灭火器壳注塑模毕业设计.doc

摘 要 I 摘 要 这次毕业设计的内容是灭火器壳的注塑模设计，重点是熟练地掌握模具设 计的基本方法，包括设计前的准备工作，分型面的选取原则，型腔的布局与模 架的选择，模具零件的分类，模具零件设计的标准化与图样的布局，成型尺寸 的计算，模具零件公差配合关系与表面粗糙度，尺寸的标注，模具材料的选择 等等，对其进行模具设计，包括对这个任务制作的一系列详细过程，涉及塑件 的工艺分析、塑件的体积和重量、塑件工艺参数的确定、注塑模具的设计、成 形零件结构设计等，并运用 CAD 制作模具的装配图及各个零件图。本文将对灭 火器壳塑料模的设计过程进行详细阐述。 关键词关键词：灭火器壳设计、注塑模设计、工艺分析、 目 录 II 目目 录录 摘摘 要要I 目目 录录II 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 我国模具工业发展现状1 1.2 塑料模具的发展前景1 1.3 注塑成型工艺简介.1 1.4 注塑模设计要求与程序1 1.4.1 基本要求与注意事项.1 1.4.2 设计程序.2 第二章第二章 注塑件的分析注塑件的分析.4 2.1 功能设计.4 2.2 塑件的工艺性分析.4 2.2.1 塑件的原材料工艺性分析.4 2.2.2 注塑模工艺条件.4 2.2.3 塑件的尺寸精度分析.5 2.2.4 塑件表面质量分析.5 2.2.5 塑件结构工艺性分析.6 2.2.6 塑件的生产批量.6 2.2.7 确定成型工艺条件.6 2.3 注射机的选择7 2.4 注射机的校核9 2.4.1 最大注塑量的校核9 2.4.2 锁模力的校核9 2.4.3 模具闭合高度的校核.10 2.4.4 模具安装尺寸的校核.10 2.4.5 模具开模行程的校核.10 第三章第三章 模具设计模具设计.12 3.1 分型面的选择12 3.2 型腔数目的确定12 3.3 浇注系统的设计13 3.3.1 浇口的设计13 3.3.2 主流道设计.13 3.3.3 分流道的设计.14 3.4 成型零件结构设计15 3.4.1 模具型腔壁厚的确定.15 3.4.2 成型零件的尺寸计算.15 3.4.3 型腔的结构设计.16 3.4.4 模具型腔模板总体尺寸的确定.16 3.5 弯导柱侧向抽芯机构设计16 目 录 III 3.5.1 结构及工作原理.17 3.5.2 设计注意事项.17 3.6 弯导柱的尺寸计算18 3.6.1 弯导柱倾斜角 18 3.6.3 弯导柱受弯曲力.18 3.6.4 抽芯距.18 3.6.5 弯导柱直径.18 3.6.6 弯导柱的长度.18 3.7 侧滑块的设计19 3.8 导向机构的设计19 3.9 推出机构的设计20 第四章第四章 冷却系统的设计冷却系统的设计.22 第五章第五章 模具的试模模具的试模.24 5.1 粘着模腔24 5.2 粘着模芯24 5.3 粘着主流道24 5.4 成型缺陷24 5.4.1 注射填充不足.25 5.4.2 溢边（毛刺、飞边、批锋）.25 5.4.3 制件尺寸不准确.25 第六章第六章 总结与展望总结与展望.26 致致 谢谢.27 参考文献参考文献.28 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 我国模具工我国模具工业发业发展展现现状状 我国塑料模工业起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平 有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具， 6.5KG 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具： 精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型多腔小模数齿轮模具及 塑封模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了 国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩 造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求，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。注射模型腔制造精度 可达 0.02-0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2um，模具质量、寿命明显提高了，非淬火 钢模寿命可达 10-30 万次，淬火钢模达 50-1000 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结构的创新设计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。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生 产家用电器的企业为代表，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 Pro/Emgineer、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Deltacam 公司 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司 的 Cimatron、美国 AC-Tech 公司的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列 公司的 Cimatron 等塑模分析软件。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金， 但在我国模具行业中，实现了塑料模系统有了很大发展。 近年来，国内已较广泛地采用了一些新的塑料模具钢，如： P20、3CrMo、PMS、SMI、SMII 等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大 影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越得到 广泛的应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件，但目前我国模 具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%- 80%相比，仍有很大差距。 