机械毕业设计（论文）-塑料搓衣板注塑模具设计（全套图纸）.pdf

i 嘉兴学院 毕业设计论文 论文名称： 搓衣板注塑模具设计论文 学生姓名 学 号 所在学院 专 业 班 级 指导教师 起讫时间： 年 月 日 年 月 日 ii 摘 要 本设计是对给定的材料为 pp 大尺寸，一般精度的搓衣板进行模具设计。在综 合考虑了经济性、零件的成型工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行成型工 艺分析与计算的。文中还对注塑模具成型零件和其他相关零件的选择原则及选择方 法进行了说明。期间要参考大量与注塑模相关的资料和翻阅各种手册，并通过计算 以确定模具结构及尺寸，通过不断的计算与修改，并在指导老师的悉心关怀和耐心 指导下进行不间断的反复修改，最终确定画出了装配图和零件图。 确定搓衣板的设计方案，即该模具采用一模两腔、的设计方案。然后针对该方 案进行了重点论述，主要包括塑件及其注塑模的设计过程、注塑模主要零部件的设 计要点等。 关键词：关键词：注塑模具设计；模具结构 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 iii pp tract this design is for a given material for pp small size, the general accuracy of the charger shell plastic parts for mould design. in consideration of the economy, parts of the molding technology and complexity, and many other factors in the molding process on the basis of the analysis and calculation. it also of injection mold shaping parts, and other related parts to illustrate the selection principle and selection method. during to refer to a lot of useful information related to injection mold and leaf through all kinds of manual, and through the calculation to determine the mould structure and size, through continuous calculation and modification, and in guiding the teachers careful care under the guidance and patience to constantly modify again and again, finally sure to draw the assembly drawing and part drawing. make sure the design of the charger shell, namely the mould with one module and two cavities, side core- pulling design scheme. then focuses on the solution, this paper iv mainly includes the side core- pulling of plastic parts and injection mold design process, key points of injection mold design of main components. key words: car buckle hand base; injection mold design; the mould structure; side core- pulling 目录目录 摘 要 i pptract . ii 1 概述. 1 1.1 课题来源 1 1.2 课题的研究目的 . 1 2 塑件结构工艺性分析. 2 2.1 塑件造型 . 2 2.2 塑件分析 3 2.2.1.塑件设计要求 . 3 2.2.2 塑件结构分析 . 3 2.2.3 脱模斜度 . 4 2.3 塑件原材料分析 .4 2.3.1 pp 材料特性 . 4 v 2.3.2 pp 塑料主要用途 . 5 2.3.3 塑料材料成型性能 . 5 2.3.4 pp 成型温度条件： . 6 2.3.5. 塑件的公差与表面质量 6 3 拟定注塑模具结构. 7 3.1 分型面的确定 . 7 3.2.型腔数目的确定 8 3.3 拟选注射机型号 . 9 3.3.1 注射量的计算 . 9 3.3.2 选择注射机 . 10 3.4 注射机相关参数的校核 . 11 34.0 注射量的校核 .11 3.4.1 注射压力校核 11 3.4.2 锁模力的校核锁模力的校核 113.4.3 注射模的安装尺寸的校核 14 4 浇注系统的设计 14 4.1 主流道设计 14 4.2 分流道设计 15 4.3 浇口的设计 16 4.4 浇注系统的平衡 . 17 5 推出机构设计. 17 5.1 推出结构的原则 17 5.2 脱模力的计算 18 6 侧向分型与抽芯机构设计. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.1 滑块侧抽机构的设计 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.2 楔紧块的设计 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.