毕业设计（论文）-基于Proe的活动圈注塑模具设计（全套图纸） 1.pdf

湖南工业大学本科毕业设计（论文） 摘 要 随着各种性能优越的工程塑料的不断开发，工业、民业的各种塑料制品需要的不 断增长，注塑工艺越来越多地用于制造领域成形各种性能要求的制品。而注塑模具的 设计质量、注塑机应用等直接影响成形制品的生产效率、质量及成本。一副好的注射 模具可成型上百万次，由于其寿命的延长，从另一方面降低了塑件的成型成本，并且 好的模具由于更换，检修少，从而提高了其生产效率。为了满足日益发展的工业的要 求和民需生活品的需要， 我们应不断的研究开发， 设计出能提高注射模性能的注射模， 以满足各行各业的需要。 全套图纸，三维，加全套图纸，三维，加 153893706 在本设计中，通过运用 cad 对活动圈进行一模二穴的设计开发，其中包括凸、凹 模的设计、推出机构的设计、注射机的选择与校核、浇注系统的设计、冷却系统的设 计、模架的选择等各项工作。在本设计中，设计的重点在成型零部件即凸、凹模的设 计和浇注系统、冷却系统的设计。其中浇注系统和冷却系统的设计是一副模具的设计 灵魂，浇注系统的设计直接影响着塑件的成型质量和生产效率1。因此，对浇注系统 的设计是注射模具设计的重点工作。而与此同时，模具的温度对塑件的质量和生产效 率也着直接的影响，模具温度的控制直接影响着模具的凝固时间和收缩内应力，从而 影响模具的成型周期长短和塑件质量好坏，及其表面粗糙度等。在本设计中着重设计 了凸、凹模尺寸、浇注系统和冷却系统的尺寸及其系统结构。通过本次设计，我们首 先学习了解了我国塑料模具的现状和发展状况、注射模的基本结构和注射模成型工艺 过程以及模具设计的基本原理。 ii 关键词：活动圈；注射模；设计；pom 湖南工业大学本科毕业设计（论文） iii abstract with the superior performance of the continuous development of engineering plastics, industry, public sector, the needs of a variety of plastic products is growing, injection technology increasingly used in the manufacture of various performance requirements of forming the products. the quality of injection mold design, injection molding machine apomlications products, forming a direct impact on productivity, quality and cost. mold can be a good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand reduces the cost of plastic parts molding and die as a result of a good replacement, less maintenance, thereby increasing their production efficiency. in order to meet the growing industry demands and the people need to live goods, we should continue research and development designed to enhance the performance of injection mold injection mold in order to meet the needs of all walks of life. in this design, through the use of cad base on the remote control to carry out a second cave- mode design and development, including convex and concave mold design, the introduction of body design, the choice of injection machine and check, gating system design, cooling system design, selection of moldbase work. in this design, is designed to focus on parts and components in the molding that is convex and concave mold design and casting systems, cooling system design. one of gating system and cooling system design is the soul