1.2 塑料模具的塑料模具的发发展前景展前景 塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，树脂可分为天然树脂和合 成树脂两大类，塑料大多采用合成树脂。在一定温度和压力下，塑料具有可塑 性，可以利用模具将其定型为一定几何形状和尺寸精度的塑料制件。塑料制件 之所以能够在工业生产中得到广泛应用，是由于它们本身具有的一系列特殊优 点所决定。塑料密度小、质量轻。塑料的比强度高。塑料的绝缘性能好，介电 损耗低。塑料的化学稳定性高。塑料减磨耐磨性能好。塑料的减振和隔音性能 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 好。透光性 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 能和绝热性能以及防水、防透气和防辐射等特殊性能。因此，塑料已成为各行 各业不可缺少的一种重要的材料。 塑料是新兴的工业，是随着石油工业的发展应运而生的，目前塑料制件几 乎进入一切工业部门及人民日常生活的各个领域。塑料工业又是一个飞速发展 的工业领域。塑料作为一种新的工程材料，不断被开发和利用，加之成型工艺 的不断成熟、完善和发展，极大地促进了塑性成型方法的研究和塑料成型模具 的开发和制造。随着工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求日益加大，塑 料会在我们的生活和生产中发挥越来越重要的作用！ 1.3 注塑成型工注塑成型工艺简艺简介介 注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成 型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔 体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射 进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以 从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件，一般分为三个阶段的工作。 1) 物料准备。成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验， 并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注 射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥若有嵌件，还要知道嵌件的热膨 胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩，应力和裂纹，有的塑料制品还 需要选用脱模剂，以利于脱模。 2) 注塑过程。塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分 为注射，保压，倒流和冷却四个阶段。 3) 制件后处理。由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂， 再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，脱模后除引起时效变形外， 还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑 件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或 降低制件成型后的残余应力；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序， 主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件。 1.4 注塑模注塑模设计设计要求与程序要求与程序 1.4.1 基本要求与注意事基本要求与注意事项项 1. 壁厚应尽量均匀一致，脱模斜度要足够大； 2. 过渡部分应逐步圆滑过度，防止有尖角，锐边产生； 3. 浇口、流道尽可能宽大、粗短，且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置，必要 时应加冷料井； 4. 模具表面应光滑，粗糙度低； 5. 排气槽、孔必须足够，以及时排出空气和熔体中的气体； 第一章 绪论 3 6. 壁厚不要太薄，一般不得小于 1mm。 1.4.2 设计设计程序程序 1. 调研、消化原始资料。 2. 选择成型设备 3. 拟定模具结构方案 4. 方案的讨论与论证 5. 绘制模具装配草图 6. 绘制模具装配图、零件图 7. 编辑设计说明书 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 第二章 注塑件的分析 5 第二章 注塑件的分析 2.1 功能功能设计设计 功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑 件是日用品,承受外力的几率不大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较少;塑件的工 作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求降低;该 塑件的生产批量是 30 万件，所以是大批量生产,这样,就必须考虑生产成本和模 具寿命,在材料的选择时要综合各种因素。 2.2 塑件的工塑件的工艺艺性分析性分析 本文设计的是灭火器壳注塑模，灭火器壳零件图见图 2-1，设计要求为： 1.材料：PP 2.收缩率：0.4%-0.6% 3.外观要求：光滑，无明显制件缺陷（如缩痕、气泡、翘曲） 。 4.生产批量：30 万件 图 2-1 灭火器壳零件图 2.2.1 塑件的原材料工塑件的原材料工艺艺性分析性分析 1. 