机械毕业设计（论文）-饮水机出水口手把的塑料注射模具设计[抽芯].pdf

西安工业大学北方信息工程学院西安工业大学北方信息工程学院 本科毕业设计本科毕业设计(论文论文) 题目题目：饮水机出水口手把的塑料饮水机出水口手把的塑料 注射模具设计注射模具设计 系系 别：别： 机电信息系 专专 业：业：机械设计制造及其自动化 班班 级：级： 学学 生：生： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 2013 年 05 月 本科毕业设计本科毕业设计(论文论文) 题目题目：饮水机出水口手把的塑料饮水机出水口手把的塑料 注射模具设计注射模具设计 系系 别：别： 机电信息系 专专 业：业：机械设计制造及其自动化 班班 级：级： 学学 生：生： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 2013 年 05 月 i 饮水机出水口手把的塑料注射模具设计饮水机出水口手把的塑料注射模具设计 摘要摘要 本文基于 cad 技术对饮水机出水口手把注塑模具进行了设计。通过对塑件 的结构分析，确定了可行的总体设计方案。运用 pro.e 软件对塑件进行建模，使 用并且对模具进行了分析，优化了浇口位置。根据塑件结构，采用侧浇口的双分 型面结构， 模具采用一模两腔， 且模具采用斜导柱抽芯机构以及推件板推出机构。 同时， 详细地叙述了模具成型零件包括型芯、型腔的尺寸计算过程以及各重要机 构的设计过程。 设计方案在保证塑件质量与模具结构合理的前提下尽量做到模具 的结构简单、成本低、易加工、使用性好。 最后则是模具的装配环节，包括制定装配步骤、明确注意事项等。 通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节 问题，了解模具结构及工作原理；通过对 autocad 的学习，可以建立较简单零 件的零件库，从而有效的提高工作效率。 关键词关键词:开关把手；注塑模；cad；双分型面 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii water cooler outlet handle plastic injection mold design abstract this article is based on cad technology for water dispenser outlet handle injection mold design. by analyzing the structure of plastic parts, the feasible overall design scheme is determined. . using the pro e software for modeling, plastic parts and the die are analyzed, and optimize the gate location. according to plastic parts structure, use the side gate double parting surface design of mould with one module and two cavities, and the mould adopts the inclined guide pillar core- pulling mechanism and push plate to launch. at the same time, the molding parts are described in detail including the size of the core and cavity calculation process and the design process of the important institutions. design scheme in guarantee the quality of plastic parts and mould structure is reasonable under the premise of try to do the mould structure is simple, low cost, easy processing and good usability. key words:water dispenser switch handle; injection mold; cad; double parting surface iii 目目 录录 1 绪论绪论 1 2 产品工艺性分析产品工艺性分析 . 3 2.1 产品材料分析 . 3 2.2 塑件结构和尺寸精度分析 . 5 2.2.1 其塑件的产品结构图如下： . 5 2.2.2 产品形状分析 . 6 3 模具结构设计模具结构设计 . 9 3.1 总体方案拟订 . 9 3.1.1 型腔数目的确定 . 10 3.1.2 分型面的设计 . 10 3.2 注射机的选择 .11 3.3 型腔数目的校核 12 3.4 浇注系统设计 12 3.4.1 主流道的设计 . 13 3.4.2 分流道的设置 . 14 3.4.3 浇口设计 . 14 3.4.4 冷料穴设计 . 15 3.5 成型零件的结构设计 16 3.5.1 定模板的结构形式 16 3.5.2 动模板的结构形式 . 17 3.5.3 型芯的结构形式如下： . 17 3.6 模具温度调节系统 . 20 3.6.1 温度调节对塑件质量的影响 . 20 3.6.2 温度调节对生产力的影响 . 21 3.6.3 模具加热和冷却系统的计算 . 21 3.7 顶出系统的设计 . 24 3.7.1 浇口凝料的顶出 . 24 3.7.2 塑料件的顶出 . 