of a mold design, gating system design of a direct impact on the molding plastic parts quality and production efficiency. therefore, the gating system design is the focus of injection mold design work. during the design focused on the design of the convex and concave mold size, gating system and cooling system size and its system architecture. through this design, we first learn to understand the plastic mold of our current situation and development situation, the basic structure of injection mold and injection- casting process, as well as the basic principles of mold design. keywords: remote base, injection mold, design, pom 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 目 录 摘 要 i abstract . iii 目 录 iv 第 1 章 绪 论 1 1.1 蓬勃发展的模具工业 . 1 1.2 塑料模具工业的现状和技术的主要发展方向 . 1 第 2 章 活动圈塑料模工艺设计 . 3 2.1 活动圈塑件的工艺分析 . 3 2.1.1 塑料材料的性能及基本成型工艺参数 . 3 2.1.2 活动圈塑料的选材 . 4 2.1.3 pom 材料成型特性 . 4 2.2 注射成型基本过程 . 5 2.3 活动圈的设计件 7 第 3 章 注射机的选择和校核 8 3.1 注射机规格的选择 . 8 3.2 注射机的校核 . 8 3.2.1 注射机注射容量的校核 . 8 3.2.2 注射机注射压力的校核 . 9 3.2.3 注射机锁模力的校核 . 9 3.2.4 注射机模具厚度校核注射机模具厚度校核 . 9 3.2.5 注射机最大开模行程校核 . 10 3.3 确定型腔数目和分模面的选择 . 10 3.3.1 确定型腔数目 . 10 3.3.2 分模面的选择 . 10 第 4 章 浇注系统和冷却系统设计 . 12 4.1 浇注系统设计 . 12 4.1.1 主流道的设计 . 12 4.1.2 分流道的设计 . 12 4.1.3 浇口设计 . 13 4.1.4 冷料穴和拉料杆设计 . 13 4.1.5 浇注系统的平衡 . 14 湖南工业大学本科毕业设计（论文） v 4.2 排气系统的设计 . 14 4.3 冷却系统设计 . 14 4.3.1 设计冷却系统的必要性 . 14 4.3.2 冷却系统尺寸计算 . 15 第 5 章 其他零部件结构设计 17 5.1 脱模机构设计 . 17 5.1.1 脱模机构的分类 . 17 5.1.2 脱模机构设计原则 . 17 5.2 导向机构设计 . 17 5.2.1 导向机构设计原则 . 17 5.2.2 导柱的外形尺寸计算 . 18 5.2.3 导向孔的设计 . 18 5.2.4 导柱的数量和布置 . 18 5.3 定位圈 . 19 5.3.1 定位圈的定义 . 19 5.3.2 导柱的数量和布置 . 19 5.4 主流道衬套 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.5 其他结构零件设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第 6 章 绘制模具图 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.1 pro/e 创建模具 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.2 绘制总装配结构图和部分零件图 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 结 论 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪 论 1.1 蓬勃发展的模具工业 从 20 世纪 80 年代初开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并 发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。在随后随着模具技术的不 断发展，模具工业也被广泛的被投用于汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料 以及日用品等工业部门中。