注塑量的 35%75%范围内，最大可达 80%，最小不小于 10%。为了保证塑 件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在 50%80%。 V =V+0.6V= 39.68cm； 满足要求。 5.2.2 锁模力的校核锁模力的校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模 力： FK AP 分 型 第五章 注塑机的选择及校核 13 1.21/43.1411222510 6 295.42KN 因此锁模力满足要求。 式中 :F 注塑机额定锁模力：1600KN； K 安全系数，取 K=1.2； 5.2.3 塑化能力的校核塑化能力的校核 由初定的成型周期为 60 秒计算，实际要求的塑化能力= 成型周期 每次实际注射量 即：217.6/60=3.63（g/s），远小于注塑机的塑化能力 22.2（g/s），说明注 射机能完全满足塑化要求。 5.2.4 喷嘴尺寸校核喷嘴尺寸校核 在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径取比注射机喷嘴球 面半径 R1 大 12 mm，主流道小端直径 D 取比注射机喷嘴直径 d 大 0.51 mm，如图 5-1 所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷 嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。 图 5-1 喷嘴与浇口套尺寸关系 由于本次选择的注塑机喷嘴球半径为 10mm，喷嘴口直径 4mm，喷嘴与浇 口套尺寸关系如上图 5-1 所示。 5.2.5 定位圈尺寸校核定位圈尺寸校核 模具安装在注塑机上必须使模具中心线与料筒、喷嘴的中心线相重合，定 位圈与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，对小 型模具为 8mm10mm，对大型模具为 10mm15mm。此外，对中小型模具一般 只在定位模板上设置定位圈，对大型模具可在动、定模板上同时设置定位圈。 14 本次设计的模具只在定模板上设置定位圈，定位孔直径为 100mm，定位圈的高 度为 10mm。定位圈形式如图 5-2 所示。 图 5-2 定位圈 5.2.6 模具外形尺寸校核模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸 要与注塑机拉杆间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间 装在注塑机的工作台面上。模具外形尺寸设计为 350400mm，满足要求。 5.2.7 模具厚度校核模具厚度校核 模具厚度必须满足下式： Hmin Hm Hmax 150mm331mm550mm 式中：H 所设计的模具厚度 331 mm； Hmin注塑机所允许的最 m 小模具厚度 150 mm；Hmax注塑机所允许的最大模具厚度 550 mm； 5.2.8 模具安装尺寸校核模具安装尺寸校核 注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用 于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉 直接固定时（大型模具常用这种方法），模具动，定模板上的螺孔及其间距， 必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用 这种方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。 该模具外形尺寸为 350400 属中，小型模具，所以采用压板固定法。 第六章 浇注系统的设计 15 16 第六章第六章 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓 清晰、内在质量优良的塑件。因此要求充模速度快而有序，压力损失少，排气 条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。 在设计浇注系统时，首先选择浇口的位置，流道及浇口位置的选择应遵循 以下原则。 （1）流道应尽量少弯折，表面粗糙度为 R0.81.6。 mm （2）应考虑到模具是一模 2 件还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计， 尽量与模具中心线对称。 （3）单型腔模具投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单 面开设浇口，不然会照成注射时模具的受力不均。 （4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕 迹。 （5）一腔多模时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内。 （6）在设计浇口时避免塑料熔体直接冲击直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、 折断或移位。 （7）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可以缩短填 充时间。 （8）能顺利的引导塑件熔体填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料 熔体涡流、紊流现，使型腔内的气体顺利排出模外。 （9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成 型周期。 （10）若是主流道型浇口，因主流到处有收缩现象，若塑件在这个部位要 求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。 （11）浇口的位置应保证塑料熔体顺利地流入型腔，即对着型腔中宽畅、 厚壁部位。 （12）尽量避免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部 位。 6.1 主流道主流道 主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道（或浇口）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。 第六章 浇注系统的设计 17 本次设计的主流道衬套如下图，其主要参数：锥角=3；内表面粗糙度 Ra=0.63；材料为碳素工具钢 T8A。m 其中：d=4mm 是注塑机的喷嘴口直径，R=10mm 是注塑机的喷嘴球半径。 6.2 分流道与浇口分流道与浇口 这种交口的特性: 它在单型腔模具中，塑料熔体直接流入型腔，因而压力损 失少，进料速度快，成型比较容易，传递压力好，保压补缩作用强，模具结 构简单紧凑，制造方便。圆环形浇口中间的锥形型芯起分流作用，进料均匀， 在整个圆周上取得大致相同的流速，空气也容易顺序排除，无熔接缝，如图 6-1 所示。 图 6-1 浇口形状和位置 6.3 浇口系统的计算浇口系统的计算 6.3.1 剪切速率的校核剪切速率的校核 生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率 R=5.810 510 S、浇口的剪切速率 R=10 10 S时，所成型的塑件质量 231451 最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下 经验公式表示： 3 3 . 