机械毕业设计（论文）-遥控器电池后盖注塑模具设计[抽芯]【全套图纸】 .pdf

本科毕业设计本科毕业设计(论文论文) 题目：遥控器电池后盖模具设计题目：遥控器电池后盖模具设计 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 5 月 i 遥控器电池后盖注塑模具设计遥控器电池后盖注塑模具设计 摘要摘要 本文详细介绍了遥控器电池后盖注塑模具的设计，共分十四节，主要包括： 塑件材料的分析与设计方案的论证；注塑机的选择；模具结构的设计；成型零件 的设计；导向机构的设计；脱模机构的设计；侧向分型与抽芯机构的设计等。 本次设计为一模两腔，塑件材料选用了丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（即 工程材料 abs） ，浇口形式选用了侧浇口，模具结构为直接分型推杆推出机 构。通过以下计算和设计是可行的，并可以应用到实际生产中。 本次设计主要是对一种塑料遥控器电池后盖进行模具设计。 本文先介绍了注 射模具国内外的发现状况及发展趋势，其次介绍了注射成型原理和工艺过程；根 据塑件要求选择合适的注塑机， 进而选择合适的浇注系统与冷却系统； 通过计算， 对导向机构、脱模机构和侧向分形与抽芯机构进行设计。 该模具的凸凹模均采用嵌入式的型腔和型芯，精度高，节省材料，改善了模 具加工的工艺性，降低了模具的生产成本。该模具采用单分型面设计，通过滑块 和斜导柱实现开合模动作，模具运动平稳可靠。塑件能顺利脱模，该模具总体结 构设计合理，模具的制造成本低。成型的壳体塑件质量合格稳定，使塑件质量符 合设计和使用要求。 关键词：关键词：遥控器电池后盖；注塑模具；侧抽芯机构；导向机构；脱模机构 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii the design of the telecontroller injection mold abstract this paper introduced the design of telecontroller,and consisted 14 parts.mainly include analysis of plastic material and argumentation of design project; selecting injection machine; devising mold structure;devising molding parts; devising oriented framework; devising stripping framework; devising side parting and pulling framework. the mold is consisted of two cavities. the plastic material select acrylonitrile butadiene- styrene copolymer (i.e.engineering material abs). the sprue form choose a side gate, die structure for direct classification- - push rod pushing mechanism.by the following calculation and design is feasible, and can be applied to practical production. the design is mainly remote control battery cover of a plastic mold design. this paper first describes the situation and development trend of the injection mold found at home and abroad, followed by injection molding principle and process; plastic parts require the injection molding machine, and then select the appropriate gating system and cooling system;, oriented agencies, stripping agencies and lateral fractal design core- pulling mechanism. the mold punch and die are embedded in the cavity and core, high precision, material savings, improved mold process, reducing the cost of production of the mold. the mold with a single parting surface design, mold opening and closing action slider and bevel pillar, the mold movement is smooth and reliable. plastic parts smooth stripping overall structure of the mold design, mold manufacturing costs low. the molding of the plastic parts of the housing of acceptable quality and stability, so that the quality of plastic parts comply with the design and use requirements. key words: telecontroller; injection mold; devising side parting; devising oriented framework; pulling framework 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 1.3 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 塑件材料分析与方案论塑件材料分析与方案论证证 4 2.1 塑件材料的选择及其结构分析 4 2.2abs 的注射成型工艺 4 2.3 塑件收缩率与模具尺寸的关系 6 2.4 方案论证 7 3 注注射机射机的的选择选择 11 3.1 确定零件的体积 11 3.2 选择注射机及注射机的主要参数 11 3.2.1 注射机的类型 . 