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i 本科毕业设计本科毕业设计(论文论文) 题目：喷墨打印机盒盖注塑模具设计题目：喷墨打印机盒盖注塑模具设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 05 月 i 喷墨打印机盒盖注塑模具设计喷墨打印机盒盖注塑模具设计 摘要摘要 本设计为打印机盒盖注塑模的设计。设计中采用一模一腔，浇口采用点胶 口，分型面选在截面最大处，塑件成型后利用推杆将成型制品从动模上推出， 回程时利用复位杆复位。 设计中需要对塑件的尺寸进行计算，确定尺寸精度，然后进行注射机的初 步选取。以及对注塑机的浇注系统、成型零件的结构、成型零件的尺寸、脱模 推出机构、排气系统、温度调节系统进行了设计与计算。并且对注射机参数进 行校核，包括模具闭合厚度、模具安装尺寸、模具开模行程、注射机的锁模力 等。各个参数都满足要求后才能确定注射机的型号。 在设计过程中，为了更清楚的表达模具的内部结构，因此附有动模镶块、 定模镶块、定模推板的二维零件图和模具三维爆炸图。 关键词：关键词：打印机盒盖；分型面；浇口；工艺分析 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii ink jet printer cover injection mold design abstract this design is the design of injection mould for the cabinet. the design uses two mold cavity, type of the sprue is latent gate, the parting surface is chosen in the maximum section of the plastics. after plastics are molded， molding products are driven by putting from dynamic model,then using reset stem returned. in the design ,the need to calculate the size design, determine the size precision, the preliminary selection and the injection machine. and the injection molding machine of gating system, forming part of the structure, forming part of the size, mold release mechanism, exhaust system, temperature control system design and calculation. and to check the injection machine parameters, including the thickness of mold closing, mold installation size, mold opening stroke, the clamping force injection molding machine etc all the parameters meet the requirements to determine the type of injection machine. in the design process, in order to express more clearly the internal structure of the mold, so a moving die insert, fixed die insert, the fixed mould push plate 2d part drawing and 3d map explosion. keywords： cabinet;parting;surface;runner;process analysis iii 主要符号表主要符号表 t 额定锁模力额定锁模力 q 模腔压力模腔压力 k 安全系数安全系数 min h 最小模具厚度最小模具厚度 max h 最大模具最大模具 s d 塑件尺寸误差塑件尺寸误差 max s 塑料的最大收缩率塑料的最大收缩率 min s 塑料的最小收缩率塑料的最小收缩率 s l 塑件尺寸塑件尺寸 s 塑料的平均收缩率塑料的平均收缩率 d 塑料的公差 塑料的公差 d 模具制造公差 模具制造公差 d 型腔许用变形量型腔许用变形量 e 型腔材料的弹性模量型腔材料的弹性模量 s 型腔材料的需用压力型腔材料的需用压力 a 脱模斜度脱模斜度 f 摩擦系数摩擦系数 f 脱模力脱模力 f 推杆长度系数推杆长度系数 q 总脱模力总脱模力 s 应力应力 s s 屈服极限屈服极限 iv 目目 录录 1 绪论绪论1 1.1 题目背景1 1.2 题目国内外相关研究情况1 1.2.1 国内研究的情况1 1.2.2 国外研究情况2 1.3 中国与国外先进技术的差距2 1.4 塑料模具发展走势2 2 产品分析产品分析4 2.1 塑件分析4 2.1.1 结构分析4 2.1.2 尺寸精度分析5 2.1.3 塑件厚度检测5 2.1.4 表面质量分析5 2.2 塑件材料选择6 2.2.1 物理性能6 2.2.2 abs 的主要性能指标6 2.2.3 abs 成型塑件的主要缺陷及消除措施6 3 拟定模具拟定模具结构结构形形式及式及注注射射机的机的初步选择初步选择7 3.1 分型面位置的确定7 3.1.1 