结晶料，湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。 2. 流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔凹痕变形。 3. 冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温 低温高压时容易取向，模具温度低于 50 度时，塑件不光滑，易产生熔接不良， 流痕，90 度以上易产生翘曲变形。 4. 塑料壁厚均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。 2.2.2 注塑模工注塑模工艺艺条件条件 注塑机选用，对注塑机的选用没有特殊要求。由于 PP 具有高结晶性，需采 用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按 3800t/m 来确定， 注射量 20%-85%即可。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度：PP 的熔点为 160-175，分解温度为 350，但在注射加工时温 度设定不能超过 275，熔融段温度最好在 240。 模具温度：模具温度 50-90。对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比 型腔温度低 5以上。 注射压力：采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压 力的 80%） 。大概在全行程的 95%时转压，用较长的保压时间。 注射速度：为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的 pp 和模 具部不适用（出现气泡、气纹） 。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间 条纹，则要用低速注射和较高模温。 流道和浇口：流道直径 4.7mm，针形浇口长度 1-1.5mm，直径可小至 0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随笔并随模腔内的熔流长度 逐步增加。模具必须有良好的排气性。排气孔深 0.0225mm-0.038mm，厚 1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小 （例如是壁厚的 50- 60%） 2.2.3 塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸精度分析 该塑件为灭火器壳，主要在灭火过程中温度较低，故要求材料有机械性质 强韧，低温冲击强度高，还应具有抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，其中 90孔 要求与轴相配合，且配合关系要求高，为 MT3-MT4,因此在模具设计和制造中要 严格的保证这两个尺寸的精度要求，其余的尺寸无特殊要求，按照自由尺寸或 MT6 级的精度查询公差等级即可，其主要尺寸公差要求如表 2.1 所示。 第二章 注塑件的分析 7 表 2.1 塑件上主要尺寸按 MT6 级精度的公差要求 2.2.4 塑件表面塑件表面质质量分析量分析 该塑件表面没有提出特殊要求，通常，一般情况下外表面要求光洁，表面 粗糙度可以取到 Ra=1.6um，无飞边，毛刺，缩孔等工艺缺陷。 2.2.5 塑件塑件结结构工构工艺艺性分析性分析 由图 2-1 可知，该灭火器壳为圆桶形壳体，侧壁厚为 8mm，台阶部分较厚， 塑件的尺寸属于中小件，PP 材料能够满足充模流动要求。考虑制件壁厚不均， 为防止变形，应强化冷却，模具温度取较小值，延长冷却时间。 2.2.6 塑件的生塑件的生产产批量批量 该塑件的生产类型是大批量生产，因此在模具设计中，要提高塑件的生产 效率，倾向于多型腔，高寿命，自动脱模模具，以便降低生产成本。 2.2.7 确定成型工确定成型工艺艺条件条件 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。 喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎 现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸 精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变 形温度。 2)压力:注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用 以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保 压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。 塑件标注尺寸 塑件尺寸公 差（按 MT6 级精 度） 塑件标注尺 寸 塑件尺寸公差（按 MT6 级精度） 50 50 0 - 0.94 3434+0.8 0 106 106 0 - 1.72 4242+0.94 0 型腔内形尺寸 114 114 0 - 1.72 型芯 外形 尺寸 2424+0.31 0 1010+0.58 0 型腔深度尺寸 100 100 0 - 1.68 型芯 高度 尺寸 8282-1.68 0 中心尺寸242431 . 0 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 对于像 PP 流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低 于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压 力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体 内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑 化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为 3.427.5MPA。 