25 3.8 导向机构的设计 26 3.8.1.导向机构的功用 26 3.8.2、导向机构的设计 . 26 3.8.3 承受一定的侧向压力 . 27 iv 3.9 排气系统的设计 28 3.10 斜导柱设计 . 28 3.10.1 斜导柱的形状及技术要求 . 28 3.10.2 斜导柱的倾斜角 . 29 3.10.3 斜导柱的长度 29 .3.11 滑块设计 . 30 .3.12.导滑槽设计 . 31 .3.13 脱模机构设计 . 32 3.13.1 设计原则 . 32 3.13.2 顶出部件 . 32 4 注射机的校核注射机的校核 . 33 4.1 锁模力的校核 . 33 4.2 开模行程的校核 . 33 5 模具材料的选择模具材料的选择 . 35 总结总结 36 参参 考考 文文 献献 . 37 致致 谢谢 38 环保和经济技术型分析环保和经济技术型分析 . 39 三维装配图三维装配图 . 41 1 绪论 1 1 绪论绪论 1.1 我个塑料模具工业的发展现我个塑料模具工业的发展现状及特点状及特点 塑料是 20 世纪才发展起来的新材料， 目前世界上塑料的体积产量已经赶上和超 过了钢材，成为当前人类使用的一大类材料。我国的塑料工业正在飞速发展，塑料 制品的应用已深入到国民经济的各个部门。塑料工程通常是指塑料制造与改性，塑 料成型与制品加工。塑料制品与模具设计是塑料工程中的重要部分，是塑料工业中 不可少的环节。 采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，成 本低等一系列优点，模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺 中最具有潜力的发展方向。模具是机械，电子等行业的基础工业，它对国民经济和 社会的发展起着越来越大的作用。 一个国家模具生产能力的强弱，水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产 品开发和老产品更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。我国为了优先发展 模具工业，制订了一系列优惠政策，并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。 对塑料模具的全面要求就是能高效地生产出外观和性能均符合使用要求的制品。 塑料成型模具是成型塑料制品的工具。塑料成型模具应能生产并满足给定的形 状、尺寸、外观和内在性能要求的制品。要求模具能被高效率的应用，且操作简便， 并达到自动化水平。要求模具有合理的结构，制造容易且成本低廉。也要求模具有 足够的使用寿命。 近年来塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，高效率，自动化，大型，精 密，长寿命模具总产量中所占比例越来越大，在各种塑料模具中来看，注射模具在 生产中占的比例是最大的，在生产中起着重要的作用。注射成型模具是塑料先加在 注塑机的加热料筒内，塑料受热熔融后，在注射机的螺杆式活塞推动下，经喷嘴和 模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内固化定型，这就是注塑成型的简 单过程。注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑模具主要用于热塑性塑料制品的成 型，但是近几年来也越来越多的用于热固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中 占有很大的比重，世界塑料成型模具产量中的约半数以上为注塑模具。 在这次设计中充分运用了所学的专业知识，将所学的知识运用到实践中来，在 设计的塑料件也是利用注射模具来成型的，本套设计说明书主要放在哈夫模具结构 设计这一环节，如注射机的选择和校核、分型面的选择、模具的结构设计、分流道 的设计、浇注系统和冷却系统的设计等方面。在设计过程中主要用到的设计软件有 毕业设计（论文） 2 pro/enginee 和 autocad。首先用 pro/enginee 进行产品的结构设计，进行三维 造型，然后根据三维造型通过 pro/enginee 来设计注射模具。 1 绪论 3 2 产品工艺性分析产品工艺性分析 2.1 产品材料分析产品材料分析 该塑件材料选用的是工程塑料 abs， abs 材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚 物。这三种组分各自的特性，使 abs 具有良好综合力学性能。丙烯腈使 abs 有良 好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使 abs 坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染 色性。 abs 属于热塑性塑料，外观为粒状或粉状,呈微黄色,不透明但成型的塑件具有 较好的光泽。 abs 无毒， 无味。 密度 1.021.05g/cm3成型温度范围 （180- - 240） , 成型时有较好的流动性。abs 材料具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下 降(抗寒性)；有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐油性，化学稳定性和电气性能。 abs 有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。abs 几乎不受酸、碱、 盐、及水和无机盐的影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃中，不溶于大部份醇类及烃类 溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。