11 3.2.2 注射机的主要技术参数 . 12 3.2.3 注塑机的校核 . 13 4 模具模具结构结构设计设计 15 4.1 浇注系统 15 4.1.1 浇注系统的作用 . 15 4.1.2 浇注系统布置 . 15 4.2 浇注系统设计 15 4.2.1 浇口套的设计： . 15 4.2.2 冷料井设计 . 17 4.2.3 分流道的设计 . 18 4.3 浇口设计 18 4.3.1 浇口的类型 . 19 4.3.2 浇口的位置 . 19 5 成成型型零零件设计件设计 20 5.1 分型面的设计 20 5.2 成型零件应具备的性能 21 5.3 成型零件的结构设计 21 5.3.1 凹模（型腔）结构设计 . 21 5.3.2 型芯的结构设计 . 21 v 5.4 成型零件工作尺寸计算 22 5.4.1 影响塑件尺寸和精度的因素 . 22 5.4.2 成型零件工作尺寸的计算 . 23 5.4.3 成形型腔壁厚的计算 . 25 6 导向机构的设计导向机构的设计 . 27 6.1 导向机构的作用 27 6.2 导柱导向机构 27 6.2.1 导向机构的总体设计 . 27 6.2.2 导柱的设计 . 28 6.2.3 导套的设计 . 28 7 脱模机构的设计脱模机构的设计 . 30 7.1 脱模机构的结构组成 30 7.1.1 脱模机构的设计原则 . 30 7.1.2 脱模机构的结构 . 30 7.1.3 脱模机构的分类 . 30 7.2 脱模力的计算 31 7.3 简单脱模机构 31 7.3.1 顶杆脱模机构的设计要点 . 31 7.3.2 顶杆的形状 . 32 7.3.3 顶杆强度的计算 . 32 7.4 复位装置 33 8 侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构的设计 34 8.1 侧向分型与抽芯机构的分类 34 8.2 斜滑块侧向分型与抽芯机构 34 8.2.1 斜滑块侧向分型与抽芯机构设计要点 . 34 8.3 斜导柱的计算 35 8.3.1 抽拔力的计算 . 35 8.3.2 抽芯距的计算 . 35 8.4 斜滑块的设计 36 8.5 开模结构设计 37 9 排气系统的设计排气系统的设计 . 38 10 温度调节系统的设计温度调节系统的设计 39 10.1 温度调节系统的作用 39 10.1.1 温度调节系统的要求 . 39 vi 10.1.2 温度调节系统对塑件质量的影响 . 39 10.2 冷却系统的机构 40 10.2.1 模具冷却系统的设计原则 . 40 10.2.2 模具冷却系统的结构 . 41 11 塑料模具用钢塑料模具用钢 42 11.1 注塑模材料应具备的要求 42 11.2 模具材料选用的一般原则 42 11.3 本模具所选钢材及热处理 42 12 模具工作过程模具工作过程 44 13 模具的可行性分析模具的可行性分析 44 13.1 本模具的特点 45 13.2 市场效益及经济效益分析 45 14 总结总结 46 参考文献参考文献 . 47 致谢致谢 48 毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明 49 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明 . 50 附录附录 51 1 绪论 1 1 绪论绪论 1.1 题目题目背景背景 塑料注射模具是成型塑料制件的一种重要工艺装备， 在塑料制品的生产中起 着关键的作用。塑料模具工业从起步到现在，历经半个世纪，有了很大发展，模 具水平有了较大提高。在成型工艺方面，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，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂家 在 2934 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家 还使用了 c- mold 气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为 用户提供气辅成型设备及技术。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/engineer、 美国 cv 公司的 cads5、 美国 delta cam 公司的 cads5、 美国 delta cam 公司的 doct5、日本 hzs 公司的 crade、以色列公司的 cimatron、美国 ac- tech 等1。 整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是质量、技术和能力等方面都 有了很大的进步， 但与国民经济发展的需求、 世界先进水平相比， 差距任然很大。 一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供 不应求的同时，一些低挡塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含 量不太高的中高档塑料模具也有供过于求的趋势。 1.2 题目题目国内外相国内外相关关研究情况研究情况 加入 wto，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会，由 于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外价格 的 1513。