温度调节系统的设计 20 8 合模导向机构设计. 21 8.1 导柱的设计 22 vi 8.2 导套的设计 22 9 结构零部件的设计. 23 9.1 成型零件的结构设计及计算 24 9.2 动定模板的长、宽尺寸的确定 . 26 9.3 动模（a）板和定模（b）板厚度的确定 26 9.4 侧抽机构尺寸的确定 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 9.5 模具厚度尺寸的选定 . 27 10 注射机工艺参数的校核. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 10.1 注射量应用范围及其选用 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 10.2 注射压力校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 10.3 锁模力的校核 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 10.4 注射模安装尺寸的校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 11 零件工艺路线. 28 12 总 结. 30 12.1 塑件三维造型及工程图绘制总结 31 12.2 模具设计总结 . 31 致谢. 32 参考文献. 33 1 1 概述 1.1 课题来源 模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又 是高新技术产业的重要领域。而对于塑件成型而言，塑料模具占有相当大的一部 分，塑件的生产如手机外壳、电视机外壳，汽车齿轮的壳罩，电冰箱等的一些部件 的成型模具等等，这些模具的制造都体现了塑料模具的制造水平。 在如今的发达时代里，塑料产品无处不在。已进入千家万户、时刻不离身的 工具。在市场上各种款式各类的搓衣板塑料产品 。那么搓衣板塑料产品设计便是 我们模具行业需要去研究与创新改进的地方、塑料件的成型有很多缺点。那么，本 次的设计任务就是对搓衣板塑料产品进行成型分析、研究成型塑料件的缺点、并通 过软件对塑件进行分析以达到对塑料模的进一步的改造，进一步的创新与设计，才 能满足于现阶段广大人民的使用要求。在这样的背景下，在老师的要求下，本设计 选用了搓衣板注塑模具设计进行毕业设计。 1.2 课题的研究目的 为了对所学知识的运用和巩固，本设计进行了搓衣板塑件模具设计。搓衣板塑 料产品是个薄壁型芯型腔塑件，壁厚较为均匀。从造型方面分析，其侧凹部分是尺 寸较小且简单的零件，所以三维造型有比较简单；从产品成形方面分析，它在成形 时造成填充不足，塑件变形等缺陷，从成型流道方面，本次设计采用冷流道浇注系 统。从产品侧凹部分分析，产品要采用滑块结构来抽芯，针对以上问题，本课题将 依据塑料成型工艺性特点，基于 ug、cad 等软件完成塑件的三维建模。对塑件结构 的设计和模具结构进行优化改造。同时也利用毕业设计的机会，使自己更全面的了 解塑料及其主要功能，认识模塑成型工艺方法、塑料模具典型结构、塑料模具加工 方法与手段，熟悉模具结构知识，模具制作工艺及注塑工艺，以及采用计算机绘图 软件辅助完成课题造型设计等，并锻炼自己独立完成模具设计的能力。 2 2 塑件结构工艺性分析 2.1 塑件造型 搓衣板形状见图 1.1 所示，整体尺寸可见与图 1.2。 运用 ug 软件进行塑件造型的绘制如图 1.1： 图 1.1 搓衣板塑件 3d 模型 cad 零件图二维图如图 1.2 所示： 3 图 1.2 搓衣板二维工程图 2.2 塑件分析 2.2.1.塑件设计要求 最大的尺寸500x 150 x 22.10m，属于外部配件，表面精度要求不高，尺寸精度要 求不高。该塑件尺寸偏大且要求无凹痕。采用点浇口流道型腔注射模可以保证其表面精 度。从工件本身尺寸来看，属较大中型零件，可采用顶杆结构来完成产品的成型及最后的 顶出脱模。根据产品产量要求考量，产品要求一模出两件，顶部结构特殊无法用侧流道， 所以直接采用直流道大浇口或点胶口。因此本次毕业设计主要是针对以上问题进行模具设 计，以解决实际生产中可能存在的各种问题，简化结构，降低模具的成本。 2.2.2 塑件结构分析 （1）、开模方向 4 由零件的三维图分析，作为外壳类产品，外表面的表面质量是比较重要的，再根据模 具的结构分析得到，产品的外表面应该在定模上，在产品的分型面设置推出机构，所以开 模方向应沿零件的 z 轴。 （2）、收缩率 pp 是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较 高的冲击强度，热变性温度比 pa、pvc 高，尺寸稳定性好，收缩率在 0.8%1.8%范围内。 在设计本产品时，结合产品的结构工艺特点和材料的特性，在本设计中，零件的收缩 率为 1.0% （3）、零件壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。热塑性塑料的 壁厚一般为 28mm，小塑件取偏小值，中等塑件取偏大值，大塑件可以适当的加厚。塑件 最小壁厚取决于塑料的流动性。 最小壁厚与流程的关系：s=(l/100+0.5)*0.6 由模具设计手册可知当流程小于等于 50mm 时，pp 的最小壁厚为 0.6。 2.2.3 脱模斜度 由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脱出 困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模 （及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度。因为塑件高度较大、有特殊狭 窄细小部位时，需要设计斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率、塑件的几何形状等因 素有关 3。