在发达国家人们认为，没有模具，就没有高质量的产品。 并且模具享有“发展工业的一把钥匙” ； “一个企业的心脏” ； “富裕社会的一种动力” 等之美誉。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15% 的增长速度快速发展。模具企业也如雨后春笋，迅速萌生，蓬勃发展。 随着模具工业规模的不断扩大，我国的模具技术水平也有较大的提高已能制造体现 现代模具设计制造水平的大型、负责、精密的模具，部分模具达到了国际先进水平。 虽然我国模具工业有了长足的进步，部分模具已经到达了国际先进水平，但是无论是 数量上还是在质量上仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的大型、 精密、复杂模具。为了缩小与发达国家的模具行业的差距，我国的模具正积极的向着 开发大型、精密、复杂模具；加强模具标准件的应用；推广 cad/cam/cae 技术等几方 面进行大力发展。 1.2 塑料模具工业的现状和技术的主要发展方向 （1）现状 近年来国外塑料模的发展速度也迅速增长，在诸多国家中（日本、德国、瑞士等） 其塑料模工业的发展都高于了冲压模，塑料模生产的经济经额占据了整个模具产业的 1/2。国外大量生产的塑料模主要采用多腔模、多层模和多层多腔、多工位多腔等类型 模具，多层模已发展到 6464 腔，还研制了多层模专用的注射成形机，各试饮料塑料 瓶、杯子几鞋模多采用多工位多腔模，饮料瓶模多达 32 腔。日本和欧美一些国家用铝 材制作注塑模，由于铝导热性比钢好，是钢的三倍，注射周期可缩短 2530%，并且模 具重量也大为减轻。 塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国,起步较晚,但发展很快,特 别是最近几年，无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展,取得了很大成绩。我国 在塑料模的发展中用 30 年的时间就走过了国外 90 年的发展历程， 现已具备相当规模。 在 1987 年我过塑料产量已达 297 万吨， 位居世界第 5 位。 如今我国塑料产业已形成了 相当规模的完整体系，塑料模的设计技术、制造技术、cad 技术、capom 技术已有相应 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 2 的设计和开发应用。塑料的生产，成型加工，塑料机械设备。模具工业以及科研等， 都已发展都了一定规模。 （2）发展趋势 随着人类社会的不断进步和高新技术的不断发展，人们对产品的要求越来越高，这 就促使了我们必须大力研发模具设计技术。世界各国对塑料模设计技术也给予了高度 的重视和关注并投入重金进行研究和开发。在国际上塑料模具未来的发展主要向着以 下几方面进行： 在模具设计制造中全面推广 cad/cam/cae 技术 cad/cam/cae 技术是模具技术发展的一个重要里程碑， 实践证明， cad/cam/cae 技术 是模具设计制造的发展方向。 注射模 cad 的实用化 塑料模 moldflow 或 cflow 软件和塑料模 moldcool 或 ccool 软件 已经商品化，注射模 cad 正向实用化方向迈进。我国政府对注射模 cad 实用化进程也 十分重视。专门组织了“八五”国家重点技术攻关项目“注射模 cad/cam/cae 集成系 统研究” 。目前，美国 psp 公司的 imes 专家系统，能帮助模具设计人员用专家的知识 解决注射模的问题。 塑料模专用材料研究和开发 目前，塑料模钢拥有的类型有：基本型、预硬化型、时效硬化型、热处理硬化型、 马氏体时效钢和粉末冶金模具钢等钢种。在“八五”期间，国家也组织了诸多钢铁厂 单位大力研究和开发塑料模专用系列钢，这将进一步扩大和完善塑料模钢材。 塑料模加工程控化 机械技术与电子技术的密切结合，日益更多地采用数控数显、计算机程序控制的加 工方法，实现高层次、多工位加工，使塑料模在质量上、效率上产生一个新的飞跃。 激光成型技术也在塑料模腔加工中取得了巨大成功。 模具研磨抛光自动化、智能化 模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。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,我国目前仍以手工研磨抛光为主, 不仅效率低（约占整个模具周期的 1/3),且工人劳动强度大,质量不稳定,制约了我国 模具加工向更高层次发展。因此,研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已 研制了数控研磨机,可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 3 第 2 章 活动圈塑料模工艺设计 2.1 活动圈塑件的工艺分析 2.1.1 塑料材料的性能及基本成型工艺参数 塑料是指常温下呈高弹态的高分子聚合物。