3)时间:完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间， 保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等） ， 在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，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 35 秒，保压 时间一般为 20120 秒，冷却时间一般为 30120 秒（这三个时间都是根据塑件 的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长） 。确定成型周期的经验数值如表 2.2 所示。 表 2.2 成型周期与壁厚关系 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 第二章 注塑件的分析 9 经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推 荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合 理因素，初定制品成型工艺参数如下： 表 2.3 PP 注射成型工艺参数 工艺参数规格工艺参数规格 料筒温度 / 后段 中段 前段 160-220 180-200 160-180 成型时间 /t 注射时间 保压时间 冷却时间 2 15 20 喷嘴温度/220-310螺杆转速/r.min-140 模具温度/20-60注射压力/Mpa70-100 2.3 注射机的注射机的选择选择 注塑机的主要参数有公称注射量，注射压力，注射速度，塑化能力，锁模 力，合模装置的基本尺寸，开合模速度，空循环时间等。这些参数是设计，制 造，购买和使用注塑机的主要依据。 1)公称注塑量。指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程 时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。 2)注射压力。为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞) 对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。 3)注射速率。为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还 必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。表 2.4 所示为注射量与注射时间的关系。 表 2.4 注射量与注射时间的关系 注射量/CM 3 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量。塑化能力应与注塑机的整个成型 周期配合协调，若塑化能力高而机器的空循环时间长，则不能发挥塑化装置的 能力，反之则会加长成型周期。 5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，在此力的作用下 模具不应被熔融的塑料所顶开。 6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸，拉杆空间，模板间最大开距,动模板 的行程,模具最大厚度与最小厚度等，这些参数规定了机器加工制件所使用的模 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 具尺寸范围。 7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏， 要求模板在整个行程中的速度要合理，即合模时从快到慢，开模时由慢到快在 到停。 8)空循环时间；在没有塑化,注射保压，冷却，取出制件等动作的情况下，完 成一次循环所需的时间。 选择注射机 （1）由公称注射量选定注射机 计算塑件体积和质量 计算塑件的体积 V=258246 计算塑件的质量 查相关手册得 PP 的密度为 0.9g/,则塑件的质量为 m=25824610-30.9 g/ =232.42g 流道凝料 V=0.2V (流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取 0.2V(0.2M) 来估算,塑件越大则比例可以取的越小)； 实际注射量为:V实= 1.2V=1.2258.246=310cm 3 ； 实际注射质量为 M实=1.2M=232.421.2=278.9g 根据实际注射量应小于 0.8 倍公称注射量原则, 即： 0.8V公 V实 V公= V实/0.8 =3100.8 =387.5cm3 （2）由锁模力选定注射机 FF=AP 锁 胀分型 = P 2 4 D 型 =3.1498 430106 =250（KN） P型腔压力，取P=30MP ； D取的是塑件的平均直径，D= 型型a （90+106）/2=98mm ； 结合上面两项的计算，初步确定注塑机为 LS200M-030MI 型注射机，查国产注 射机 LS200M-030MI 型主要技术参数表取主要技术参数如下。 表 2.5 LS200M-030MI 型螺杆式注射成型机注射机的主要技术参数 第二章 注塑件的分析 9 主要技术参数项目参数数值 主要技术参数项 目 参数数值 额定注射量/cm446 模板最大行程 /mm 480 锁模力/KN2000 定位孔的直径 /mm 4 注射压力/MPa191 喷嘴前端最大半 径/mm 10 动定模模板最大安 装尺寸/mm 770320mm 定位圈直径/mm110 最大模具厚度/mm500mm 2.4 注射机的校核注射机的校核 2.4.1 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实 =310cm 3 ； V公387.5 cm 3 ； 310387.5100%=80% 满足要求 2.4.2 锁锁模力的校核模力的校核 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： F AP100 分 型 （3.141032 4 ）3010 6 249.84KN 式中 F 注塑机额定锁模力小于 2000KN，满足要求。 