加入 wto 后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模 具的出口量则加大;在高精模具方面，加入 wto 前本来就主要依靠进口，加入 wto 后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来 中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起 到了推动作。 虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加绝对量仍是进口大于出 口，至使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在 2006 年已得到改善，逆差略有减 毕业设计（论文） 2 少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是 汽车产业的高速发展带来了对模具的旺盛需求，有些高档模具国内实在生产不 了，只好进口；但确实也有一些模具国内可以生产，也可以进口。这与中国现行 的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机 电产品一样，出口退税率只有 13，而未达 174。 从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精 密、复杂、寿命高的模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料 工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继 续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持 20左右的水平。 近年来，港资、台资、外资在中国大陆发展迅速，这些企业中大量自产自用 塑料模具无确切的统计资料，因此未能进入上述统计之中。在科技发展中，人是 第一要素，因此我们特别注意人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的 模具人才，搞好技术创新， ，提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多媒体 与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动 态联盟与系统集成。我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实 实在在的新时代即将到来。 1.3 中国与国外先进技术的差距中国与国外先进技术的差距 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） 。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 塑料模具发展走势塑料模具发展走势 塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展， 因此对模具的要求也越 来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工 都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，下列几方面发 展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。 （1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 （2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到 发展。 毕业设计（论文） 3 （3 为各种快速经济模具， 特别是与快速成型技术相结合的 rp/rt 技术将得 到快速发展。 （4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化、网络化方向发展。 （5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发 展和推广应用。 （6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一 些特殊的和更为先进的加工方法。 （7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也 会不断得到发展。 （8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。 （9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有 所发展。 （10）模具标准化程度将不断提高。 （11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天， “绿色模具”的概念已逐 渐被提到议事日程上来。即，今后的模具，从结构设计、原材料选用、制造工艺 及模具修复和报废，以及模具的回收利用等方面，都将越来越考虑其节约资源、 重复使用、利于环保，以及可持续发展这一趋向 2 塑件材料分析与方案论证 4 2 塑件材料分析与方案论证塑件材料分析与方案论证 2.1 塑件材料的塑件材料的选择及其结构选择及其结构分析分析 塑件（遥控器电池后盖）模型图： 图 2.1 塑件图 （1）塑件材料的塑件材料的选择选择 选用 abs（即丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物） 色调：浅象牙色不透明 生产批量：大批量。 （2）塑件的塑件的结构结构与与工艺工艺性分析性分析 a.