它是以树脂（高分子聚合物）为主要 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 4 成分，加入各种能改善其加工性能和使用性能的添加剂，在一定温度、压力和溶剂等 作用下，利用模具可成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件，并在常温、常压下能保 持此种形态的一类材料，它品种繁多，且不同的塑料具有不同的性能。塑料普遍具有 质量轻、密度小、比强度高、优良的电、热、声绝缘性能、较强的耐腐蚀性能和较强 的光学性能、耐磨性能等优良的性能。塑料成型的成型工艺特性表现在许多方面，有 的只与操作有关，有些特性直接影响成型方法和工艺参数的选择。对于热塑性塑料来 说，其成型工艺参数特性主要包括收缩性、流动性、相容性、吸湿性及其热敏感性以 及热力学特性、结晶性及取向性等等1 2.1.2 活动圈塑料的选材 塑料材料是根据材料的用途来选择的，而作为活动圈，他不需要承载大负荷，且 工作温度不高，因此对耐热性的要求也不高。根据其要求和所用条件范围看来，一般 的结构材料的塑料就可以满足其要求，所以可在此类材料中选择活动圈材料。而作为 一般结构材料的塑料，主要有高，低密度聚乙烯、聚丙烯、pom、聚碳酸酯、有机玻璃、 高抗冲聚苯乙烯、 环氧树脂玻璃钢和丙烯晴-丙烯酸酯共聚物等。 但基于本设计中的塑 件是通过注射模成型， 并根据材料在注射模成型时的优良初步选择了， 低密度聚乙烯、 聚丙烯、pom、聚碳酸酯等四种材料作为制造活动圈的原材料。 2.1.3 pom 材料成型特性 无定形塑料,流动性中等,吸湿性小,一般不需要很大程度上的干燥,也可得到表 面质量较好的塑件。 高料温,高模温,材料分解温度为270 度，对精度要求较高的塑件,模温宜取 50-60 度,对高光泽度高，耐热塑件,模温宜取 60-80 度。 如出现水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变浇口位置 等方法。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 5 2.2 注射成型基本过程 图 2.1. 注射成型基本过程 生产前的准备工作一般是，为了使注射成型生产顺利进行和保证制件质量，在生 产前进行的包括原料的预处理、清洗机筒、预热嵌件和选择脱模剂等准备工作。 1、原料的预处理 原料的预处理包括三个方面：一是，分析检验成型物料的质量。这个环节包括检 验物料的含水量、外观色泽、颗粒情况、有无杂质等，并测试其热稳定性、流动性、 收缩率等指标。对于粉状物料，在注射成型前还需要将其配制成粒料。二是，着色。 根据制件物品的需要，在塑料成型时往成型物料中添加一种色料或者是色剂的物质， 以达到所需要的色泽。粉状或粒状热塑性塑料的着色，有直接法和间接法两种工艺方 法来实现。其中前者有称一次着色法，它是将细粉状的着色剂与本色塑料简单的掺混 后即可直接用于成型，或经塑炼造型后再用于成型。其方法比较简单，操作容易。相 比来说间接着色法就比较困难，它需要用被称为“色母料”的高颜料浓度的塑料粒子 与本色塑料粒子按比例称量后放入混合机，经充分搅拌后再送往成型设备中使用。它 着色步骤简单、着色易均匀分散，制件色泽鲜艳且无颜料粉尘污染，并且它还可以实 现着色过程的自动化。但是它由于只是和本色塑料粒子简单混合，无混炼功能或只需 要混炼功能很差的成型设备，所以当需要成型颜色均一性高的制品时不能采用此法着 色的成型物料。三是，预热干燥。对于吸湿性和粘水性强的物料，根据注射成型工艺 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 6 允许的含水量要求进行适当的预热干燥处理， 以此来出去物料中过多的水分及挥发物， 以防止成型后制品出现气泡和银纹等缺陷，同时也可以避免注射时候发生水降解。但 对于吸湿性和粘水性不强的物料，如果包装储存的较好也可以不用预热干燥。 2、清洗料筒 生产中如果需要改变塑料品种、更换物料、调换颜色或是发现成型过程中出现了 热分解或是降解反应时候，都需要对注射机的料筒进行清洗。通常情况下，注塞式机 的料筒存料量大，必须将机筒拆卸清洗，对螺杆式机筒，可采用对空注射法清洗。 3、预热嵌件 这个步骤主要用于那种带有嵌件的塑料制件，由于金属和塑料收缩率不同，导致 嵌件周围的塑料容易出现收缩应力和裂纹，为防止此种现象的发生，在成型前可以将 嵌件先预热，减少它在成型时与塑料熔体的温差，避免或抑制嵌件周围的塑料发生收 缩应力和裂纹。 4、选择脱模剂 常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡（白油）和硅油等。其中除了硬脂酸锌不能 用于聚先胺外，这三种脱模剂对于一般塑料均可使用，尤其是硅油的脱模效果是最好 的，只要对模具施用一次，即可以长效脱模，但是价格昂贵。硬脂酸锌通常多用于高 温模具而液体石蜡多用于中低温模具。另外，对于含有橡胶的软制品或透明制品不宜 采用脱模剂，否则将影响制品的透明度。 加料：计量将粒料和粉料加入料斗，通过料斗进入注射机料筒，物料一般是在注 射机的料筒中塑化。 通过对塑化计量的计算设定好后， 物料在设定的计量中塑化完全， 即粒料和粉料变成塑料熔体后，注射模闭合，注射机注射充模。 