在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径 SR2 取比注射机喷 嘴球面半径 SR1 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 2-2 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。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 图 2-2 注射机喷嘴 注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端 面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线 与喷嘴的中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。 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。 2.4.3 模具模具闭闭合高度的校核合高度的校核 由于 LS200M-030MI 型塑料注射机所允许的模具最小厚度 Hmin=310mm， 模具最大厚度为 Hmax=600mm。因计算得模具闭合高度 H=310mm，所以模具闭 合高度满足 HminHHmax 的安装条件。 2.4.4 模具安装尺寸的校核模具安装尺寸的校核 该模具的外形最大部分尺寸为 300mm250mm,LS200M-030MI 型塑料注射 机模板最大安装尺寸为 7703320mm,故满足模具安装的要求。 2.4.5 模具开模行程的校核模具开模行程的校核 开模行程也称为合模行程，指模具开合过程中动模座板的移动距离，用 S 表示。LS200M-030MI 型塑料注射机的最大开模行程为 Smax=480mm。为了使 塑件成型后能够顺利脱模，并结合该模具的双分型面特点，确定该模具的开模 行程 S 应满足下式要求： SH1+H2+(5-10)mm=100+100+8=208mm 式中 H1塑件所用的脱模距离 H2塑件高度 因 Smax=480mm208mm，故该机的开模行程满足要求。 第二章 注塑件的分析 16 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 第三章 模具设计 3.1 分型面的分型面的选择选择 选择分型面时，应有以下几项基本原则： 1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处 2.分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模 3.分型面的选择应保证塑件的精度要求 4.分型面的选择应满足塑件的外观面的要求 5.分型面的选择应要便于模具的加工制造 6.分型面的选择应有利于排气 该塑件为灭火器壳，外形表面质量要求一般。在选择分型面时，根据分型 面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量，便于清除毛刺和飞边，有利于排 除模具型腔内的气体，分模后塑件留在动模一侧，便于取出塑件等因素，分型 面应选择塑件外轮廓最大处 。如图 3-1 所示。 图 3-1 分型面 3.2 型腔数目的确定型腔数目的确定 注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时 主要考虑以下几个有关因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生产效益； （4）模具制造难度。 考虑该塑件四周是通孔，加工困难，故采用一模一腔模具结构。采用一模一 腔结构，可以保证产品的精度要求，冷却系统便于设置，同时冷却效果很好， 模具开模距离小。 型腔的分布：由于型腔的排布与浇注系统密切相关的，所以在模具设计时 应该综合加以考虑，型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均 等地 第三章 模具设计 15 分得所需要的足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀的充填每个型腔。但是模 具只有一个型腔不必考虑分布情况，型腔只要分布在模具结构的中心即可。 3.3 浇浇注系注系统统的的设计设计 注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔 体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质， 传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的 难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内 容之一。 对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则： 1. 了解塑料的成型性能。 2. 尽量避免或减少产生熔接痕 3. 有利于型腔中的气体排出 4. 防止型心的变形和嵌件的位移 5. 尽量采用较短的流程充填型腔 6. 流动距离比和流动面积比的校核 3.3.1 浇浇口的口的设计设计 由于该塑件外观要求一般，浇口位置和大小以不影响塑件的外观质量为前 提，同时，也应尽可能使模具结构更简单。根据对塑件的分析，并结合确定分 型 面位置，选择如图 3-2 所示的直浇口进料方式，进料位置设计在塑件顶部。直浇 口的直径尺寸可以根据不同塑料按塑件平均厚度查表确定。 图 3-2 直浇口 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 3.3.2 主流道主流道设计设计 主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在 同 第三章 模具设计 15 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。 