结构分析 塑件为插座类零件，应有一定的结构强度，由于需要与另外的塑件相互配合 以及在中间安装导电部分，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为插座 类零件，因此对表面粗糙度要求不高。 b.工艺性分析 精度等级：采用 4 级低精度 2.2abs 的注的注射成射成型型工艺工艺 毕业设计（论文） 5 （1）注射成型工艺过程 预烘装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模 塑件送下工序清理模具、涂脱模剂合模注射 （2）abs 的注射成型工艺参数6 a.注射机：螺杆式 b.螺杆转速（r/min） ：3060（选 30） c.预热和干燥：温度（） 8085 时间 (h) 23 d.密度（g/cm）:1.021.08 e.材料收缩率（%） ：0.30.6（选 0.5%） f.料筒温度（） ：前段 200210 中段 210230 后段 180200 g.喷嘴温度（） ：180190 h.模具温度（） ：5070 i.注射压力（mpa） ：7090 j.成形时间（s） ： 注射时间 35 保压时间 1530 冷却时间 1530 总周期 4070 k.后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度（） 70 时间（h） 24 l.保压力（mpa） ：5070 （3）abs 性能分析 a.使用性能： 综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降；抗 拉强度可达 3550mpa，收缩率在 0.4%0.8%之间。 耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。 水、无机盐、碱、酸对 abs 几乎无影响。 尺寸稳定，易于成型和机械加工，且着色性良好，可得到色彩鲜艳的各色 制品。 abs 的另一重要特点是其表面可以电镀、喷漆、印刷、真空镀膜和绘画， 使其美观好看。7 毕业设计（论文） 6 b.成型性能： 无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应 按品种确定成型方法及成型条件。 吸湿性强，含水量应小于 0.3，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应 要求长时间预热干燥。 流动性中等，溢边料 0.04mm 左右（流动性比聚苯乙烯、as 差，但比聚 碳酸酯、聚氯乙烯好） 。 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击 型树脂，料温更宜取高） 。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为 250 左右比聚苯乙烯易分解） ，对要求精度较高的塑件，模温宜取 5060， 要求光泽及耐热型料宜取 6080；注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用 柱塞式注塑机时料温为 180230，注射压力为 130150mpa，螺杆式注塑机 则取 160220，70100mpa 为宜。 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具 设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑 件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失） 。 abs在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取 1以上。 在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。 c.abs 的主要用途 abs 具有优良的综合性能，因此应用十分广泛，它可以制作多种机械零件， 如齿轮、轴承、泵叶轮、把手、汽车零件等，还在家用电器方面得到了非常广泛 的应用，如电视机、收音机、录音机、电冰箱、洗衣机等的壳体，以及电镀旋钮， 电话机壳体、听筒、孔盘等。abs 还可制作汽车上的挡泥板、扶手、热空气调 节导管、加热器等；它还可以用来制作文体用品，玩具、乐器、邮箱、食品包装 容器、家具、喷雾器等。7 （4）abs 成型塑件的主要缺陷及消除措施： 主要缺陷：缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温 度为 70左右热变形温度约为 93） 、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变 脆） 。 消除措施：加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预 热温度。 2.3 塑件收缩率与模具尺寸的关系塑件收缩率与模具尺寸的关系 注塑件脱模后的尺寸要比模具零件的相应尺寸小。 这是由于注塑成型过程中 毕业设计（论文） 7 熔融塑料产生收缩造成的。 成型塑件的收缩率是一个与多种因素有关的量。 通常， 塑料的收缩率是有生产厂家按照某一实验标准给定的成型工艺， 经过实验后给出 一个取值范围。实际过程中的成型工艺不可能完全与实验条件相同，因此，对具 体的塑件，要根据其成型工艺选择收缩率范围内适当的值，一般是取塑件收缩率 的平均值。 在选择塑件收缩率值时要注意，厚壁塑件（壁厚在 3mm 以上）按给定收缩 率范围的上限取值，而薄壁塑件（壁厚在 1mm 以下）按给定收缩绿范围的下限 取值。 成型收缩率与模具和塑件尺寸有下述关系式 %100 - = m p m s ss k （2.1） 式中，k 为成型收缩率；ms 为模具尺寸（mm） ； p s 为塑件尺寸（mm） 。 （1） 成型塑件尺寸及精度 成型塑件尺寸包括型腔尺寸、型芯尺寸，以及中心距尺寸。成型塑件的尺寸 不仅与塑件尺寸和公差有关，而且还与塑料收缩率和收缩误差、模具磨磨损量和 模具制造精度有关。在计算成型塑件尺寸时，还必须注意以下几点。 