abs 塑料表面不可接触受冰醋酸，植物油等化 学药品，否则会引起应力开裂。 此外，abs 的缺点是耐热性不高，低电解强度，低拉伸率，热变形温度为 93， 脆化温度为- 27, 使用的温度范围为- 40100，而且 abs 的耐气候性也差，紫 外线作用下容易氧化降解，从而会导致制件变硬发脆。 2.2 abs 工艺性工艺性能能分析分析 塑料成型工艺特性是塑料在成型加工过程中所表现出来的特有性质，下面，对 注塑材料 abs 工艺特性进行分析： (1) 收缩收缩性性 塑料从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会发生收 缩变化，这种性质称为收缩性。收缩性的大小以单位长度塑件收缩量的百分数来表 示，称为收缩率。一般对于大型模具的收缩率计算，我们采用实际收缩率进行计算： ss=a- b/b100% （ss:实际收缩率；a:模具或塑件在成型温度时的尺寸；b：塑件在室 温时的尺寸；c：模具在室温时的尺寸） 对我所设计的零件属于小型的模具，所以 采用 sj=c- b/b%（sj：为计算收缩率） 由于本次毕业设计条件的原因，没有办法自 己去测量出：c、b 值。于是我们通过查找资料塑料成型工艺与模具设计附录 b 常用塑料的收缩率，可得：abs 塑料成型收缩率为：0.003- 0.008，由于塑件的结构， 毕业设计（论文） 4 模具的结构，成型工艺条件等都会影响塑料的收缩率的变化。我们取一个相对平均 值：0.55%。 (2) 流动性流动性 塑料在一定的温度、压力作用充填模具开腔的能力，称为塑料的流动 性。塑料的流动性差，就不容易充满开腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷。但流动性 太好，又会在成型时产生严重的飞边。abs 材料属于热塑性塑料，分子成线型，具 有良好的流动性。其次：料温，压力，模具结构都会影响塑料的流动及充模能力。 (3) 吸湿性吸湿性 吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。按吸湿或粘附水分能力的大小分 类，abs 塑料属于吸湿性塑料，吸水率为:0.05%- 0.5%。在注塑成型过程中比较容易 发生水降解，成型后塑件上出现气泡，银丝与斑纹等缺陷。因此，在成型前必须进 行干燥处理。一般干燥温度取 80- 90，干燥时间为两小时。 (4)热敏感性热敏感性 塑料的化学性质对热量的敏感程度称为热敏性。热敏性塑料在成型 过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、热降解，从而影响到塑件的性能，色 泽和表面质量等，另处，塑料熔体发生热分解或热降解时，会释放出一些挥发性气 体，这些气体一般具有腐蚀性，或有毒，不管是对人，还是模具都会造成一定的影 响。abs 塑料成型温度为 210- 250，经查中国人力资源专家网提供的材料经验 值得，到达 260变色，于料温达到 280时，塑料出现分解。于是注塑成型时，一 般取 210- 250。 综上所述：abs 收缩比较大，成型收缩后，对型芯具有比较大的包裹力。abs 溶融时具有良好的流动性；较低的热敏性；属于吸湿性塑料。于是在成型时需要控 制好，成型温度，压力，注射前的干燥处理等。 表 2.1 abs 材料性能、工艺参数表 密 度 1.05 拉伸强度 3349 收缩率 0.0030.008 拉伸弹性模量 1.8 熔 点 130160 弯曲强度 80 热变形 温度（45n/cm2） 6598 弯曲弹性模量 1.4 压缩强度 1839 模具温度 2570 缺口冲击强度 1120 喷嘴温度 180190 硬 度 r6286 中段温度 210230 外 观 微黄色或白色不透明 后段温度 200220 吸水率 0.050.5 干燥温度 8090 特 点 耐热、表面硬度高，尺 寸稳定、耐化学、易成 型加工，可渡鉻 注射压力 70100mpa 塑化形式 螺杆式柱塞式 毕业设计（论文） 5 干燥时间 2h 保压压力 30- 80mpa 背压压力 3- 20mpa 比 重 1.05 注塑时间 3- 5s 保压时间 10- 30s 表 2.1 abs 材料性能、工艺参数表 2.2 塑件结构和尺寸精度分析塑件结构和尺寸精度分析 塑件结构工艺性，直接关系到其成形模具结构、类型、生产周期与成本。只有 符合模塑工艺要求塑件设计，才能顺利成形，确保内在与外观质量，达到高效率生 产和低成本的目地。 2.2.1 其其塑塑件件的产品结构图的产品结构图如下如下： 图 2.1 塑件结构图 技术说明： (1) 材料材料为为 abs (2) 按自由公差按自由公差 (3) 表面不允许有流纹表面不允许有流纹 毕业设计（论文） 6 2.2.2 产品形状分析产品形状分析 (1) 形状形状结构结构 从产品图 2- 1 可以看出，产品的内侧有凹陷，外侧有手柄，且为完全对称。故 在设计模具时必须给予充分的考虑和重视，针对本产品的凹陷与其的完全对称，模 具结构采用了哈夫块机构，从而实现塑件的完整和功能要求。及内陷设置内抽芯机 构，外部设置斜导柱分型。 (2) 脱脱模模斜度斜度 由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型心或行腔突出的部分，为了使制件 能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在 塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。目前并没有精确 的计算公式，只能靠前人总结的经验资料。塑件的脱模斜度与塑料的品种，制件形 状以及模具结构均有关，一般情况下取 0.5 度，最小为 15 分到 20 分。