模具的分型面7 3.1.2 分型面的确定7 3.2 塑件相关计算8 3.2.1 塑件相关计算9 3.3 型腔数量的确定10 3.4 初步选择注塑机11 4 浇浇注系注系统统的设计的设计13 4.1 浇注系统 13 4.1.1 浇注系统的作用13 4.1.2 浇注系统布置13 v 4.2 浇注系统设计13 4.2.1 浇口套的设计13 4.2.2 浇注系统的设计16 4.2.3 分流道与浇口17 4.3 浇口设计18 4.3.1 浇口的类型18 4.3.2 浇口的位置 18 5 成型零件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸计算20 5.1 成型零件工作尺寸的计算20 6 成型零件结构设计成型零件结构设计24 6.1 pro/e 中的模具模块设计24 6.1.1 凹模结构设计25 6.1.2 凸模结构设计25 7 导向机构设计导向机构设计27 7.1 导向机构27 7.1.1 导柱27 7.1.2 导套28 7.1.3 导柱与导套的配用29 7.1.4 导柱布置30 7.2 定位装置30 7.2.1 拉杆30 7.3 尼龙开闭器装置30 8 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计32 8.1 在设计脱模推出机构是应遵循下列原则32 8.2 脱模力的计算32 8.3 推出机构设计32 8.3.1 推杆布置32 8.3.2 推杆结构及固定33 8.3.3 推杆强度交核33 8.4 拉料机构34 9 排气系统设计排气系统设计36 10 温度调节系统设计温度调节系统设计37 10.1 对温度调节系统的要求37 10.2 冷却系统设计37 vi 10.2.1 冷却回路的布置37 10.2.1 设计原则37 10.2.2 冷却时间的确定38 10.3 模具冷却系统的计算39 11 注塑机的校核注塑机的校核40 11.1 最大注塑量的校核40 11.2 锁模力的校核 40 11.3 喷嘴尺寸校核40 11.4 定位圈尺寸校核41 11.5 模具外形尺寸校核41 11.6 模具厚度校核41 11.7 模具安装尺寸校核41 11.8 开模行程的校核41 12 模具工作过程模具工作过程43 12.1 模具总体结构43 12.2 开合模动作45 13 模具可行性分析模具可行性分析46 13.1 本模具的特点46 13.2 市场效益及经济效益分析46 结论结论 47 致谢致谢 48 参考文献参考文献 49 毕业设计 （论文） 知识产权声明毕业设计 （论文） 知识产权声明 50 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明 51 附录附录52 1 绪论 1 1 绪论绪论 1.1 题目题目背景背景 近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约 占 30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。随着模具制造行 业的发展， 许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周 期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。新兴的模具 cad 技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，cad 技术的应用越来越普 遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力 1。 1.2 题目题目国内外相国内外相关关研究情况研究情况 1.2.1 国内研究国内研究的的情况情况 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%，在未来的模具市场中， 塑料管件在模具总量中的比例还将逐步提高。经过半个世纪的发展，模具水平 有了较大提高。在塑料管件模具方面已能生产 19 万吨，上规模，高水平的企 业越来越多，由于他的抗腐蚀、廉价等优秀品质，被应用于我国现代化建设的 各个领域。精密塑料模具方面，已能生产医疗塑料件模具、多型腔小模数齿轮 模具及塑封模具。所生产的这类塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到 了国外同类产品的水平。还能生产厚度仅为 0.08mm 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 0.02mm0.05mm 表面粗糙度ra0.2m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。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、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模具。但总体上热流道的采用率 达不到 10%，与国外的 50%80%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，陆续引进了相当数量的 cad/cam 系统，如美国 eds 的 ug、美国 parametric technology 公司的 毕业设计（论文） 2 pro/emgineer 软件等等2。 这些系统和软件的引进， 实现了 cad/cam 的集成， 并能支持 cae 技术对成型过程，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。 