塑件外表面的脱模斜度为：0.51 塑件内表面的脱模斜度：1 2。 考虑到本塑件的结构以及模具的侧抽芯结构，应使开模后塑件留在静模侧，所以在考 虑脱模斜度时，动、定模的型芯脱模斜度单边 0. 5。产品内部有一个纵向凸台，所以设 计时要做镶件。 2.3 塑件原材料分析 2.3.1 pp 材料特性 聚丙烯英文名称：polypropylene，简称：pp，俗称：百折胶。聚丙烯是聚 -烯烃的代 表，由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，其单体是丙烯 ch2=chch3。根据引发剂和聚合工 5 艺的不同，聚丙烯可以分为等规聚丙烯和无规聚丙烯和间规聚丙烯三种构型。等规聚丙烯易 形成结晶态，结晶度高达 95%以上，分子量在 8-15 万之间，赋予他良好的抗热和抗溶剂 性；无规聚丙烯在室温下是一种非结晶的、微带粘性的白色蜡状物，分子量低，在 3000- 10000，结构不规整缺乏内聚力，应用较少。其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品 性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着 色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、 汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑 料。 2.3.2 pp 塑料主要用途 pp 是本世纪 40 年代发展起来的通用热塑性工程塑料，是一个综合力学性能十分优秀 的塑料品种，不仅具有良好的刚性、硬度和加工流动性，而且具有高韧性特点，可以注 塑、挤出或热成型。 大部分汽车部件都是用注塑成型方法加工的，pp 树脂的优点是抗冲 性、隔音性、耐划痕性，耐热性更好，比 pe 更美观，特别在横向抗冲性和使用温度较为严 格的部件。pp 树脂是汽车中使用仅次于聚氨脂和聚丙烯的第三大树脂。pp 树脂可用于车内 和车外部外壳，方向盘、导油管及把手和按钮等小部件，车外部包括前散热器护栅和灯罩 等。pp 树脂容易加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装、着色，还可以进行喷涂 金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能，可广泛应用于电子电器领域，包括各种办公和 消费性电子/电器，办公电器包括电子数据处理机、办公室设备。近年来在电子电器市场， pp 树脂在要求阻燃和高耐热的电子/电器市场中将保持其地位，阻燃与耐高热的 pp 树脂在 与 pvc/pc 等工程塑料合金的竞争中具有明显的优势。 2.3.3 塑料材料成型性能 1.结晶料，吸湿性小，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度以上易发 生翘曲变形。 4.塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。 6 。 pp 在汽车工业（主要使用含金属添加剂的 pp：挡泥板、通风管、风扇 等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬 垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如 剪草机和喷水器等）。 2.3.4 pp 成型温度条件： 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。根据充电器外壳的制件壁厚等元素 考虑。选择成型温度为70干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度：220275，注意不要超过275。 模具温度：4080，建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定。 注射压力：可大到1800bar。 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表 面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体 为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围 是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm 的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口 深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。pp 材料完全可 以使用热流道系统。 2.3.5. 塑件的公差与表面质量 影响塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收缩率及其波动。 塑件结构的复杂程度。 模具的结构 如多个模腔一般比一个模腔的尺寸波动大，对于多腔注射为了减 少尺寸波动，需要进行一些其他方面的努力，如：分流道采用平衡布置，模具各部分 的温度应尽量均匀的。另外，模具的结构如分型面的选择、浇注系统的设计、排气、 模具的冷却和加热等以及模具刚度等都会受到一定的影响。 7 成型工艺因素（模塑成型的温度 t、压力 p、时间 t 及取向、结晶、成型后处 理等）。 成型设备的控制精度等。 其中，塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。题中没 有公差值，则我们按未注公差的尺寸取偏差计算，查表取 mt3。 