下表为常用 的脱模斜度： 表 2.2 几种塑料的常用脱模斜度 制品斜 度 聚酰胺 通用 聚酰胺 增强 聚乙稀 聚甲基 丙稀酸 甲脂 聚丙烯 聚碳酸 脂 abs 塑料 脱 模 斜 度 型 腔 20- 40 20- 50 20- 45 20- 40 25- 45 35- 1 35- 130 型 心 25- 40 20- 40 20- 45 30- 1 20- 45 30- 50 35- 1 (3）塑塑件壁厚件壁厚 塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强 度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。 塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素 的制约。根据成型成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位 太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或 者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在 1mm4mm 之间。太厚，会产生 气泡和缺陷，同时也不易冷却。 由产品图可知，其形状较为规则，结构不太复杂：从产品的壁厚上来看，壁厚 为 2.0mm，壁厚较均匀，有利于零件的成型；为便于脱模，产品内表面设 30的脱模 斜度，这里采用 half 模具，因此外表面不需设脱模斜度。 (4) 圆角圆角 塑件的边缘和边角带有圆角，可以增强塑件某部位或者整个塑件的机械强度从 毕业设计（论文） 7 而改善成型时塑料在模腔内流动条件，也有利于塑件的顶出和脱模。因此塑件除了 使用上的要求采用尖角或者不能出现圆角外，应该尽量采用圆角特征。塑件上采用 还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使用时可能产生的应力集 中问题。由塑件的产品图可知：产品所有边缘均带有圆角特征，最大圆角特征 r=1mm，最小圆角特征 r=0.3mm (5) 尺寸精度分析尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。 一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大 小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特 点又在相当大程度的影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。 对于本产品，图纸未注明尺寸精度，我们取 it10 级精度。it8=0.72mm. 此值由下表查知： 表 2.3 精度等级选用推荐值 类别 塑料品种 建议采用的等级 高精度 一般精度 低精度 1 ps 3 4 5 abs 聚甲苯丙烯酸甲脂 pc psu 聚砜 pf 氨基塑料 30玻璃纤维增强塑料 2 聚酰胺 6.66 610 9.10 10 4 5 6 氯化聚乙醚 pvc 硬 3 pom 5 6 7 pp pe 低密度 4 pvc 6 7 8 pe 高密度 表 2- 3 精度等级选用推荐值 由于没有规定制品尺寸精度，查表 2- 3 取 4- 5 级精度。 (6)表面质量分析表面质量分析 毕业设计（论文） 8 该零件的表面除要求没有流纹、缺陷、毛刺，没有特别的表面质量要求，属一 般精度要求。而且有较好的光洁度；曲线光滑，必要圆角，避免尖角；塑件表面具 有良好的耐磨性。 (7) 塑件的体积和质量塑件的体积和质量 根据饮水机出水口把手的尺寸和技术要求，有工程图绘制其三维实体模型。通 过 pro/e 实体分析。其体积为：v=4.95238095 3 cm ，abs 的密度为 1.05 3 cm g ；所以 其质量为 5.2g。 1 绪论 9 3 模具结构设计模具结构设计 3.1 总总体体方方案拟订案拟订 对任何塑料件的模具设计都有一定的程序，首先要确定该塑件使用哪一种浇口 形式，因为目前浇口的形式很多，并且用不同的浇口形式可以得到不同的塑件效果， 得到的塑件表面质量也不同等，因此确定浇口形式也是至关重要的。本次设计选取 的是侧浇口。我设计了两种方案如下； 表 3- 1 初级方案 图 3.1 方案一 图 3.2 方案二 方案一的弊端在于，当模具分型时，型芯的包紧力太大，有可能造成手柄被拉 断，以及模具壁的损坏，方案二因为分型时型芯小，包紧力也小，很容易脱出来， 并且哈夫模容易分开，用顶板顶出。因此选方案二。 毕业设计（论文） 10 3.1.1 型腔数目的确定型腔数目的确定 对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。 单型腔模具的优点是：塑件精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具 制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产率低、成本高。单型腔模具适用于 塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。 多型腔模具的优点是：塑件成型的生产率高，成本低。缺点是：塑件精度低； 工艺参数难以控制。模具结构复杂；模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于 大批量、长期生产的小塑件。由于制品尺寸精度要求不高，且尺寸属于小中型，产 量为大批量，所以选择采用一模两腔。 