注射充模：注射充模一般划分为流动充模、保压补缩和倒流三个阶段。流动充模 是指注射机将塑化好的熔体注射进入模腔的过程。在注射过程中注射压力是随时间不 断改变的，在流动期内，注射压力和喷嘴处的压力急剧上升，而模腔（浇口末端）压 力却近乎于零，故注射压力主要用来克服熔体在模腔以为的阻力。当在充模期间，由 于熔体流入模腔，模腔压力急剧上升，注射压力和喷嘴压力也会随之增加到最大，然 后停止变化， 此时注射压力对熔体起了两个作用， 一是克服溶体在模腔内的流动阻力， 二是对熔体进行一定程度的压实。保压补缩，保压补缩阶段是指从熔体充满型腔至螺 杆开始在机筒中开始后撤为止。保压是指注射压力对模腔内的熔体继续进行压实的过 程，补缩则是保压过程中，注射机对模腔内逐渐开始冷却的熔体因成型收缩而出现的 空隙进行补料的动作。倒流是指柱塞或螺杆在机筒中向后退时（即撤除保压力后） ，模 腔内熔体朝着浇口和流道方向进行反方向的流动。 冷却定型：冷却定型从浇口冻结时间开始，到制品脱模为止，这是注射成型工艺 过程的最后阶段。在此阶段中需要注意的问题有模腔的压力、制件密度、熔体在模内 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 7 的冷却情况以及脱模条件等。 制件的后处理：制件从模具中脱出后，由于成型过程中塑料熔体在温度和压 力的作用下的变形流动行为非常复杂，再加上流动前塑化不均以及充模后冷却速度的 不等，制件内常常会出现一些不均匀的结晶、取向和收缩率，导致制件产生相应的结 晶、取向和收缩应力，脱模后除引起实效变形外，还会使制件的力学性 能、光学性能及表面质量变换，更有甚至开裂，为解决这一系列问题我们必须对 制件进行相应的后处理。 当注射过程完成后我们将制品脱模，卸料，清洗模具并可以将凝料返回料筒重新 塑化注射，开始循环进行下一个成型周期。 2.3 活动圈的设计件 该塑件经测量所得，其基本几何值为： 密度：p=0.9g/cm3； 体积：v=21cm3； 质量：m=18.9g； 长度：l=150mm； 塑件平均宽度：b=60mm； 投水平投影面积：s=73.4cm2； 制件表面积：s=194.3cm2 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 8 第 3 章 注射机的选择和校核 3.1 注射机规格的选择 注射机为塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可以分为立式、卧式、直角式 三种注射机。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分为，柱塞式和螺杆式两种注射机。 在此我们通过假设的模腔数目初步确定注射机的规格。 初步设计模腔个数为两个， pom 材料的密度 p 为 p=0.9g/cm3 （0.90.91） 。 通过测量所得出塑件的体积 （v） 和质量 （m） 以及水平投影面积（s）分别为 v=21cm3、m=18.9g、s=73.4cm2。一模设计两个模腔， 那么每次注射机的注射量必须大于：2m= 221cm3=42cm3。根据注射机的最大注射量 初步选择型号为 xsz60 的注射机，其工艺参数如下： 螺杆直径/mm：38 注射容量 cm3：60 注射压力/105pa：122 锁模力/10kn：500 最大成型面积/cm2：130 模板最大行程/mm：180 定位孔直径/mm： 55mm 模具厚度/mm： （最大） ：200（最小） ：70 喷嘴： （球半径/mm） ：12（孔直径/mm） ：4 3.2 注射机的校核 3.2.1 注射机注射容量的校核 模具设计时，必须是得在一个注射成型周期内所需注射的塑件料溶体的容量或质 量在注射机额定注射量的 80%以内，且在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑 料溶体的容量和质量，应为制件和浇注系统两部分容量和质量之和，即 v=nvn+vj 或 m=nmn+mj 式中：v（m）一个成型周期内所需要注射的塑料容积和质量，cm3 或 g； n 型腔数目； vn（mn）单个塑件的容量或质量，cm3 或 g； vj（mj）浇注系统凝料的容量和质量，cm3 或 g； 故应使 0.8vn+vj0.8vg 或 m=0.8mn+mj0.8mg 式中：vg（mg）注射机额定 注射量，cm3 或 g；将数据代入以上不等式（取其中之一的质量不等式来对注射量进行 校核）得：m=nmn+mj=218.9+5.5=43.3g0.8mg=0.860=48g 满足要求上式中的： 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 9 mj=m 主流道+m 横浇道+m 分流道+m 浇口+m 拉料钩5.5g 由于为制件所选的材料为 pom， 该材料非热敏性材料， 所以只需对其进行最大注射 量即可，不必对其进行最小注射量的校核。 3.2.2 注射机注射压力的校核 注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品的成型要求。