根据相关资料，查得 LS200M-030MI 型塑料注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴 孔直径 d=4mm， 喷嘴前端球面半径 SR=10mm 根据模具主流道与喷嘴的关系得到：主流道进口球面半径 SR=SR+（1-2）mm=10mm+（1-2）mm,取 SR=12mm, 主流道进口端孔直径 D=d+0.5=4+0.5，取 D=4.5mm 将主流道设计成圆锥形，其斜度为 4，同时为了使熔料顺利进入分流道， 在主流道端设计 r=5mm 的圆弧过渡。主流道衬套采用可拆卸更换的浇口套，浇 口套的形状及尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套；为了能与塑料注射机的定 位圈相配合，采用外加定位环的方式，这样不仅减小了 浇口套的总体尺寸，还 避免了浇口套在使用中的磨损。见图 3-3 所示为浇口套的设计尺寸。 图 3-3 浇口套 3.3.3 分流道的分流道的设计设计 分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积，壁厚，形状的复杂程度，注射 速率，分流道长度等因素来确定。该模具是一模一腔，所以不需要分流道。 模具的浇注系统如图 3-4 所示 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 图 3-4 浇注系统 3.4 成型零件成型零件结结构构设计设计 模具的型腔、型芯采用整体式。整体式的型腔、型芯是直接加工在模板上 的，有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。该塑件尺寸适中，最大处也 只有 110mm, 型腔加工容易实现，可以采用整体式结构。 3.4.1 模具型腔壁厚的确定模具型腔壁厚的确定 采用经验数据法，直接查阅设计手册中的有关表格，得该型腔的推荐壁厚 为 42 52mm。 3.4.2 成型零件的尺寸成型零件的尺寸计计算算 该塑件的材料是一种收缩范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均 值法计算。查手册得 PP 的收缩率为 0.4%0.8 %,故平均收缩率为 0.6%。 根据塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取 =/3。 成型零件尺寸的计算如表 3.1 所示。 表 3.2 成型零件尺寸 塑件尺寸计算公式型腔/型芯工作尺寸 50-0.94 31 . 0 0 60.49 106-1.72 105.34+0.57 0型腔内形尺寸 114-1.72 0 4 3 )1( SCPM LSL 113.39+0.57 34+0.834.8-0.2 24+0.3124.38-0.1 42+0.9442.96-0.31 型芯外形尺寸 90+0.65 0 4 3 )1( Z Scpm LSl 91.02-0.22 第三章 模具设计 15 型腔深度尺寸100-1.68 Z SCPM HSH 0 4 3 )1(101.86+0.56 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 10+0.5810.5-0.19 型芯高度尺寸 82+1.68 0 4 3 )1 sCPm hSh 82.78-0.56 中心尺寸24+-0.31 2 )1 ( Z SCPM CSC 24.14 3.4.3 型腔的型腔的结结构构设计设计 此塑件为中型塑件并且结构复杂，因此为节约成本加工，采用整体式凹模， 型腔总体上是一圆桶形，设计成型腔板，由于该型腔面积较大，凹模受的压力 较大，设计时要考虑四个滑块的布置，弯导柱的布置，冷却水道的布置，型腔 的布局与尺寸。凹模仁上有型腔，冷却水道。 图 3-5 所示为型腔的布局。 A A A A 图 3-5 型腔的布局 3.4.4 模具型腔模板模具型腔模板总总体尺寸的确定体尺寸的确定 该模具型腔直径为 110,根据确定的型腔壁厚尺寸 30，综合以上数据，确定 型腔模板的总体尺寸为“133（B）250L30H”。 3.5 弯弯导导柱柱侧侧向抽芯机构向抽芯机构设计设计 当塑料制品侧壁带有通孔、凹槽、凸台时，塑料制品不能直接从模具内脱 第三章 模具设计 19 出，必须将成型侧孔、凹槽、及凸台的成型零件做成活动的，称为活动型芯。 完成活动型芯抽出和复位的机构叫作抽芯机构。本设计中灭火器壳的生产要求 是三十万件，是大批量生产，灭火器壳四周的通孔要设置侧向抽芯机构，故设 计的侧抽芯机构应首先考虑可靠耐磨，灵活方便。根据模具的结构形式、抽芯 部位的结构特点（抽芯距、抽芯成型面积等） ，综合分析比较后，采用弯导柱抽 芯和斜滑块抽芯都可以。但是本设计中制品四周侧壁上的四孔均为通孔，注塑 压力对其影响较小，故将弯导柱改为了弯导柱，起楔紧和滑块两个作用。 有侧抽芯机构的注射模，其可动零件多，动作复杂，因此，侧抽芯机构的 设计应以可靠、简单、灵活和高效为准。在一般情况下弯导柱固定在定模上， 但有时根据塑料制品的结构形状、分型面及浇注系统等各方面的要求，弯导柱 也有固定在动模上的。在本模具设计中，根据上述分析就采用将弯导柱固定在 定模上的方案。图 3-6 所示为本设计中的侧抽芯机构。 图 3-6 侧抽芯机构 3.5.1 结结构及工作原理构及工作原理 弯导柱抽芯机构由与模具开模方向成一定角度的弯导柱与滑块组成，并有 保证抽芯动作稳妥可靠的滑块定位装置和锁紧装置。 3.5.2 设计设计注意事注意事项项 （1）型芯尽可能设置在与分型面相垂直的动或定模内，利用开模或推出动 作抽出侧抽芯； （2）尽可能采用弯导柱在定模，滑块在动模的抽芯结构； （3）锁紧楔的楔角 应大于弯导柱倾角 ，通常大 23，否则，弯导柱无 法带动滑块； （4）滑块完成抽芯动作后，留在滑槽内的滑块长度不应小于滑块全长的 2/3； （5）应尽可能不使顶杆和活动型芯在分型面上的投影重合，防止滑块和顶 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 出机构复位时互相干涉； （6）滑块在定模上的情况下，为保证塑件留在动模上，开模前必须先抽出 侧向抽芯，因此，采用定居拉紧装置。 3.6 弯弯导导柱的尺寸柱的尺寸计计算算 3.6.1 弯弯导导柱柱倾倾斜角斜角 弯倾角的大小关系到弯导柱所承受的弯曲力和实际达到的抽拔力，也关系 到弯导柱的工作长度、抽芯距和开模行程，为保证一定的抽拔力及弯导柱的强 度，取 小于 25，一般 1225内选取。