塑件的表面质量。 塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度，其与模塑成型工 艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。模具型腔的 表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低 1-2 级 。 3 拟定注塑模具结构 3.1 分型面的确定 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。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：保证塑料制品能够 脱模、使型腔深度最浅、使塑件外形美观，容易清理、尽量避免侧向抽芯、使分型面容易 加工、使侧向抽芯尽量短、有利于排气。 为了将塑料制件和浇注凝料等从密闭的模具内取出，将模具适当地分成若干个主要 部分，这些可以分离部分的接触表面，通常为分型面。该塑件分型面比较好确定，通过对 该塑料制件的分析，考虑到塑件的外观表面和顶出结构，可以得出该塑料制件只有一个分 8 型面，即用 ug 直接获取塑件的最大截面处。 3.2.型腔数目的确定 为了提高生产率，保证塑件精度，模具设计时应合理确定型腔数目。确定型腔数目 常用方法： 1）按注射机的最大注射量确定； 2）按注射机的额定锁模力确定； 本设计中按制品精度要求初选型腔数目： 1）当塑件精度为 5 级，重量为 20.8g，注射模型腔数取为 2-6； 2）塑件为一般精度 4-5 级，重量为 12-16g，型腔数取 8-12 个； 3）重量为 50-100g，型腔数取 4-8；30 塑件精度为 7-9 级，型腔数比 4-5 级精度的塑 件最多增至 50%。 按分型面的设计方案，因为该产品较小，采用一模多腔，则存在着生产设备要求很高，故 而从注射压力的平衡和生产效益角度考虑，该产品的模具设计成一模两腔。 型腔的排位如 图 3-2 所示： 图 3.2 型腔的排位 9 3.3 拟选注射机型号 3.3.1 注射量的计算 注射机是注射成型的设备，注射模是安装在注射机上生产的。注射机选用得是否合理， 直接影响模具结构的设计，因此，在进行模具设计时，必须对所选用活动注射机的相关技 术参数有全面的了解 通过三维软件建模设计分析计算得 单件塑件体积： v= 500 3 cm 单件塑件重量： m=v=1.2500=600g 式中， 为 pp 塑料件的密度，为 1.04 3 /cmg1.25 3 /cmg，取其平均值为 1.2 3 /cmg. 本次设计采用冷流道浇注系统，凝料永久处于高温状态，取出制品时凝料大小可忽略不 计，故浇注系统凝料不计入注射量中。因设计采用一模两腔。故总体积、总质量计算如 下：m=2m=1200g 10 3.3.2 选择注射机 图 3.5 根据上步计算塑件得到的体积，v= 500 3 cm 计算塑件的公称注射量如下：v=2v=1000 3 cm 根据以上计算，初步选定公称注射量为 1800 3 cm， htf800xa 型注射机的主要参数见表 3.1： 表 3.1：htf800xa 型注塑机的主要参数 注射装置 合模装置 螺杆型号 htf-800xa 合模力 220kn 螺杆直径 40 mm 移模行程 1050mm 螺杆长径比 20 l/d 拉杆内距 860mm860mm 理论容量 1800cm 3 最大模厚 760mm 注射重量 1600 g 最小模厚 150 mm 注射压力 306mpa 顶出行程 300 mm 螺杆转速 0-355 rpm 顶出力 50kn 11 3.4 注射机相关参数的校核 34.0 注射量的校核注射量的校核 模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量 的 80%以内。校核公式为： mnm%80 1 式中：n- - 型腔数量 1 m - - 单个塑件的重量（g） 本设计中：n=2 = 1 m600g m=2x600=120080%m=1280g 注塑机额定注塑量为 1600g，注射量符合要求 3.4.1 注射压力校核 所选的注塑机的的注射压力必须大于成型塑件所需的注射压力。成型所需的注射压力与 塑料品种、塑件的形状及尺寸、注射机的类型、喷嘴的具模具流到的阻力等因素有关。查 pp 所需注射压力 120140mpa ，这里取mpap130 0 =，该注射机的公称注射压力 mpap206= 公 ，注射压力安全系数 k1=1.251.4，这里取 k1=1.3，则： k1 公 pmpampap=1691303 . 1 0 ，所以注射机注射压力合格。 3.4.2 锁模力的校核 注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值 超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下 关系。 aana+ 21 式中 n - - 型腔数目 1 a - - 单个塑件在模具分型面上的投影面积 2 a- - 浇注系统在模具分型面上的投影面积 n=2 1 a =2500 2 mm 2 a =600 2 mm 21 ana +=2x2500+600=5600 2 mm 注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分 12 型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即： （ 21 ana +）p f 式中： p塑料熔体对型腔的成型压力（mpa） f注射机额定锁模力（n） 其它意义同上 根据教科书表 5- 1，型腔内通常为 20- 40mpa，一般制品为 24- 34mpa，精密制品为 39- 44mp （ 21 ana +）p=5600x30x1.1=184.8kn220kn 锁模力符合要求。 