3.1.2 分型面的设计分型面的设计 (1) 分型面设计原则分型面设计原则 分开模具取出塑件的面称为分型面，如何确定分型面位置，需要考虑的因素 比较多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件工艺性、 精度、推出方法、模具制造、排气等因素的影响，因此在选择分型面时应综合分 析比较。注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方 向，分型面的形状有平面和曲面等。 分型面的确定主要应考虑以下几点： 1) 塑料在型腔中的方位塑料在型腔中的方位 在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直的方向避侧凹 或侧孔。 2) 分型面与开模方向分型面与开模方向 一般分型面与注射机开模方向垂直的平面，但也有将分型面作减倾斜的平面 或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工困难，但型腔制造和制品脱模较易。有 合模对中锥面的分型面，自然也是曲面。 3）分型面位置）分型面位置 4）除了应开设在制件中断面轮廓）除了应开设在制件中断面轮廓 最大的地方才能使制件顺利地从型腔中脱出 外，还应考虑以下几种因素： a. 因分型面因分型面 不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面 最好不要选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。 b. 从制件的顶出考虑分型面从制件的顶出考虑分型面 要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁厚较 大但内孔较小时，则对型芯的包紧力很小，常不能确切判断制件中留在型芯上还 毕业设计（论文） 11 是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当 制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。 根据本塑件的结构特点，为了方便塑件浇注后脱模、排气、塑件的外观质量 等要求，此次设计我选择了两个分型面，分型面的位置选择如下图所示： 图 3.3 分型面一 图 3.4 分型面二 3.2 注射机的选择注射机的选择 注射机是注射成型热塑性塑料的主要设备，注射成型时，注塑机塑化塑料， 并将塑化好的塑料注入模具，并在成型结束时将模件推出，注塑机的类型很多， 考虑到塑件的类型选择螺杆型注塑机，此类注塑机，结构稳，操作简单，方便维 毕业设计（论文） 12 修，便于现代化管理。初选型号为 xs- zy- 500，其主要参数如下： 额定注射量 500 3 cm 喷嘴圆弧半径 18mm 螺杆（柱塞）直径 65mm 喷嘴孔直径 7.5mm 注射压力 145mpa 顶出形式中心液压顶出，中心距 100mm 注射行程/mm 200 动、定模固定板尺寸/mmmm 700850 注射方式 螺杆式 拉杆空间/mm 540440 锁模力/kn 3500 合模方式 液压- 机械 最大成型面积 1000 3 cm 液压泵流量 200(l/min) 模板最大行程 700mm 液压泵压力 6.5mpa 模具最大厚度 450mm 电动机功率 22km 模具最小厚度 300mm 机器外形尺寸/mmmmmm 650013002000 3.3 型腔数目的校核型腔数目的校核 根据公式：n（kmn- m2）/m 见塑料成型工艺与模具设计 k注射机最大注射量利用的系数 mn注射机允许最大的注射量 m2浇注系统所需的体积 m1单个塑件的体积 所以有 n（0.8500- 4.2）/5.2 76.1 取整数 76 由此可知 n=2 符合要求。 3.4 浇注系统设计浇注系统设计 浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流动的 一段路径的总称，主要应包括主流道、分流道、进料口、冷料穴等几部分。在设 计浇注系统时，应考虑塑料成型特性、塑件大小及形状、型腔数、注射机安装板 大小等因素。 毕业设计（论文） 13 3.4.1 主流道的设计主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导 入分流道或型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注射要机喷嘴反复接触，所以在 注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套。根据注射机喷嘴的尺寸， 选择浇口套如下图： 图 3.5 浇口套 为了使塑料熔体按顺序的向前流动， 开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出， 需将主流道设计成圆锥形，具有 26的锥角，内壁有 ra=0.8m 以下的表面粗糙 度，抛光时应沿轴向进行。若沿圆周进行抛光，产生侧相凹凸面，使主流道凝料难 以拔出。 热塑性塑料的主流道衬套与注射机喷嘴的尺寸： 主流道始端直径 d=d+ （0.51） mm，球面凹坑半径 12 rr =+（0.51）mm，半锥角 a 为 12，尽可能缩短长度 l （小于 60mm 为佳） 。 本套模具主流道设计要点是： (1) 为便于凝料从主流道中拉出，主流道设计成圆锥形，其锥角a=3 ，内壁粗糙 度为 ra=6.3um，整个主流道都在衬套中，并未采取分段组合形式。 (2) 主流道大端处呈圆角，其半径 r=1mm，以减小料流在转向时过渡的阻力。 (3) 为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道和注射机的喷嘴 毕业设计（论文） 14 紧密接触，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径 12 rr =+(12 )mm，取主流道 球面半径 2 r =20mm。 