只有在 注射机额定的注射压力内才能调整出某一制件所需要的注射压力，因此注射机的最大 注射压力要大于该制件所要求的注射压力。制件成型时所需要的注射压力，与塑料品 种、注射机类型、喷嘴形状、制件形状的复杂程度和浇注系统等因素有关系。可以根 据塑料的成型工艺参数数据来确定制品成型时所需要的注射压力。根据塑料成型工艺 参数表查得 pom 材料的成型注射压力在（70120mpa）之间，而我们所选择的注射机的 额定注射压力为 119mpa，在其设定的注射压力之间，满足工艺要求。 3.2.3 注射机锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，该推力 的大小必须小于注射机的锁模力，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现 象。型腔内塑料熔体的压力（mpa）值可根据以下经验公式算得：p=kpo 式中：p 型腔内塑料熔体的压力 （mpa） po 注射压力（mpa） k 压力损耗系数 0.20.4 将数据代入上式得：p=kpo=(0.20.4)119mpa=23.8mpa47.6mpa 在该次设计中，并基于 pom 这种塑料上我们取型腔中熔体的平均压力为：p=30mpa 再由公式 t=ps 计算推力大小。 式中：t 塑料熔体在注射机轴向上的推力（mpa） p 型腔内塑料熔体的压力，在此我们取 p=30mpa s 制件与浇注系统在分型面上的投影面积（cm2） 将数据代入该公式得： t=ps=30mpa73.4cm2220.2kn500kn 满足要求经校核合 格。 3.2.4 注射机模具厚度校核注射机模具厚度校核 注射机规定的模具的最大与最小厚度是指模板闭合后达到规定锁模力时动模板到 定模板的最大与最小距离。所以，所设计的模具的厚度必须要在注射机规定的模具最 大与最小厚度范围内，否则将不可能获得规定的锁模力，当模具厚度小时，可以加垫 板。根据要求模具的厚度必须满足 hminhhmax 式中：h 模具厚度 mm 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 10 hmin 注射机允许的最小模具厚度 mm hmax 注射机允许的最大模具厚度 mm 根据我们已选择的注射机得到 hmin=70mm； hmax=300mm。 根据已选择的中小型标准 模架中的模板规格 bol 为 250250 的模架， 根据模架的布置方式， 则模具闭合高度 h为： h=32+a+b+c+h4+2h1。 将数据代入式中得： h=220mm将上述的数据代入hminhhmax 得：70220300 满足不等式 hminhhmax，符合要求。 3.2.5 注射机最大开模行程校核 模具开模后为了便于取出书简，要求有足够的开模距离，而注射机的开模行程是 有限的，所以我们在设计是必须进行注射模开模行程的校核，在我们所选择的这个规 格的注射机中开模最大行程为 180mm。注射机的开模行程应大于模具开模时取出塑件 （包括浇注系统）所需要的开模距离，即是必须满足下式：skh1+h2+(5 10) 式中：sk 注射机行程 sk=300mm h1 脱模距离（顶出距离）h1=5mm h2 塑件高度+浇注系统 h2=10+50=60mm 所以 h1+h2+(5 10)=5+50+10=65sk=300mm 能满足要求。通过上述校核得出该规格 的注射机满足要求，因此，确定选择型号为：xsz60 的注射机。 3.3 确定型腔数目和分模面的选择 3.3.1 确定型腔数目 根据上面计算结果，n 能取到 2 个。所以取 n = 2。符合设计要求，所以确定型腔 数目为 2 个。 ） 3.3.2 分模面的选择 分模面为定模与动模的分界面。用于取出塑料件或浇注系统凝料的面。 。合理地选 择分型面是使塑件能完好的成形的先决条件。 选择分型面时， 应从以下几个方面考虑： 使塑件在开模后留在动模上； 分型面的痕迹不影响塑件的外观； 浇注系统，特别是浇口能合理的安排； 使推杆痕迹不露在塑件外观表面上； 使塑件易于脱模。 由于本塑件的结构形状较为特殊，根据选择分模面时，应遵守以上的原则。再综 合我的塑件形状的考虑，以及模具整体设计、制造、加工的要求，我选择采用 a-a 平 面分型面。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 11 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 12 第 4 章 浇注系统和冷却系统设计 4.1 浇注系统设计 4.1.1 主流道的设计 主流道的设计通常设计成圆锥形，塑件所选择的塑料为 pom 材料，该塑料的流动 性较差，所以我们选择的锥角度数 =36，以便于凝料从主浇道中拔出，内壁的 粗糙度一般为 ra=0.63m 为防止主流道与喷嘴处溢料， 主流道对接处紧密对接， 主流 道对接处应制成半球形凹坑。