3.4.3 注射模安装尺寸的校核 主要校核的项目有：喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具外形尺寸及模具厚度等 1. 喷嘴尺寸 注射模主流道衬套时段凹坑的球面半径 r2应大于注塑机喷嘴的球头半径的 r1，以利于同心和紧密接触，通常取 r2= r1+（0.51）mm 为宜，否则主流道内的凝 料无法脱出，如图 3-11 所示。主流道空始端直径 d2应大于注射机喷嘴孔直径 d1，通常 取 d2=d1+（0.51）mm,以利于塑料熔体的流动。 图 10.1 主流道始端与喷嘴的配合 2 定位圈尺寸 注射机固定模板台面中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注射模端面凸台径向尺 寸须与定位孔呈间隙配合，便于模具安装，并使主流道与喷嘴同心。模具端面凸台高度应 小于定位孔深。 13 3 模具外形尺寸 注射模外形尺寸应小于注射机工作台面的有效尺寸，模具长宽方向的尺寸要与注射机 拉杆间距相适应。模具至少有个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装固在注射机工作台面。 本次设计的模具外形尺寸为 750x650，所以所选的注射机的拉杆间距至少在一个方向上的 尺寸要满足 340。模具厚度（闭合高度）必须满足下式 2： hminhmhmax （mm） 式中 hm所设计的模具厚度（mm）； h min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）； 本次设计的模具厚度为 h 为 491mm 。所选的注射机的最大厚度应大于 760 和最小的模 具厚度应小于 150mm 我们选择的是 150h760,所以外形尺寸可行。 4. 开模行程的校核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注射机的最大开模行程。 注射机最大开模行程与模具厚度无关 由于液压机械式锁模机构的注射机，其最大 开模行程有曲肘机构的注射机，其最大的开模行程决定与模具厚度无关。 对于单分型面的注射模具其开模行程按下式校核 3 sh1+h2+（510）（mm） 式中 s注射机最大开模行程（移动模板台面行程）（mm） h1塑件脱模距离（mm） h2包括流到凝料在内的塑件高度（mm） 本设计模具塑件的脱模距离 h1为 20mm，在内的塑件高度 h2为 20mm， 故所选注射机的最大开模行程 s20+20+（510）+60（mm）=110mm。经过上述的注射 机参数校核标准进行选用注射机 htf800xa。 14 4 浇注系统的设计 4.1 主流道设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体 的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模 时间有较大的影响，根据注射机注射量及 pp 这种材料选用主流道截面直径，为便于将凝料 从主流道中拔出，将主流道设计成圆形,锥度为 2 度，其进口端直径为 3.5mm，出口端直径 为 16mm。由于注塑机喷嘴球面半径 sr11mm，故主流道球面半径为 sr16mm。结构见图 4-1。 图 4.1：主流道结构图 v 设计成圆锥形，锥度在 2 - 4,粗糙度 ra 小于 0.4m v 小端直径一般取 3 8 mm,且要大于喷嘴直径约 0.5 1 mm v 主流道长度由定模板厚度确定 d 主流道小端直径 注射机喷嘴直径+ （0.51） sr 主流道球面半径 喷嘴球面半径+（12） h 球面配合高度 35 a 主流道锥度 2 度6 度 l 主流道长度 尽量80 d 主流道大端直径 d+2l tg12 15 表 4.1 设计主流道的参数,可参照工程图纸. 4.2 分流道设计 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。它是浇注系统中熔融 状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡 段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力 损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。 （1）.分流道的形状及尺寸 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形, 半圆形及矩形等，模具设计中常采用圆形截面，其主要特性是加工工艺性好，且塑料熔体 的热量散失流动阻力均不大，根据塑件的体积、壁厚、形状、注塑速率、分流道的长度和 塑料的流动方向，分别在型芯和型腔上开一个圆型槽，槽直径 10mm，（注意它的适用范 围，即塑件厚度在 3.2mm 以上，重量大于于 200g）。塑件质量 ms=600g。塑件体积 =498867mm 3分流道长度预计 125mm 长，而对于 pp 塑料，其圆形截面分流道直径推荐值为 4.7-15.5mm，应该算是合格的。其基本形状见图 4-2 所示。 16 图 4.2 流道截面基本形状 （2）.分流道的表面粗糙度 分流道的内表面粗糙度 ra 要求一般，一般取 1.6m 左右既可，这样表面稍不光滑， 有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以 保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 4.3 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口可分为限制性和非限制性浇 口两种。