a.塑件在成型过程中，分型面处会产生飞边，飞边的产生会影响塑件的高度 尺寸，因而在计算模具成型塑件深度尺寸时，要减去飞边的厚度。 b.在计算塑件是收缩时，一般是取平均值收缩率进行计算。如果塑件实际收 缩率为收缩率范围的上限或下限值，则为了防止收缩超差，可预先按下列关系进 行验算： 对正公差尺寸 )( minmax kkd-dd）（ （2.2） 对负公差尺寸 )( minmax kkd-dd）（ （2.3） 对正负公差尺寸 )( minmax kkd-dl）（ （2.4） 式中，为塑件公差（mm） ； 为模具制造公差（mm） ，一般取（1/61/4） ； d 为成型轴类零件的模具型腔尺寸（mm） ；d 为成型孔类零件的模具型芯尺寸 （mm） ；l 为模具中心距尺寸（mm） ；max为塑件收缩率上限值；min为塑件收 缩率下限值。 当塑件有较大的金属轴或金属套嵌件时， 其成型尺寸计算应从外形尺寸减去 金属轴或金属嵌件尺寸后再乘以收缩率。 2.4 方案论方案论证证 方案一：采用强制脱模，其浇口套和浇口设在定模固定板上。 方案二：采用弹簧抽芯，型芯将由大小不同的三对镶块组成，由镶块组成的 毕业设计（论文） 8 型芯结构内部是空心的，空心部分加一顶杆。在锁模力解除后，顶杆抽出，在弹 簧力的作用下，型芯镶块向里运动，从而实现脱模。 方案三：采用一模两腔结构，其浇口设置在动模板上，用推杆实现脱模，且 效率高。 方案一采用强制脱模，虽然模具设计结构比较，但是塑件容易产生变形或者 破坏。方案二采用弹簧抽芯机构，由于弹簧存在一定的拧紧力，使镶块中间的顶 杆运动受阻。方案三采用一模两腔结构，效率高。采用点浇口。 毕业设计（论文） 9 图 2.3 模具二维装配图 8.定模座板 2.垫块 3.动模紧固螺钉 4.动模垫板 5.型芯固定板 6.型腔固定板 7.定模座板 8. 定模紧固螺钉 9.定位圈 10.浇口套 11.型腔镶块 12.塑件 13.定位圈固定螺钉 14.斜导柱 1 15.侧抽芯 1 16.斜楔 1 定位销 17.斜楔 1 紧固螺钉 18.滑块 1 19.型芯镶块 20. 拉料杆 21.推 件杆 22.推杆固定板 23.推杆螺钉 24.推杆垫板 25.回程杆 26.回程杆弹簧 27.支撑钉 28.型 腔固定板 29.导柱 30.滑块 2 31.定模定位销 32.导套 33.侧抽芯 2 34.压板 35.压板螺钉 36. 毕业设计（论文） 10 斜导柱 2 37.动模定位销 3 注塑机的选择 11 3 注塑机的选择注塑机的选择 3.1 确确定定零零件的件的体积体积 a. 零零件的件的基基本本参参数数 一模两腔, 1 l=118mm ， 2 l=32mm， 1 h=11mm b. 零零件的件的体积体积 由 pro/e 软件计算出塑件体积： 零 v =8.49cm c. 损失损失的的体积体积 考虑飞边及流道损失，选取浇口及流道损失 浇 v =3cm v= = 零 v + 浇 v =8.49+3=11.49cm d. 塑件的总塑件的总体积体积 因塑料的体积与压缩率有关，故所需体积为： 斜 v = 压 kv=211.49=22.98cm。在加工过程中考虑到塑料的利用率, 取利用系数 k=0.8。故注射成型机最大注射量 v0应大于或等于 斜 v/ k 及 v0 斜 v/ k=22.98/0.8=28.752cm 3.2 选择选择注注射机及射机及注注射机射机的主要的主要参参数数 3.2.1 注注射机射机的的类类型型 不同的注射成型方法， 对注射机的要求及装配位置是不同的。 用于注射成型 的设备有： 通用注射机、 热固性塑料注射机、 特种注射成型工艺用注射机等类别。 通用注射机主要用于热塑性塑料注射成型，是一类应用很广泛是的注塑机。 在这种注塑机上加上特定的辅助设施，可以用于热流道注射成型、气体辅助注射 成型、多级注射成型等。 热固性塑料注射机用于热固性塑料注射成型， 在其上面添加流道的温度调节 与控制系统，或在锁模机构上加上二次合模系统，可用于热固性塑料冷流道注射 成型或热固性塑料压铸成型。 特种注射机有很多，如动力熔融注射机、排气注射机、结构发泡注射机、 bmc 注射机、液态注射机、反应注射机等，它们主要用于不同的特种注射成型 工艺13。 就本课题而言，主要用的是通用注射机。通用注射机按分类方式不同，有多 种形式： a. 按按注注射机射机的注的注射射方方向和向和模具的模具的开合开合方方向向，可可分分为三类。为三类。 (1) 卧式卧式注注射机射机 这种注射机成型物料的注射方向与合模机构开合方向均 沿水平方向。其特点是重心低、稳定，加热、操作及维修均很方便，塑件推出后 可自行脱落，便于实现自动化生产。其缺点是模具安装较麻烦，嵌件放入模具有 倾斜和脱落的可能，机床占地面积较大。目前，大、中型注射机一般采用这种形 毕业设计（论文） 12 式。 (2) 立式注射机立式注射机 成型物料的注射方向与合模机构开合方向均垂直于地面。 其主要有点是占地面积小，安装和拆卸模具方便，安装嵌件较容易。缺点是重心 高、不稳定，加料较困难，推出的塑件要人工取出，不易实现自动化生产。这种 机型一般为小型的，最大注射量在 60g 以下。 (3) 角式注射机角式注射机 成型物料的注射方向与合模机构开合方向相互垂直，又成 为直角式注射机。目前国内使用最多的角式注射机采用沿水平方向开合模，沿垂 直方向注射。其主要优点是结构简单，便于自制。主要缺点是不能准确可靠地控 制注射压力、保压压力和锁模力，模具受冲击和震动较大。 b. 按注射装置分类，可分为三类。按注射装置分类，可分为三类。 (1) 螺杆式螺杆式 以同一螺杆来实现成型物料的塑化和注射。它能使成型物料的 混炼塑化均匀，无材料滞留，结构简单，但压力损失较大，是当前使用较广泛的 机 型。 (2) 柱塞式柱塞式 以加热料筒、分流梳和柱塞来实现成型物料的塑化和注射。它 构造简单，适合于小型塑件的成型，但材料滞留严重，压力损失大。 (3) 螺杆预塑化型螺杆预塑化型 这是双料筒形式，螺杆、料筒进行塑化，柱塞、料筒进 行注射。它能使塑化均匀，计量准确，适合与精密成型。但其结构复杂，材料滞 留大。 c. 按锁模装置分类，可分为两类按锁模装置分类，可分为两类 (1) 直压式直压式 以液压缸直接锁模。