其小端直径 21 dd = +( 0.51 ) mm,取 1 d=8mm。 凹坑深取 h=3.7 mm。 图 3.6 主流道 3.4.2 分流道的设置分流道的设置 分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满 足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计采用一出二侧入式浇口。分流道 布局如图所示： 图 3.7 分流道 3.4.3 浇口设计浇口设计 浇口是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度，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影响很大，塑件上的一些质 毕业设计（论文） 15 量缺陷，如缩孔，缺料，白斑，拼接缝，质脆和翘曲等往往是由于浇口设计不合理 而产生的，因此正确设计浇口是提高塑料件质量的重要环节。 浇口设计与塑料性能，塑件形状，截面尺寸，模具结构及注射工艺参数等因素 有关。总的要求是使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在充满后能适时冷却 封闭，因此浇口的截面要小，长度要短，这样可增大料流速度，快速冷却封闭，且 便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。浇口的截面 积通常为分流道的截面面积的 0.030.09。浇口截面积通常有矩形和圆形两种。浇 口长度约为 0.52mm 左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后 在试模是逐步修正。 在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、 侧浇口、重迭式浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇 口与爪形浇口、护耳浇口。浇口的开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口 的位置时应注意以下几点： (1) 浇口应设在能使型腔的各个角落都可以同时填满的位置。 (2）浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流向薄断面，以利于补 料。 (3）浇口的部位应选在易于排除型腔内空气的位置。 (4）浇口的位置应选在能避免制品表面产生熔合纹的部位。当无法避免产生熔合 纹的产生时，浇口的位置的选择应考虑到熔合纹产生的部位是否合适。 (5）浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。 (6）浇口应设置在不影响制品外观的部位。 (7）不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般制品浇口附近 的强度较差。 由于设计零件是深腔无底的圆形结构，又是一模两腔为保证塑件表面质量及美 观效果，本设计采用侧入式浇口。 3.4.4 冷料穴设计冷料穴设计 主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的 塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会 影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴 以便将这部分冷料存留起来 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略 大一些，这里取为 12mm，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的 z 形式 有多种，这里采用倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时 倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将 毕业设计（论文） 16 冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。 3.5 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 成型零件是构成模具型腔的零件，通常包括定模板、动模、哈夫块、型芯等。 由于哈夫块直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到塑件的质量，因此 要求它有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，以承受塑料的积压力和料流的摩擦力， 达到足够的精度和表面粗糙度。 3.5.1 定定模模板板的结构的结构形式形式 图 3.8 定模板 毕业设计（论文） 17 3.5.2 动模板的结构形式动模板的结构形式 图 3.9 动模板 型芯是成型塑件内表面的成型零件。根据型芯所成型零件内表面大小不同，通 常又有型芯和成型杆之分。型芯一般是指成型塑件中较大的主要内型的成型零件， 又称主型芯，成型杆一般是指成型塑件上较小的成型零件，又称小型芯。 3.5.3 型芯的结构形式如下：型芯的结构形式如下： 图 3.10 型芯 1 毕业设计（论文） 18 图 3.11 型芯 2 a b 图 3.13 三维图 型腔和型芯尺寸的计算 a. 