此模具取 为 12。 3.6.3 弯弯导导柱受弯曲力柱受弯曲力 F弯=F/COC 式中：弯导柱倾斜角； F弯弯导柱所受弯曲力， 经计算 F弯=4 3.6.4 抽芯距抽芯距 将型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑块所移动的距离 称为抽芯距。一般来说，抽芯距等于侧孔深度加 2mm3mm 的安全距离。 其计算公式为 S=Htan+（23） 式中：H弯导柱完成抽芯距所需开模行程，mm; 弯导柱倾斜角； S抽芯距，mm S=120tan12+(23)=28mm 3.6.5 弯弯导导柱直径柱直径 根据材料力学可以推导出弯导柱直径计算公式： d=(F弯L/0.1弯cos)1/3 式中：弯导柱倾斜角； F弯弯导柱所受弯曲力，N L弯导柱的有效工作长度，m d弯导柱直径，m 弯弯曲许用应力，对于碳钢可取 140MPa, 经计算 d=13mm 3.6.6 弯弯导导柱的柱的长长度度 弯导柱的有效工作长度 L 与抽芯距 S、弯导柱倾斜角 及滑块与分型面倾角 有关，通常 为零。所以 L=S/COS。此模具抽芯距为 28mm，所以弯导柱的有 效工作长度 L 为 29mm 弯导柱总长度还与导柱直径、固定板厚度有关。 由于弯导柱主要起驱动滑块作用，滑块的平稳性有导滑槽与滑块间的配合 第三章 模具设计 19 精度保证，因此，滑块与弯导柱间可采用间隙配合 H11/h11 或留 0.5mm1mm。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 20 3.7 侧侧滑滑块块的的设计设计 滑块分为整体式和组合式两种。组合式是将型芯安装在滑块上，这样可以 节省钢材，且加工方便。 侧滑块是弯导柱侧向分型抽芯机构中的一个重要零部件，它上面安装有侧 向型芯或侧向成型块，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都需要靠 它的运动精度保证。滑块的结构形状可以根据具体塑件和模具结构灵活设计， 它可以分为整体式和组合式两种。在滑块上直接制出侧向型芯或侧向型腔的结 构称为整体式，这种结构仅适于形状十分简单的侧向移动零件，尤其是适于对 开式瓣合模侧向分型，如绕线轮塑件的侧型腔滑块。在一般的设计中，把侧向 型芯或侧向成型块和滑块分开加工，然后再装配在一起，这就是所谓组合式结 构。在本设计中采用整体式形式。如图 7-3 所示。 A A A A 图 3-5 滑块 3.8 导导向机构的向机构的设计设计 导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。导向具 有如下功能。定位作用：模具闭合后，保证动定模或上下模位正确，保证型腔 的形状和尺寸精确。导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和 调整；导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭 合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏；承受一定的侧向压力：塑料熔体 在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱 承受了一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。 该塑件精度要求不算高，塑件形状对称，由于塑件四周是通孔，注射压力 对其影响较小，可采用常见的导柱导向定位结构，在动模板、推件板、定模板 间使用 4 根导柱，导柱的长度要确保推件板推出塑件后部脱落。 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； 第三章 模具设计 21 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。 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。 图 3-6 所示为导套导柱结构设计 0.8 0.8 0.8 图 3-6 导套导柱 导套结构和技术要求 1形式：导套前端应倒圆角。 2材料：可用导柱相同的材料。 3固定形式与配合精度：配合为 H7/m6 过渡配合镶入模板。 这里的灭火器壳模具设计中由于有侧抽芯，所以需要弯导柱同时还有弹簧。 弯导柱为圆柱形导柱上改制。 3.9 推出机构的推出机构的设计设计 在注射成型的每一次循环中，都必须使塑件由模具型腔中或型芯上托出， 模具中这种脱出塑件的机构称为推出机构，或称脱模机构。 在设计脱模机构时一般要综合考虑以下选用原则： 1. 尽可能让塑件留在动模，使脱模机构易于实现； 2. 不损坏塑件，不因脱模而使塑件质量不合格； 3. 塑件被顶出位置应尽量在塑件内侧，以免损伤塑件外观； 4. 脱模零件配合间隙合适，无溢料现象； 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 20 5. 脱模零件应有足够的强度和刚度； 第三章 模具设计 21 6. 脱模零件要工作可靠，运动灵活，制造容易，配换方便。 另外，为实现注塑生产的自动化，必要时不但塑件要实现自动坠落，还要 使浇注系统凝料能脱出并自动坠落。 根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分。 塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。由于该塑件属于壳体类制品， 故采用推板出结构。图 3-8 为推板结构。 根据分型面的选择及制件外形特点，采用推板推出制件。其优点有： 1.制件受力均匀，在推出时不产生变形。 2.制件表面质量不受影响。 3.无须设置复位杆，使模具结构简单。 图 3-8 推板 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 23 第四章 冷却系统的设计 在成型过程中，由于制件形状复杂，充模顺序不同等因素，使得注入模具 型腔内的塑料在固化时，不同位置的温度是不一样的，因此由于热交换产生应 力，这种应力会直接影响塑件的尺寸精度及外观，那么如何控制模具温度，使 型芯和型腔保持在与被成型制品质量相适应的规定温度范围内，最大限度地消 除或减小这种应力，改善塑料的物理性能，得到高质量的制品，是模具冷却系 统的一个重要环节。 