这种形式调整、保压都较容易，但能量消 耗大。 (2) 肘拐式肘拐式 以连杆机构实现锁模，常与液压缸一起组合使用。它可以实现 高速合模，锁模可靠，产品不易实现飞边，但调整复杂，需要经常保养14。 综上所述，根据注射容积、注射压力、锁模力初选注射机型号为 xs- zs- 22。 3.2.2 注射机的主要技术参数注射机的主要技术参数 注塑机的主要技术参数如表 3.1所示 毕业设计（论文） 13 表 3.1 注塑机的主要技术参数 工程注射量/ mm3 30 螺杆直径 / mm 25 注射压力/mpa 117 锁模力/kn 250 最大成型面积/ mm2 90 模板最大行程/ mm 160 模具最大厚度/mm 180 模具最小厚度/mm 60 模板尺寸 ab/mm 250280 拉杆空间 a 或 ab/mm 235 定位圈尺寸/mm 115 顶出形式/mm 两侧顶出中心距 70 生产厂家 上海塑机厂 喷嘴圆弧半径/mm 12 喷嘴孔径/mm 4 3.2.3 注塑机的校核注塑机的校核 a. 最大注塑量效核最大注塑量效核 材料的利用率为 56/85=0.66，符合注塑机利用率在 0.30.80 的要求。 b. 注射压力的效核注射压力的效核 所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注 射压力，abs 塑件的注塑压力一般要求为 50100mpa，所以该注塑机的注塑压 力符合条件。 c. 模力效核模力效核 选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不 然模具分型面要分开而会产生溢料。 注射时产生的型腔压力对柱塞式注射机因注 射压力损失较大，所以型腔压力约为注射压力的 70%40%；而有预塑装置的注 射机及螺杆式注射机压力损失较小，所以型腔压力较大。另外对不同流动性的塑 料，喷嘴和模具结构形式。其压力损失也不一样。一般熔料经喷嘴时其注射压力 达 6080n/mm2, 经浇注系统入型腔时则型腔压力一般约为 2550n/mm2 15。 锁模力和成形面积的关系有下式确定：p 锁p 腔a/1000 式中 锁 p 锁模力（kn） ； p 腔型腔压力，一般去 4050n/mm 2; a 浇道、进料口和塑件的投影面积（厘米） 。 毕业设计（论文） 14 取p 腔= 45kn/ mm 2 所以注塑机的锁模力符合要求。 d. 模具厚度校核模具厚度校核 初定模具厚度为 176mm，在该注塑机要求的厚度范围 (60180mm)之内。 e. 模具安装尺寸校核模具安装尺寸校核 模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采 用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法） ，模具动定模板上的螺孔及其间距， 必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用 此法） ，只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用 压板固定。 f. 开模行程的效核开模行程的效核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大 开模行程。其开模行程按下式效核: 式中 s 为注塑机的最大行程，mm； h1 为塑件的脱模距离, mm; h2 为包括流道在内的塑件高度, mm 所以上式成立，即该注塑机的开模行程符合要求。 由以上对各参数的校核可知该注塑机符合要求。 )105( 21 +hhs (3.2) n a pk250kn925.20 1000 5 . 46 45 1000 = 腔 4 模具结构的设计 15 4 模具结构的设计模具结构的设计 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。 4.1.2 浇浇注系注系统统布布置置 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、分流道和冷料井以及结构设计。 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。在立式或卧式注射机用模 具中，主流道垂直与分型面。 其设计要点如下： 毕业设计（论文） 16 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 。 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16。 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： （a） （b） （c） 1主流道衬套 2定模板 3定位圈 图 4.1 主流道衬套的结构形式 毕业设计（论文） 17 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。 则 取 d=10mm。 喷嘴孔径为 4mm，喷嘴球面半径为 12mm 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 4.2.2 冷料井设计冷料井设计 4 89.366 8.7 3.14 1.5 dmm = （4.1） k v d p = 4 图 4.2 浇口套二维图 图 4.3 浇口套三维图 图 4.3 定位圈二维图 图 4.4 定位圈三维图 毕业设计（论文） 18 冷料井的位置在正对主浇道的动模上，一般处于分流道的末端，它的作用是 将物料前端的“冷料”收集起来，防止“冷料”进入型腔而影响塑件的质量。开模时 冷料井能起到将主流道的冷凝料拉出的作用， 冷料井的直径比应比主流道的大端 直径稍微大一些。 冷料井的形式有带 z 形拉料勾的冷料井； 带球头形拉料的冷料 井；倒锥形冷料井等。17 本方案采用的是带 z 形拉料杆。 拉料杆的二维结构和三维结构如下图 4.5 和图 4.6 所示 4.2.3 分流道的设计分流道的设计 分流道是指主流道与浇口之间的通道。其作用是使熔融材料过渡和转向。