1.2.2 国外研究情况国外研究情况 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间、分厂自产自配比例高达 60%左右，而国外模具超过 70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全” 、 “小 而全”的组织形式，而国外大多是“小而专” 、 “小而精” 。国内大型、精密、复 杂、长寿命的模具占总量比例不足 30%而国外在 50%以上。2004 年，我国模具 进出口之比为 3.7：1，进出口相抵后的净进口额达 13.2 亿美元，为世界模具净 进口量最大的国家。注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法。二十多 年来，国外的注塑模 cad 技术发展相当迅速。70 年代已开始应用计算机对熔 融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80 年代初，人们成 功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结 合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间， 提高模具质量。近十多年来。 注塑模 cad 技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化 阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进3。 1.3 中国与国外先进技术中国与国外先进技术的差的差距距 面对国外先进技术与高质量制品的挑战，中国塑模企业不仅要加快产业集 群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建设和产业链后 端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水准的差距。 这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。并且也要注意当前整个工业 生产的发展特点（产品品种多、更新快、市场竞争激烈）4。为了适应用户对模 具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切要求，我们必须学习国外先进技术， 改善我们操作和管理方面的各种问题。 1.4 塑料模具塑料模具发展走势发展走势 随着电子、信息等高新技术的不断发展，我国模具技术的发展呈现以下趋 势。 a. 模具 cad/cae/cam 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展 b. 模具制造向精密、高效、复合和多功能方向发展 毕业设计（论文） 3 c. 快速经济制模技术得到应用 d. 特种加工技术有了进一步的发展 e. 模具自动加工系统的研制和发展 f. 模具材料及表面处理技术发展迅速 g. 模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同 另一方面，随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具 行业出现 了一些新的设计、生产、管理理念与模式。主要有：适应模具单件生 产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的精益生产；提高快速应变能力 的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产模式；模具标准 件的日渐广泛应用（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，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本） ；广泛采用标准件、通用件的 分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等5。 2 产品分析 4 2 产品分析产品分析 2.1 塑件分析塑件分析 2.1.1 结构结构分析分析 本次设计任务所提供的资料为塑件实体，如下图所示： 图 2.1 塑件草图 图 2.2 零件的三维视图 1 毕业设计（论文） 5 图 2.3 零件的三维视图 2 由零件实体模型及二维草图可知，该零件总体形状为非对称图形，零件的 上表面有个大的伸出圆柱体，上方有个小通孔，在零件的两测也各有两个小孔， 此外还有诸多突出小块，加强筋等等，并且有的结构对称布置。在模具设计时， 两侧的小孔可以使用小型心对插成型，沉孔及伸出块位置也可使用小型心，总 体看来，该零件属于较复杂程度。 2.1.2 尺寸精度分析尺寸精度分析 该零件的重要尺寸精度为 4 级，其它尺寸精度为 5- 6 级，属于中等精度， 对应的模具相关零件尺寸加工可以保证。 2.1.3 塑件厚度检测塑件厚度检测 塑件的厚度检测采用 pro/engineer 设计软件的模型分析功能自动完成， 从 塑件的壁厚上来看，壁厚的最大处为 4mm 左右，最小处小于 2mm，壁厚差较 大，但大多处在 23mm 的范围之内，并综合其材料性能，只要注意控制成 型温度及冷却速度，零件的成型并不困难（如果条件允许，也可考虑修改其结 构形式使壁厚趋向均匀） 。 2.1.4 表面质量分析表面质量分析 该零件的表面除要求没有凹陷，无毛刺，内部无缩孔，没有特别得表面 质量要求，故比较容易实现。 综以上分析可知，注射时在工艺参数控制较好的情况下，零件的成型质 毕业设计（论文） 6 量很容易得到保证。 