其半径为：r2=r1+(12)mm 式中： r1注射机喷嘴球半径 r1= 12mm 将数据代入上式得浇口套半径为： r2= r1+(12)mm=12+(12)=1314mm 浇口套半径为：r2=13mm 小端直径：d1=d2+(0.51)mm 式中： d2注射机喷嘴直径 d=4mm 所以小端直径 d1= d2+(0.51)mm=4+(0.51) = 4.55mm 取小端直径为：d1=5mm 锥角取为 3且主浇道的纵截面为梯形横截面，所以大端直径： d= d1+2(ltan3) 当 l=60mm 时大端直径 d 为： d= d1+2(ltan3)=5+2(47.50.052)9.94mm 凹坑深：h=(35)mm 为减小料流转向过渡的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径为：r=13mm 4.1.2 分流道的设计 1、分流道截面形状的选择8 分流道的截面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形、v 形等多种。其中圆形截面最 理想，使用越来越多。本次设计采用圆形截面。 分流道的尺寸由公式：d=tmax1.5 式中：tmax塑件最大壁厚 d=51.56.5mm 2、分绕道的布置形式 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 13 分浇道的布置形式，取决于型腔的布局，其遵循的原则应是排列紧凑，能缩小模 板尺寸，减小流程，锁模力力求平衡。 分绕道的布置形式有平衡式和非平衡式两种，本次设计采用平衡式布置。 3、分流道的表面粗糙度7 分流道的表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取为 ra=1.252.5m，这可以增加 对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。 但为了保证脱模和分型，我们又必需保证表面的粗糙度不能过大以至于表面出现凹凸 不平的现象，从而给脱模和分型都带来难度。所以我们在此选择分流道的表面粗糙度 为 ra=1.5m。 4.1.3 浇口设计 1、分流道与浇口的连接形式 分流道与浇口的连接形式通常有斜面和圆弧连接等两种连接方式，根据我们型腔 的排样方式和分流道的布置方式， 分流道与浇口的连接地方选择在宽度方向连接更佳。 但在宽度上的连接时候，由于斜面会使分流到逐渐变窄，那么不同阶段冷却较快，产 生不必要的压力损失，而圆弧过渡的接口较斜面的宽，所以以上出现的缺陷能得到解 决，所以分流道与浇口的连接选择为在宽度上的圆弧过渡连接。 2、浇口形状的选择及其尺寸确定 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节 控制料流速、补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑件成 型质量的影响很大，塑件上的一些缺陷，例如：缩孔、缺料、白斑、熔接痕、质脆、 分解和翘曲等多数都是因为浇口设计的不合里而产生的。所以在设计浇口时我们一定 要结合塑料性能、塑件形状、截面尺寸、模具结构及注射工艺参数等因素周全考虑。 在设计浇口时要求其熔料教快进入并充满型腔，同时在充满型腔后能适时冷却封闭， 因此浇口截面要小，长度要短，以便增大流速，快速冷却封闭，其便于塑件与浇口凝 料分离，不留明显的浇口痕迹，从而保证塑件外观形状。基于这些因素并根据型腔的 排样方式，选择潜伏浇口。 4.1.4 冷料穴和拉料杆设计 冷料穴常有带 z 形头拉料杆的冷料穴、带球形头的冷料穴、带尖锥头拉料杆及无 拉料杆的冷料穴等三种冷料穴。其中带 z 形头拉料杆的冷料穴，其底部做成钩形，塑 件成型后，穴内冷料与拉料杆的钩头搭接在一起，拉料杆固定在推杆固定板上。开模 时，拉料杆通过钩头拉住穴内冷料，使主流道的凝料脱出定模，将凝料与塑件一起推 出动模。此种冷料穴的凝料脱模较易，且与推杆搭配使用脱模快捷，能与塑件一起脱 模，提高生产速度。而带球形头的冷料穴，专用于推板脱模机构中，在我们的设计中， 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 14 选择了推杆脱模机构，所以不宜选择此种冷料穴。带尖锥头拉料杆及无拉料杆的冷料 穴是带球形头的冷料穴的变异形式，这类拉料杆一般不配用冷料穴，是靠塑件的收缩 时对尖锥头的包紧力，将主流道的凝料拉出定模。此种形式的冷料穴的可靠性不如前 两种高，很容易出现凝料不能脱模的现象，并且要求塑件的收缩率高。条件苛刻效果 不佳。综上所述，本设计常选择带 z 形头拉料杆的冷料穴。其中拉料杆的直径和主流 道的大端直径相等，其长度由选择的模架决定。 4.1.5 浇注系统的平衡 该模具虽是设计的一模多腔型模具，但是模腔数量不多，并且根据模腔的排样方 式，模腔和主浇道的距离是一致的，并且他们的排样方式是一个圆周形状，所以主流 道的熔体进入每个模腔的路径长度都是一样的，不会出现因为流道的长短或是因型腔 离主流道的远近不一样，而带来浇注系统中的各段流速不等，或是模腔的压力不等， 导致成型不一致的现象。所以按照该种型腔的排列方式，浇注系统能够达到平衡，不 再需要手动平衡浇注系统。 