型腔径向尺寸的计算 lm 型腔的最小基本尺寸（mm） ls 塑件的最大基本尺寸（mm） 塑件公差 s 塑件平均收缩率（%） x 综合修正系数取 x=3/4。 z 模具制造公差，一般为（1/31/6） ，取 1/3。 毕业设计（论文） 19 z cpssm qlll d+ d-+= 0 ) 4 3 %( （3.1） 0 _ ) 4 3 %( z cpssm qlll d d+= （3.2） 型芯 2 处 型腔底 lm=(32+32 0.55%- 3/4 0.5) 3/55 . 0 0 + =31.803 183 . 0 0 + 型芯底部 lm=(32+32 0.55%+3/4 0.5) 0 183 . 0 - =32.551 0 183 . 0 - 型腔上部 lm=(14+14 0.55%- 3/4 0.5) 3/072. 0 0 + =13.703 024 . 0 0 + 型芯上 lm=(14+14 0.55%+3/4 0.5) 0 024 . 0 _ =14.452 0 024 . 0 _ 型芯 1 型腔上部 lm=(12.4+12.4 0.55%- 3/4 0.5) 3/032. 0 0 + =12.093 011 . 0 0 + 型芯上部 lm=(12.4+12.4 0.55%+3/4 0.5) 0 011 . 0 - =12.843 0 011 . 0 - 型腔底部 lm=(5.2+5.2 0.55%- 3/4 0.5) 3/028. 0 0 + =4.854 009 . 0 0 + 型芯底部 lm=(5.2+5.2 0.55%+3/4 0.5) 0 009 . 0 - =5.6036 0 009 . 0 - b型腔高度尺寸的计算 z cpssm qhhh d+ d-+= 0 ) 3 2 %( (3.3) 0 ) 3 2 %( z cpssm qhhh d- d+= (3.4) 式中 hm 型腔的高度最小基本尺寸（mm） hs 塑件的高度最大基本尺寸（mm） 塑件公差 s 塑件平均收缩率（%） x 综合修正系数取 x=2/3。 z 模具制造公差，一般为（1/31/6） ，取 1/3 型芯 2 处 型腔 z cpssm qhhh d+ d-+= 0 ) 3 2 %( (3.5) 毕业设计（论文） 20 m h =（34+34 0.55%- 2/3 0.5） 033 . 0 0 + =33.854 033 . 0 0 + 型芯 0 ) 3 2 %( z cpssm qhhh d- d+= (3.6) =（34+34 0.55%+2/3 0.5） 0 033 . 0 - =34.520 0 033 . 0 - 型芯 1 型腔上部 m h =（0.5+0.5 0.55%- 2/3 0.5） 003 . 0 0 + =0.169 003 . 0 0 + 型芯上部 0 ) 3 2 %( z cpssm qhhh d- d+= =（0.5+0.5 0.55%+2/3 0.5） 0 3/003 . 0 - =0.836 0 001 . 0 - 型腔底 m h =（2+2 0.55%- 2/3 0.5） 3/028. 0 0 + =1.677 009 . 0 0 + 型芯底 0 ) 3 2 %( z cpssm qhhh d- d+= =（2+2 0.55%+2/3 0.5） 0 009 . 0 - =2.344 0 009 . 0 - 3.6 模具模具温度调节温度调节系系统统 塑料模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺不 同，模具温度也要求不同。因此在设计注射模具时必须考虑用加热或冷却装置来调节模具的温 度。对于一般的热塑性塑料注射成型时只需考虑冷却装置。 3.6.1 温度调节对温度调节对塑塑件质量件质量的的影响影响 主要有以下几个方面 毕业设计（论文） 21 (1) 尺寸精度尺寸精度 利用温度调节系统来保持模具温度的恒定或采取较低的模温，可减 少塑件成型收缩率的波动，提高塑件精度。 (2) 形状精度形状精度 模具型芯与型腔各部分温差过大，会使塑件收缩不均匀而导致翘曲 变形，影响塑件的美观和使用。特别对于壁厚不一致和形状复杂的塑件，经常会出 现因收缩不均匀而变形的情况，必须采用合适的冷却回路，使模具型腔各个部位的 温度基本上均匀。 (3) 表面粗糙度表面粗糙度 模温过低会使塑件轮廓不清晰，产生明显的熔合纹，提高模温可 改善塑件的表面状态，使塑件的表面粗糙度降低。 (4) 塑件的力学性能塑件的力学性能 3.6.2 温度调节对生产力的影响温度调节对生产力的影响 温度调节系统对生产力的影响主要由冷却时间来体现。通常注射到型腔内的塑 料熔体的温度为 200左右，塑件从型腔中取出的温度在 60以下。熔体在成型时 释放的热量中约有 5%以辐射、对流的形式散发到大气中，其余 95%需冷却水带走， 否则由于塑料熔体的反复注入将使模温升高。为了保持模温的恒定，在每一循环中， 必须由冷却系统把塑料熔体的热量带走。因此模具的冷却时间主要取决于冷却系统 的冷却效果。一般的模具的冷却时间占整个注射循环周期的 2/3，因此缩短成型周期 中的冷却时间是提高生产率的关键。 3.6.3 模具加热和冷却系统的计算模具加热和冷却系统的计算 本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。是 否需要冷却系统可作如下设计计算。 (1) 由于制品为空心，按平板类计算其冷却时间由于制品为空心，按平板类计算其冷却时间 )( )(4 ln 4 2 2 ws wm tt ttt - - = pap q (3.7) q冷却所需的时间 s t塑件厚度 2mm tm塑料熔体注塑温度查表取 170- 180 tw模具温度查表取 50- 80 ts塑料热变形温度查表取 83- 103 a塑料的热扩散率 9.610- 4m2/h 0.267mm2/s 毕业设计（论文） 22 50100 50170 14. 