3 n v R q R 18 式中 q 体积流量（CM /S）；R 浇注系统断面当量半径 v 3 3 n （CM）。 6.3.2 主流道剪切速率校核主流道剪切速率校核 Q=0.8Q/T =338.21.5=225.5 （CM /S） 主v公 3 T 注射时间：T=2.5（S）； = 3.1158.9/(3.140.2783)=1.4710 S 3 3 . 3 n v R q R 主 31 510 1.4710 510 (满足条件) 233 6.3.16.3.1 浇口剪切速率的校核浇口剪切速率的校核 =3.67152/(3.140.423)=1.45103 S 3 3 . 3 n v R q R 浇 1 其中：浇口面积 S=/4(D22-D12),当量面积 S=Rn 当 2 所以 Rn 当 =6mm。 单从计算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比较特殊，为一模 2 件， 无分流道，压力损失少，进料速度快，成型比较容易，传递压力好，所以浇口 的剪切速率是合适的。 从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证 明流道与浇口的尺寸取值是合理的。 第七章 成型零件工作尺寸计算 19 20 第七章第七章 成型零件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸计算 模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。成型零件包括 凹模、型芯、镶块、成形杆和成型环等。成型过程中成型零件受到塑料熔体的 高压作用，料流的冲刷，脱模时与塑件间发生摩擦。因此，成型零件要求有正 确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外还要求成型零件具 有合理的结构和良好的加工工艺性，具有足够的强度、刚度和表面硬度。 7.1 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算 在计算型腔和型芯工作尺寸之前，对塑件各重要尺寸应按机械设计中最大 实体原则进行转化，即塑件外形尺寸（名义尺寸）为最大尺寸，其公差为负 值；塑件的内腔尺寸（名义尺寸）为最小值，其公差为正值；中心距尺寸为 公称尺寸，其公差为正负/2。 凹模的径向尺寸计算公式： L=Ls(1+k)-X0+ 式中 ：Ls塑件外型径向公称尺寸； K塑料的平均收缩率； 塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的 1/31/6。 凹模的深度尺寸计算公式： H=Hs(1+k)-X+0 式中:Hs塑件高度方向的公称尺寸。 经查得 PP 的收缩率 K=2%；塑件未注尺寸公差，所以按 MT5B 类公差选取 型腔计算 07.0 0 07.0 0 28.0 4 1 0 0 0 60.99 21.061.2 28.0 4 3 60)02.01( 4 3 )1()( z z sm LSL 第七章 成型零件工作尺寸计算 21 07.0 0 07.0 0 28.0 4 1 0 0 0 124.34 21.0124.44 28.0 4 3 122)02.01( 4 3 )1()( z z sm LSL 型腔高度计算 04.0 0 04.0 0 15.0 4 1 0 0 0 20.3 1.020.4 15.0 3 2 2002.01 3 2 1 z z sm HSH 型芯计算 0 04.0 0 04.0 0 15.0 4 1 0 0 120.47 11.0120.36 15.0 4 3 118)02.01( 4 3 )1()( z z sm lSl 0 04.0 0 04.0 0 15.0 4 1 0 0 57.23 11.057.12 15.0 4 3 56)02.01( 4 3 )1()( z z sm lSl 型芯高度计算 0 04.0 0 04.0 0 15.0 4 1 0 0 20.5 1.020.4 15.0 3 2 2002.01 3 2 1 z z sm hSh 22 7.2 型腔壁厚、支撑板厚度的确定型腔壁厚、支撑板厚度的确定 塑料模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度 和刚度，如果型腔和侧壁厚度过薄可能因强度不够而产生塑料变形甚至破坏； 也可能因刚度不足而产生翘曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响 顺利脱模。 型腔壁厚、支撑板厚度的确定从理论上讲是通过力学的强度及刚度公式进 行计算的。由于注塑成型受温度、压力、塑料特性及塑件复杂程度的影响，所 以理论计算并不能完全真实的反映结果。通常在模具设计中，型腔及支撑板厚 度不通过计算确定，而是凭经验确定。经验数据表 7-1 和 7-2 所示。 表 7-1 壁厚 S 的经验数据 型腔压力/MPa型腔侧壁厚度 S/mm 29(压塑)014L+12 49（压塑）016L+15 49（注塑）020L+17 表 7-2 支撑板 h 厚度的经验数据 b/mmb=L/mb=1.5L/mmb=2L/mm 102(0.12-0.22.32)b(0.10-0.11)b0.08b 102-300(0.22.32-0.15)b(0.11-0.12)b(0.08-0.09)b 模具设计时上表查到得数据只是作为验证性的数据。选择标准模架后，需 要结合塑件具体尺寸来验证型腔壁厚和支撑板厚度的合理性。 第七章 成型零件工作尺寸计算 23 24 第八章第八章 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计 在注塑成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出， 模具上这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或称推出、顶出机构）。 8.1 在设计脱模推出机构是应遵循下列原则。在设计脱模推出机构是应遵循下列原则。 推出机构应尽量设置在动模一侧。 保证塑件不因推出而变形损坏。 机构简单、动作可靠。 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部或隐形面和非装饰面上。 合模时能正确复位。 8.2 脱模力的计算脱模力的计算 脱模力计算公式 Fc=10fcE（Tf-Tj）th 式中 ： fc脱模系数，即在脱模温度下塑件与型芯表面之间的静摩擦因数，它受 塑件熔体经高压在钢表面固化中粘附的影响； 塑料的现行膨胀系数（1/）; E在脱模温度下，塑料的抗拉弹性模量（MPa）； Tf塑料的软化温度（）； Tj脱模时塑件温度（）； t塑件的厚度（mm）； h型芯脱模方向的高度（mm）。 脱模力计算中物理参量的准确确定是困难的，各参数随着温度而变化，脱 模力的准确计算式很困难的它与塑料的拉伸弹性模量、热膨胀系数、模具温度、 保压压力、冷却时间、开模时型腔压力以及推杆速度等工艺条件有关。 8.3 推杆设计推杆设计 在注塑成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出， 模具上这种脱出塑件的机构称为脱模机构，推杆造型如图 8-1 所示（或称推出、 顶出机构）。 推出机构应尽量设置在动模一侧。 