4.2 排气系统的设计 排气系统是指在注塑模成型过程中将注塑过程中的气体（气体来源：原本型腔中 的空气、溶解于熔体的气体、水蒸气、塑料的分解产生的气体等）排除的一种装置。 它一般回开设在溶体流到的末端。在本设计中由于塑件的体积较小，在成型过程中产 生的气体不会很大，因此，我们在此可以不必设计特殊的排气系统，我们可以直接利 用分型面和推杆配合间隙来排气。在利用分型面排气时，我们需要分型面具备一定粗 糙度，因此，在研磨分型面时，砂轮路线必须指向外侧，以此来保证熔体在填充过程 中，气体能沿分型面排除。另外，为了在分型面良好的排气，可以在动模板与定模板 结合的同时，在定模板上开一个宽 2mm、高 1mm 的槽，从而加强了分型面的排气功能。 4.3 冷却系统设计 4.3.1 设计冷却系统的必要性 .1 设计冷却系统的必要性 在注射成型中，模具的温度对塑件的质量和生产效率都有着直接影响。其对质量的影 响主要表现在如下几个方面： 1、变形 模具温度稳定，冷却速度均衡，可以减少塑件的变形量。而对于壁厚不均匀的和形状 叫复杂的制件，更常会由于收缩率不均匀而产生翘曲变形，所以必须要设计一个合理 的冷却系统来调节制件的各部位的温度，使其冷却温度保持平衡，以便型腔内的熔体 能同时凝固。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 15 2、尺寸精度 温度调节系统保持了模具的温度，能减少制件成型收缩率的波动，从而提高了塑件尺 寸精度的稳定性。 3、力学性能 对于结晶塑料，结晶度越高，塑件的应力开裂倾向越大，降低模具温度有利于减小应 力开裂。 4、表面质量 过低的模温会使制件轮廓清晰并产生明显的熔接痕，导致制件表面的粗糙度提高。而 提高模温能改善制件表面质量，使其表面光滑，粗糙度降低。 以上及格方面对模具温度的要求有相互矛盾的地方，所以在选择模具稳定时，必须根 据使用情况着重满足制件的主要性能要求。 温度调节对生产效率的影响： 在注射模中熔体的温度一般要从 200左右冷却到 60，而在这期间所释放的热量中 只有 5%是以辐射、对流的方式散发到大气中去的，其余 95%的热量将有冷却介质所带 走，因此，注射模的冷却时间主要由冷却介质的冷却效果来决定，并且在整个注射循 环的周期中，模具的冷却时间占据了整个周期的 2/3，所以，缩短模具的冷却时间是 提高注射模具生产效率最有效也是最关键的地方。 模具温度的控制系统包括两个方面：冷却系统和加热系统，但因为我们所选择的塑件 的材料是 pom 塑料，该种塑料对于模温的要求较地（一般80） ，所以在设计中我们 只需要设计一个冷却系统即可。 4.3.2 冷却系统尺寸计算 塑件要达到一定的脱模温度需要合足够的时日。这一时间和横具的温度、塑件的尺寸 (厚度)以及材料性质等有关。如果假设塑件中心部位的温度达到热变形温度时即可脱 模，那么冷却时间就是使塑件温度由注塑温度降到中心温度为热变形温度所需要的时 间，那么我们可根据公式求得：t2=nm2 式中：t2 固化时间(s)； m 塑件的厚度(cm)； n 塑料经验参数 pom 取 338 t2=3380.52=84.5s 该制件开模时是靠顶出装置顶出，设开模时间为 t3 为 t3=15s。根据查表得注射时间 t1=2.9s。制品的周期：t=t1+t2+t3=2.9s+84.5s+15s=102.4s 每次注射所需的塑料质 量 m 为： m=mg+mj=18.92+9=46.8g 式中： mg 塑件的质量（g） 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 16 mj 凝料的质量（g） 每小时注射次数为：360084.542(次) 单位时间的注射量：w=46.8g4219.65kg 用 20的水作为冷却介质， 设定其出口温度为 24。 那么模具冷却时所需冷却介质的 体积流量（忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散发的热量） ： 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 17 第 5 章 其他零部件结构设计 5.1 脱模机构设计 5.1.1 脱模机构的分类 注射成型后，使塑件从凸模或凹模上脱出的机构称为脱模机构。脱模机构由一系 列推出零件和辅助零件组成， 可具有不同的脱模动作。 由于塑件的形状与尺寸的变化， 因此脱模机构的种类也是千变万化的。 按推出动作的动力源对机构可分为： 手动脱模、 机动脱模、气动和液压脱模等几种脱模方式。按推出机构动作特点可分为：一次推出 （简单脱模机构） 、二次推出、顺序脱模、点浇口自动脱模和带螺纹塑件脱模等几类。 5.1.2 脱模机构设计原则 脱模机构的种类繁多，设计也复杂，且要求在脱模时不对塑件造成损坏变质和 影响其外观形状，所以在是设计时必须要求正确分析塑件对模具粘附力的大小和作用 位置，一边选择更合适的脱模方式和恰当的脱模位置，使塑件平稳脱出。同时推出位 置也应尽量选择在塑件的内表面比较隐蔽的地方，使塑件外表面不留下推出痕迹。 为使推出机构简单、可靠、开模时应使塑件留于动模，以利用注射机移动部分 的顶杆或液压杆夫人活塞推出塑件。 推出机构结构运动要准确、灵活、可靠、无卡死与干涉现象