模具冷却系统包括：冷却水道，模具温度控制器以及加热元件等。他们的 工作的目的不仅仅是为了使模具得到冷却，而且是要把在成型过程中，由于熔 融塑料带给模具的不断散发掉，使模具保持一定的恒温，以便控制流入模具型 腔塑料的冷却速度，既不能太快，也不能太慢(塑料冷却速度太快会影响填充， 太慢会因温度过高引起制品产生缺陷和使成型周期加长)。因此设计冷却系统是 非常重要的。 在设计冷却系统时，应从以下原则考虑： 1)在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道尽可能设置在靠近型 腔 （型芯）表面。 2)在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道应安排得尽量紧密。 3)冷却水道的直径应优先采用大于 8，并且各个水道的直径应尽量相同，避 免由于因水道直径不同而造成的冷却液流速不均。 4)对于中、大型模具，由于冷却水道很长，会造成较大的温度梯度变化，导致 在冷却水道末端（出口处）温度上升很高，从而影响冷却效果。一般对于中、 大型模具，可将冷却水道分成几个独立的回路来增大冷却液的流量，减少压力 损失，提高传热效率。 冷却水道的位置取决于制品的形状和不同的壁厚，原则上冷却水道应设置 在塑料向模具传导困难的地方，根据冷却系统的设计原则，冷却水道应为绕模 具所成型的制品，且尽量排列均匀一致。 该塑件为大批量生产，应尽量缩短成型周期，提高生产率，加上 PP 塑料为 结晶型塑料，成型时需要充分冷却，冷却要均匀。因此，该模具的凹模冷却是 在定模板上开设冷却水道，采用冷却水进行循环冷却型腔，而型芯的冷却则采 用内部加装隔板喷流冷却方式，其进出水孔开在动模板上，冷却水道的分布如 下图所示。本设计中冷却水道横穿镶件，采用加长水嘴链接，本结构中还设计 了 O 型环、密封圈和隔水板加强冷却。确定冷却水孔的直径时应注意，无论多 大的模具，水孔的直径不能大于 14mm，否则冷却水难以成为湍流状态，以致降 低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为 2mm 时，水孔直径 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 24 可取 8-10mm:；平均壁厚为 2-4mm 时，水孔直径可取 10-12mm；平均壁厚为 4- 6mm 时，水孔直径可取 10-14mm。本设计中取 14mm，图 4-1 所示为冷却回路。 图 4-1 冷却回路 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 24 第五章 模具的试模 试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修 正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先，在初次试模中我们 最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯 上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。 5.1 粘着模腔粘着模腔 制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯 一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其 主要原因是： （1） 注射压力过高，或者注射保压压力过高。 （2） 注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。 （3） 冷却时间过短，物料未能固化。 （4） 模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。 （5） 型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻 力。 5.2 粘着模芯粘着模芯 （1） 注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯 上有 加强筋槽的制品，情况更为明显。 （2） 冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。 （3） 模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。 （4） 机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。 （5） 可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。 5.3 粘着主流道粘着主流道 （1） 闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。 （2） 料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的 固化。 （3） 主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。 （4） 主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大 0.51 。 （5） 主流道拉料杆不能正常工作。 5.4 成型缺陷成型缺陷 当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷， 这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其 主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对 度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。 第五章 模具的试模 26 5.4.1 注射填