保证塑件不因推出而变形损坏。 机构简单、动作可靠。 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部或隐形面和非装饰面上。 第八章 脱模推出机构的设计 25 合模时能正确复位。 但本塑件有一个特点零件小，分型面为平面。可以采用推杆推出。 图 8-1 推杆造型 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 26 26 第九章第九章 温度调节与导向定位设计温度调节与导向定位设计 模具成型过程中，模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型周 期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形大，并且还容易 造成溢料和粘膜；模具温度过低，则熔体流动性差，塑料轮廓不清晰，表面会 产生明显的银丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时，型芯和型腔温差过大， 塑料收缩不均匀，导致塑料翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所 述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。PP 推荐的成型温度 为 160-220，模具温度为 4080 。 9.1 对温度调节系统的要求对温度调节系统的要求 （1） 根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式； （2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量； （3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好； （4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉； （5）从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。 9.2 冷却系统设计：冷却系统设计： 9.2.19.2.1 设计原则设计原则 （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好； （3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等， 经验表明，冷却水管中心距 B 大约为 2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件 壁的距离为 0.81.5B。最小不要小于 10。 （4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳； （5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过 5 （6）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方 向开设水孔。 （7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其 他机构发生干涉。 9.2.29.2.2 冷却时间的确定冷却时间的确定 在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出 估算；取闭模时间 3S，开模时间 3S，顶出时间 2S，冷却时间 30S，保压时间 20S，总周期为 60S。 其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异，一般用下式计算： 第九章 排气系统设计 27 t= 冷 2 2 S 2 8 SM EM TT TT =62/(3.1420.07)8/3.142(200-50)/(80-50) = 73（S） 式中：S塑件平均壁厚，S 取 6mm； 塑料热扩散系数(mm /s)，=0.07； 2 T 成型温度 160-220，T 取 200； SS T 平均脱模温度，T 取 80； EE T模具温度 4080，T取 50。 MM 由计算结果得冷却时间需要 73 S，这么长的冷却时间显然是不现实的。本 模具型芯中的冷却管道扩大为腔体，使冷却水在型芯的中空腔中流动，冷却效 果大为增强。参照经验推荐值，冷却时间取 30S 即可。 9.3 导向与定位机构导向与定位机构 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用 于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、 定模之间的精密对中定位。 导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而 长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑 模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。 导套：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。 设计导柱和导套需要注意的事项有： （1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的 厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的 1/3 处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。 （2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出 68 mm，以确保其导向与引导 作用。 （3）导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度时可采取更低的配合要 求；导柱固定部分配合精度采用 H7/k6；导套外径的配合精度采取 H7/k6。配合 长度通常取配合直径的 1.52 倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难 度。 28 （4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏， 设在定模一边有利于塑件脱模。本书模具设置四个标准带头导柱配合标准直导 套作为导向系统，导柱设置在动模上，以保护型芯不受损坏。 第十章 抽芯系统设计 29 第十章第十章 抽芯系统设计抽芯系统设计 10.1 概念概念 斜推杆是常见的侧向抽芯机构之一，它常用于制品内侧面存在凹槽或凸起 结构，强行推出会损坏制品的场合。它是将侧向凹凸部位的成型镶件固定在推 杆板上，在推出的过程中，此镶件作斜向运动，斜向运动分解成一个垂直运动 和一个侧向运动，其中的侧向运动即实现侧向抽芯。 斜推杆有整体式和二段式，二段式主要用于长而细的斜推杆，此时采用整 体式的斜推杆于弯曲变形，斜顶概念图如 10-1 所示。 图 3.9 斜推杆抽芯机构1 图 10-1 斜顶概念图 10.2 斜推斜推杆的设计要点杆的设计要点 （1）要保证复位可靠。斜推杆的复位有些列方法： a.斜推杆上端面有碰穿孔，碰穿孔由非安装斜推杆的那一半