3 4 ln 14. 3267. 0 24 2 2 - - =q =6.79s (2）冷却）冷却介介质体积流量质体积流量计计算算 )(60 21 ttc gq q p i v - = r (3.8) v q 冷却介质的体积流量 m3/h g单位时间内注入模具的塑料质量 kg/h 1 q塑料成型凝固时释放的热量 40104j/kg p c 冷却介质的比热容 j/kg r介质的密度 1.05g/mm3 1 t冷却介质的出口温度 30 2 t冷却介质的进口温度 20 设定模具平均工作温度为 40c，用常温 20c 的水作为模具冷却介质，其出口温 度为 30c，产量为（初算 0.5 套/min）0.657kg/h.塑件在硬化时每小时释放的热量 s q , 查表 2- 1 得 abs 的单位热流量为 33x104j/kg,即 2 wqqs= = 0.657x33x104=21.68x104(j/kg) 冷却水的体积流量 v )(60 21 2 ttc wq v - = r (3.9) = 102 . 460 10168 . 2 5 3 1086 . 0 - =(min/ 3 m) 冷却水的平均流速 毕业设计（论文） 23 = 平均 v 2 4 d qv p (3.10) = 2 3 008 . 0 14 . 3 1073 . 0 4 - =14.53 m/min =0.24 m/s 式中 qv凹模的冷却水体积流量，qv= 0.7310 3- m 3/min d冷却水管直径，取 d=8 mm (3) 从表从表查得查得的的资资料料表表明明 管径为 8 的冷却水管所对应的最低流速为 1.66 m/s 时 才能达到湍流状态， 但是由于体积流量 qv没有在表的取值范围内， 所以造成了 v平均 偏小，如果要达到湍流状态，可以增大体积流量和减小冷却水管直径，但是，冷却 的目的就是为了让制品快速冷却，提高生产率，同时改变制品的力学性能，为了达 到湍流而增大体积流量是没有意义的，因为在 v平均较小，既层流时就可以达到冷却 效果。 (4) 冷却冷却水水管管壁与壁与水水交界交界面面的的传传热热膜膜系系数数a a= 2 . 0 8 . 0 ( d v） 平均 rf (3.11) = 2 . 0 8 . 0 008 . 0 )24 . 0 1000(6 . 7 =1601 (w/m 2 k) 式中 f 与冷却介质温度有关的物理系数，f 取 7.6。 (5）冷却）冷却管管的的传传热面积热面积 a= )(3600 qw att q - 哈 (3.12) = ）（ 5 . 225016013600 10 6 . 2206 3 - =0.0139m 2 式中 tq模具与冷却介质平均温度， tq=27.5。 毕业设计（论文） 24 tq= t m（t出+t进）/2 =50（20+25）/2 =22.5 (3.13) (6) 冷却水孔总长冷却水孔总长 l l= ）（）（ 平均 哈 qw rpfttv q - 8 . 0 d3600 (3.14) l= )5 .2250()008. 024. 010(6 . 714. 33600 106 .2206 8 . 03 3 - =0.55 m (7) 模具模具上上应开应开设的设的冷却冷却水水孔孔数数 n=l/b =0.550.35 =1.57 (根) 取 2 根 式中 哈夫模模具厚度，b=0.34m。 (8）冷却）冷却水水流动状流动状态态校核校核 h d 平均 v re= (3.15) = 6 101 008 . 0 24 . 0 =1920 4 10 式中 re雷诺数； h水的运动粘度，h=110 6- （m 2 /s） ； (9）进进出口出口温差温差校核校核 t出t进= 平均 哈 vcd q rp 2 900 (3.16) = 24. 0418710008. 014. 3900 106 .2260 32 3 =12.44 校核的结果与预期的相差不大，说明实际应用正确。 3.7 顶顶出系出系统统的设计的设计 3.7.1 浇浇口口凝凝料的料的顶顶出出 由于本套模具采用盘形浇口浇注，为了确保分流道的脱落，还应注意脱浇口装 置的设计。 毕业设计（论文） 25 对于浇口凝料进行受力分析可知，脱浇口必须克服拉断浇口及凝料对型腔的包 紧力，考虑采用拉杆脱料装置。 工作过程为：开模时，拉料杆随着动模的下行将浇口凝料拉出，与定模贴和静 止不动。当第二次分型开始后，随动模一起运动流道凝料与制件一起被推出，从而 使凝料从主流道及拉料杆上脱落，完成脱料动作。 主要尺寸的计算： 图 3.14 拉料杆 拉料杆拉料端采用 z 形结构（如上图所示） ，拉料杆直径为 12mm。 3.7.2 塑料件的顶出塑料件的顶出 对制件进行受力分析塑料件对凸模的包紧力主要集中在中间型环对型芯的包紧 力。 鉴于制件为空心无底的圆环形，所以采用推板推出。 为防止推板在顶出过程中脱落，本设计采用顶出版和推杆垫板的方法，具体的 方法是在顶杆的头部加螺纹，并在推板相应的位置加螺纹孔。顶杆的固定宜采用顶 杆轴肩固定在推杆垫板的方式。 主要参数计算： 经 cad 分析可知：塑料件在脱模方向的投影最大距离为 83.25mm，因此开 模距离为 l=83.25+34+(510)mm。 取 l=125mm 因为推杆要支撑推板 故直径取的较大 毕业设计（论文） 26 推杆杆直径为 d=14mm,推杆间隙为 0.05mm. 推板及压板按标准选取规格： 推板的厚度为 40mm。 压板的厚度为 20mm。 3.8 导向机构的设计导向机构的设计 3.8.1.导导向向机构的机构的功用功用 任何一副模具在定动模之间都设置有导向机构。其作用有： 1）定位作用：合模时维持动定模之间的一定方位，合模后保持模腔的正确形状。 2）导向作用：合模时引导动默按序闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧向力。 3）承载作用：采用推件