2.2 塑件材料选择塑件材料选择 2.2.1 物理物理性性能能 abs 树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名 acrylonitrile- butadine- styrene(简称 abs)，这三者的比例为 20：30：50(熔点为 175) 6。 2.2.2 abs 的主要性的主要性能指标能指标 密度 =1.2 g/ 3 cm ； 收缩率 0.40.7%，取值 0.55%. 2.2.3 abs 成成型塑件的主要型塑件的主要缺陷及消除措施缺陷及消除措施 主要缺陷：溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良； 消除措施：增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。 4 浇注系统的设计 7 3 拟定模具结构形式及注射机的初步选择拟定模具结构形式及注射机的初步选择 3. 1 分型分型面位置面位置的的确确定定 3.1.1 模具的分型模具的分型面面 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。 分型面的选择应注意以下几点： 分型面应选在塑件的最大截面处； 不影响塑件外观质量，尤其是对外观有明确要求的塑件； 有利于保证塑件的精度要求； 利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置； 便于塑件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边； 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； 型芯应置于开模方向7。 3.1.2 分型分型面面的的确确定定 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具 中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及 推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型 面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择注射模分型 面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单 制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问 题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。 该塑件分型面选择有如下图几种方案： 图 3.1 分型面方案 毕业设计（论文） 8 图 3.2 分型面方案 图 3.3 分型面方案 方案一：方案一分型面的选择，考虑到零件为为非规则零件，要使零件置 于动模中，又要使动模开模距离尽量小，这样的结构有利于塑件的脱模；考虑 到塑件浇口的位置，方案一有利于浇口位置的确定；由于属于小型塑件，型腔 较小，空气量很少，可借助分型面的缝隙排气。 方案二和方案三不利于自动脱模，也影响了本身的美观。 我们要减少这种不必要的浪费，建立节约经济。故选择分分型面方案一。 3.2 塑件相关计算塑件相关计算 毕业设计（论文） 9 3.2.1 塑件相关计算塑件相关计算 图 3.4 投影面积计算 a.投影面积计算投影面积计算 塑件在分型面上的投影面积可以通过 pro/engineer 的分析模块直接 得出,如图 31 所示。 由分析可得： 注塑件投影面积 s=5723mm2 b.体积及质量计算体积及质量计算 体积及质量的计算也利用 pro/engineer 的分析模块自动计算获得 （塑 件密度由塑料模设计手册表 14 查得：=1.2g/cm3） ，如图 32 所示： 图 3.5 质量体积的计算 故注塑件的体积为： v=19.18cm3 质量为： m=19.18x1.2g=23.016g 毕业设计（论文） 10 （注：此处的塑件体积及质量都不包括浇注系统在内） 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。 3.3 型腔数量的确定型腔数量的确定 为了使模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保 证塑件精度，设计模具时应确定型腔数目。 本次设计中，虽然对于塑件精度要求一般，需求量中等，原则上可多腔模 更为合适，可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。但是该塑件的使用环境 要求，塑件需要有比较强的抗压，抗拉和耐摩擦等力学性能，对塑件的质量要 求较高，生产经验表明，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低 4%，而在不 同程度上对于塑件的整体质量会有较大的影响，因此需要慎重的考虑，使得在 保证塑件质量的前提下，提高生产效率，降低成本8。 分析结论：大型薄壁塑件、深腔类塑件、需三向或者四向长距离抽芯塑件 等，为保证塑件成型，通常采用一模一腔。而本次设计中，塑件在模具分型面 上的投影面积相对较大，且塑件整体比较薄，最厚处仅为 4mm，且塑件有比较 多的筋，若选择一模多腔，不仅设计复杂，而且在生产实践中很可能影响到塑 件的质量。故本次设计采用一模一腔。 图 3.6 型腔的分布 毕业设计（论文） 11 3.4 初步选择注塑机初步选择注塑机 a. 