在 単型腔模具中可不设置分流道，在多型腔模具中均设置分流道，且常由一级分流 道和二级分流道共同完成。要求满足熔融料流压力损失小，容积最小。 分流道截面形状有圆形、梯形、u 形、半圆形及巨型等。为减小分流道内的 压力损失，希望分流道截面面积要大，为减少散热，又希望分流道表面积要小。 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17。 对于壁厚小于 mm，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 5g） ； l 为- 分流道的长度，mm（约为 90） ； 所以 d3mm。 4.3 浇口浇口设计设计 4 1 2 1 2564 . 0 lwd = 图 4.5 拉料杆二维图 图 4.6 拉料杆三维图 (4.2) 毕业设计（论文） 19 4.3.1 浇口的类型浇口的类型 a. 直接浇口直接浇口 熔融塑料直接从主流道进入模具型腔； b. 侧浇口侧浇口 开设在型腔的侧面，与型腔和分流到相连，其横截面形状一 般为矩形； c. 搭接式浇口搭接式浇口 d. 扇形浇口扇形浇口 e. 带有调整片的浇口带有调整片的浇口 f. 盘壮浇口盘壮浇口 g. 环壮浇口环壮浇口 h. 膜片浇口膜片浇口 i. 点浇口点浇口 j. 潜伏式浇潜伏式浇 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动模型板上， 采用半圆形流道， 且浇口采用侧浇口。 本模具采用的侧浇口，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。 侧浇口的缺点是产品表面有浇口瑕疵，须切断浇道。 4.3.2 浇口的位置浇口的位置 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18。 5 成型零件设计 20 5 成型零件设计成型零件设计 注射模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔，成型零件主要包括 凹模、凸模、型芯、镶拼件，各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料 熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸、和表面。在开模和 脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注射周期，成型零件 的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零 件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高雅容器，它的强度和刚度必须在 容许值之内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具 工作寿命的主要因素。 5.1 分型分型面面的设计的设计 模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面成为分型面。 分型面的设计 在注射模的设计中占有相当重要的位置， 分型面的设计合理与否直接影响到塑件 的质量；模具的整体机构；工艺操作的困难程度及模具的制造成本。常见的取出 区间的主分型面，与开模方向垂直。也有采用与开模方向一致的侧向主分型面。 分型面大都是平面，也有曲面或台阶面。 分型面的选择原则： a. 分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，只有这样才能使塑件从模具中 顺利地脱模，这是最根本的一条原则。 b. 分型面的选择应考虑有利于塑件的脱模，一般模具的脱模机构通常设置 在动模一侧，模具开模后塑件应停留在动模一边，以便塑件顺利脱模。 c. 分型面的选择要保证塑件的进度要求，塑件光画的表面不应设计分型 面，以避免影响外观质量；塑件中要求同轴度的部分要放在分型面的同一侧，以 保证塑件同轴度的要求。 d. 分型面的选择还应考虑模具的侧向抽拔距，由于模具侧向分型是由机械 分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面时应将抽芯和分型距离长 的方向置于开模的方向，将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。 e. 分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动末端， 以便于模具型腔内气体的排出。 f. 选择分型面时应使模具零件易于加工，减小机加工的难度，要使模具加 工工艺最简单。 鉴于以上要求，本模具的分型面设在动定模的结合面处，此处为塑件截面尺 毕业设计（论文） 21 寸最大的部位，是该塑件分型面的一个好的选择19。 5.2 成型零件应具备的性能成型零件应具备的性能 由于成型零件的质量直接影响到塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接 触，所以必须具备一下性能： a. 具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温和高压。 b. 具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。 c. 具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能。 d. 零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小。 e. 成型部位须有足够的位置精度和尺寸精度。 5.3 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 5.3.1 凹凹模模（型腔型腔）结构）结构设计设计 凹模也称为型腔，是成型塑件表面形状的模具零部件。按结构不同可分为五 种： a. 整整体式