由由公公称称注注射射量量选选定注定注射射机机 塑件的体积:v=19.18cm3 塑件的质量：m=1.2x19.18=23.016g 流道凝料 v=0.6v (流道凝料的体积(质量)是个未知数，根据手册取 0.v(0.5m)来估算，塑件越大则比例可以取的越小)；因为此为一模一腔结构。 所以： 实际注射量为： 实 v =v+0.v=19.18+0.619.18=30.69cm 3 ； 实际注射质量为 实 m=1.6m=1.623.016=36.8g； 根据实际注射量应小于 0.8 倍公称注射量原则，即： （3.1） 式中 0 v 注射机的最大注射量，cm 3； v 制品的体积（包括制品、浇注系统及飞边在内） ，cm 3； 浇 v 浇道及浇口凝料和飞边体积，cm 3； i v 个制品的体积，cm 3； i型腔数； k注射机最大注射量的利用系数，取 k=0.8。 0 vv/k=36.8/0.8=46.03cm 3。 b. 由由锁模力锁模力选选定注定注射射机机 fk a分p型 （3.2） 1.2(57.23+1.49)10235 246.62kn 式中： f 注塑机额定锁模力：1600kn； 模 p模内压力（型腔内熔体的压力） ，本设计取 35mpa； 分 a 制品、流道、浇口在分型面上的投影面积之和， 2 m 。 k- - 压力损失系数，随塑料品种、注射机类型、喷嘴阻力、流道阻力等因 素变化，可在 1.11.2 范围内选取，在设计中取 1.2； 结合上面两项重要技术参数，初步确定注射机为 xs-zy100 型，其主要技术 参数如下： 表 1 注射机参数 注塑机型号 xs- zy- 100 浇 vvvkv n i i+ = =1 0 毕业设计（论文） 12 额定注射量 螺杆（柱塞）直径 注射压力 注射行程 注射方式 锁模力 最大成型面积 最大开合模行程 模具最大厚度 模具最小厚度 喷嘴圆弧半径 喷嘴孔直径 顶出形式 动、定模固定板尺寸 拉杆空间 合模方式 液压泵 流量 压力 电动机功率 加热功率 机器外形尺寸 100cm3 85mm 121mpa 260mm 螺杆式 1600kn 1800cm2 700mm 550mm 150mm r18mm 7.5mm 两点设有顶杆，机械顶出 900x1000mm 430610mm 中心液压、两点机械顶杆 200、18l/min 614mpa 40kw 14kw 7670x1740x2380mm 4 浇注系统的设计 13 4 浇注系统的设计浇注系统的设计 4.1 浇浇注系注系统统 浇注系统是熔融塑料从注射机喷嘴到型腔的必经通道，它直接关系到成型 的难易和塑件的质量，是注射模设计中的重要组成部分。 4.1.1 浇浇注系注系统统的的作作用用 浇注系统的作用是使熔融塑料平稳、有序地填充到型腔中去，且把压力充 分地传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、美观的塑件。 对浇注系统设计的具体要求是： a. 对模腔的填充迅速有序； b. 可同时充满各个型腔； c. 对热量和压力损失较小； d. 尽可能消耗较少的塑料； e. 能够使型腔顺利排气； f. 浇注道凝料容易与塑料分离或切除； g. 不会使冷料进入型腔； 浇口痕迹对塑料外观影响很小9。 4.1.2 浇浇注系注系统布置统布置 在多模腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种类型，一般以平衡式 为宜。 浇注系统无论是平衡或非平衡布置，型腔均应与模板中心对称。使型腔和 流道的投影中心与注射机锁模力中心重合，避免注射时产生附加的倾侧力矩。 4.2 浇浇注系注系统统设计设计 流道系统包括主流道、分流道以及结构设计。 4.2.1 浇口浇口套的设计套的设计 浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙大约为 0.0050.15mm，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会产生变形。 主浇道的设计：主浇道与注射机喷嘴在同一轴心线上10。在立式或卧式注射机 毕业设计（论文） 14 用模具中，主流道垂直与分型面。 其设计要点如下： a. 主流道一般设计成圆锥形，其锥角一般为=62a，流动性差的可取 oo 64，内壁表面粗糙度umra8 . 0，以便于浇注系统凝料从其中顺利的拔 出。 b. 为使塑料熔体完全进入主流道而不溢出，主流道与注射机喷嘴的对接 处应做成球面凹坑。凹坑深度取mm83。 c. 由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常 设计成可拆卸的主流道衬套，衬套一般选用碳素工具钢，如 t8a、t10a 等， 热处理要求hrc5753。主流道衬套的结构如下图 4.1 所示，其中图（a）结构 是将定位圈与主流道衬套做成一体，常用于小型模具；图（b）用螺钉把定位圈 与定模板连接，将主流道衬套压住，防止主流道衬套因受熔体的反压力而脱出； 图（c）结构是在定位圈的下端面做出一凸台，利用注射机的固定板把定位圈和 主流道衬套压住。主流道衬套与定模板的配合可采用9/96/7mhmh或。 10定模板 12定位圈 13浇口套 图 4.1 主流道衬套的结构形式 d. 为减少塑料熔体充模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的 长度，一般主流道的控制在 60mm 以内。为减少料流转向时的阻力，主流道的 出口应做成圆角， 圆角半径 r=mm35 . 0。 主流道的出口端面应与定模分型面齐 平，以免出现溢料11。 毕业设计（论文） 15 本次设计的浇口套的二维图和三维图如下图 4.2 和图 4.3 所示： 图 4.2 浇口套二维图 图 4.3 浇口套三维图 主流道直径的经验公式为 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，查手册得 pc 的 k=1.5。 mmd6 . 5 5 . 114 . 3 )6 . 018.1918.19(4 = + = 取 d=5.6mm。 喷嘴孔径为 5mm，喷嘴球面半径为 15mm （4.1） k v d p = 4 毕业设计（论文） 16 本次设计的定位圈的二维图和三维图下图 4.2 和图 4.3 所示： 图 4.4 定位圈三维图 图 4.5 定位圈二维图 4.2.2 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。 a. 流道应尽量少弯折，表面粗糙度为 r0.8mm 1.6mm 。 b. 应考虑到模具是一模 1 腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计， 尽量与模具中心线对称。 c. 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。 d. 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。 e. 一腔多模时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内。 f. 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。 g. 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。 h. 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。 i. 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。 j. 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。 毕业设计（论文） 17 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。 本次设计的主流道衬套如下图，其主要参数： 锥角a=6；内表面粗糙度 ra=0.63mm ；小端直径 d=d+(0.51)mm=8.5mm；主流道衬套始端的球面半径 r 2=r1+(12)mm=20mm；取主流道长度 l=58mm；材料为碳素工具钢 t8a。 其中：d=6mm 是注塑机的喷嘴口直径，r1=18mm 是注塑机的喷嘴球半径。 4.2.3 分流道与浇口分流道与浇口 这种浇口的特性: 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。分流道 截面形状有圆形、梯形、u 形、半圆形及巨型等。流道长度宜短，因为长的流 道不但会造成压力损失，不利于生产，同时也浪费材料；但过短，产品的残余 应力增大，并且容易产生飞边。浇道的截面积越大，压力的损失越小；浇道的 表面积越小，热量的损失越小。用浇道的截面积和表面积的比值来表示浇道的 效率，效率越高，浇道的设计越合理12。 对于壁厚小于 4mm，重量在 200g 以下的塑件，可用下述经验公式确定分 流道的直径（此时算出的分流道直径仅限于 3.29.5mm） ： 式中 d 为- 分流道的直径，mm； w 为- 塑件的质量，g（此零件为 23.016g） ； l 为- 分流道的长度，mm（约为 38mm） ； 所以 d4mm。 浇口尺寸的确定： 图 4.6 分流道与浇口的位置关系 4 1 2 1 2564 . 0 lwd = (4.2) 毕业设计（论文） 18 图 4.7 分流道侧视图 图 4.8 分流道与浇口的位置关系俯视图 4.3 浇口设计浇口设计 4.3.1 浇口浇口的的类类型型 综合考虑塑件的形状及材料表面的切料点，并且可以通过一次分型得出塑 件，决定该模具的分流道设在定模型板上，采用半圆形流道，且浇口采用点浇 口。 本模具采用的点浇口，其优点是浇口形状简单，尺寸容易准确控制，通常 用于除聚碳酸脂外的所有塑胶材料。 点浇口的缺点是产品表面有浇口瑕疵，须切断浇道。 4.3.2 浇口浇口的的位置位置 毕业设计（论文） 19 浇口的位置对塑件的质量有极大的影响，浇口的位置选择时应遵循如下原 则： a. 浇口应开设在塑件较厚的部位，以利于熔体流动，型腔的排气和塑料 的补塑，避免塑件产生缩孔或表面凹陷； b. 浇口的设置应避免塑件表面产生熔接痕，影响塑件的外观； c. 浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置； d. 浇口应设置在有利于排出型腔中的气体的位置； e. 浇口应设计在能避免塑件表面产生熔接痕的部位； f. 模具的型芯细小时， 浇口设计应注意不能使熔融塑料直接冲击型芯， 以 免型芯被冲击变形。 g. 浇口不要设置在塑件使用中的承受弯曲载荷和冲击载荷的部位13。 图 4.9 点浇口形状 5 成型零件的工作尺寸计算 20 5 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。 图 5.1 型芯和型腔 5.1 成成型型零零件件工作工作尺寸的计尺寸的计算算 在计算成型零件工作尺寸时要用到塑料的平均收缩率 s。平均收缩率 s 的 计算用到公式 公式中 1 s- - - - 塑料的最大收缩率； 2 s- - - - 塑料的最小收缩率。 a. 型腔型腔径径向向尺寸的计尺寸的计算算: 其中， s l - - - - 塑件的最大尺寸； s- - - - 塑件的平均收缩率； z slll ssm d+ d-+= 0 4 3 (5.1) 2 21 ss s + = (5.2) 毕业设计（论文） 21 3 d = z d 3 d = z d d- - - - 塑件的公差； z d- - - - 型腔的上偏差， 型腔的径向尺寸如下表 5.1所示 表 5.1 型腔的径向尺寸 塑件基本尺寸 l 塑件的公差 d 成型零件的上偏 差 z d 型腔的工作尺寸 m l 16 0.28 0.093 15.8780+0.093 13 0.24 0.080 12.8920+0.080 11 0.24 0.080 10.8810+0.080 9 0.2 0.067 8.9000+0.067 8 0.2 0.067 7.8940+0.067 33 0.42 0.140 32.8670+0.140 7 0.2 0.067 6.8890+0.067 2 0.16 0.053 1.8910+0.053 3 0.16 0.053 2.8970+0.053 6 0.18 0.06 5.8980+0.060 b. 型腔型腔深深度尺寸的计度尺寸的计算算: 其中, s h - - - - 塑件的最大高度； s- - - - 塑件的平均收缩率； d- - - - 塑件的公差； z d- - - - 型腔的上偏差， 型腔深度尺寸如下表 5.2所示 表 5.2 型腔深度尺寸 塑件基本尺寸 l 塑件的公差d 成型零件的上偏差 z d 型腔深度尺寸 m h 6 0.18 0.060 5.8860+0.060 15 0.28 0.093 14.8960+0.093 17.5 0.28 0.093 17.4100+0.093 20.6 0.32 0.107 20.50000.107 7 0.20 0.067 6.9050+0.067 42 0.48 0.160 419110+0.160 49.3 0.48 0.160 49.2510+0.160 40 0.42 0.140 39.9400+0.140 8 0.2 0.067 7.9110+0.067 z shhh ssm d+ d-+= 0 3 2 (5.3) mm mm 毕业设计（论文） 22 3 d = z d 其中 通过所计算的型腔公差与国家标准公差等级比较，型腔按 it10 级制造。型腔的 二维图和三维图如下图 5.1 和 5.2 所示。 c. 型型芯径芯径向向尺寸的计尺寸的计算算: 其中， s l - - - - 塑件的最大尺寸； s- - - - 塑件的平均收缩率； d- - - - 塑件的公差； z d- - - - 型腔的上偏差， 型芯的工作尺寸如下表5.3所示 表 5.3 型芯径向尺寸 mm d. 型型芯高芯高度尺寸的计度尺寸的计算算: 7.3 0.2 0.067 7.2070+0.067 3.1 0.18 0.060 2.9970+0.060 14.3 0.28 0.093 14.1920+0.093 塑件基本尺寸 l 塑件的公差d 成型零件的上偏差 z d 型腔深度尺寸 m h 8 0.2 0.067 8.1940- 0.067 2 0.16 0.053 2.1310_0.053 17 0.28 0.093 17.3040_0.093 4 0.18 0.060 4.1570_0.060 6 0.18 0.060 6.1680_0.060 14 0.24 0.080 14.2570_0.080 12 0.24 0.080 12.2460_0.080 21 0.32 0.107 21.3560_0.107 29 0.36 0.120 29.4300_0.120 31 0.42 0.140 31.4860_0.140 35 0.42 0140 35.5080_0.140 3 0.16 0.053 3.1370_0.053 23 0.32 0.107 23.3670_0.107 %55 . 0 2 8 . 03 . 0 2 21 = + = + ss s 0 4 3 z slll ssm d- d+= (5.4) 毕业设计（论文） 23 3 d = z d 其中, s h - - - - 塑件的最大高度； s- - - - 塑件的平均收缩率； d- - - - 塑件的公差； z d- - - - 型腔的上偏差， 型芯的深度尺寸如下表 5.4 所示： 表 5.4 型芯深度尺寸 mm 其中 通过所计算的型腔公差与国家标准公差等级比较，型腔按 it10 级制造。 塑件基本尺寸 l 塑件的公差d 成型零件的上偏差 z d 型芯深度尺寸 m h 31 0.42 0.140 31.45100.140 3.9 0.18 0.060 4.04100.060 1 0.16 0.053 1.11200.053 13 0.24 0.080 13.23200.080 16 0.28 0.093 16.27500.093 5 0.18 0.060 5.14800.060 4 0.18 0.060 4.14200.060 7 0.20 0.067 7.17200.067 3 0.16 0.053 3.12300.053 2 0.16 0.053 2.11800.053 15.7 0.28 0.093 15.97300.093 18 0.28 0.093 18.28600.093 20 0.32 0.107 20.32300.107 10.5 0.24 0.080 10.71800.080 6.8 0.2 0.067 6.97100.067 33 0.42 0.140 33.46200.140 %55 . 0 2 8 . 03 . 0 2 21 = + = + ss s (5.5) 0 3 2 z shhh ssm d- d+= 6 成型零件结构设计 24 6 成型零件结构设计成型零件结构设计 传统的成型零件设计方法一般为根据塑件结构及精度尺寸，并考虑塑料收 缩率，计算出成型零件的工作尺寸，