我采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来 的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地 充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同 时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体 倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 浇口的设计与位置的选择合适与否，直接关系到塑件能否被完成好高质量地注射成 型，浇口采用侧浇口，其尺寸很小。这类浇口由于前后两端存在较大的压力差，能有效的 增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表现粘度下降，流动性增 加，有利于填充。采用侧浇口成型塑件，易取得浇注系统平衡，也有利于加工。 直接侧浇口 17 4.4 浇注系统的平衡 对于大中型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔 同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应先从主流道到 各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式， 否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统 的平衡。显然，我设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等， 形状及截面尺寸都相同。所以浇注系统是平衡的 5 推出机构设计 5.1 推出结构的原则 推出机构一般由推出、复位和导向等三大元件组成。 制品推出（顶出）是注射成形过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制 品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则： 1 推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上 的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时 应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。 2 保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时 应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力 点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作 用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。 从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。 3 机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足 够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。 4 良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于 透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。 18 5 合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不 与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气 动推出机构。按模具中的推出零件分 由于该搓衣板塑料件无弧面，包紧力较小。且有 4 根柱子。所以其脱模较为容易，可 以采用推杆进行产品的顶出脱模，确保顶出平衡，不对产品造成损伤。 图 5.1 推出机构 5.2 脱模力的计算 注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑 件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。一般而论，塑料制件刚开始 脱模时，所需克服的阻力最大，所以选择此时作为临界条件。塑件脱模时的型芯的受力分 析如图： 复位杆复位杆 19 图 5.2 脱模力示意图 根据力平衡原理，列出平衡式： = 0 x f 则： cossinfff bt =+ 式中 b f 塑件对型芯的包紧力； f 脱模时型芯所受的摩擦阻力； t f 脱模力； 型芯的脱模斜度。 又 b ff = 于是 )sincos(= bt ff 而包紧力为包容型芯的面积于单位上包紧力之积，即：apfb= 由此可得： )sincos(= apft 式中 塑料对钢的摩擦系数，约为 0.10.3； a塑件包容型芯的面积； p 塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下模外冷却的塑件 p 约取 2.43.910 7pa；模内冷却的塑件约取 0.81.2107pa。 20 7.温度调节系统的设计 一般注射到模具内的塑料温度为 230c 左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其 温度在 60c 以下。热塑性塑料在注塑成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料 的热量尽快的传给模具，以便使塑件可靠冷却定型并可迅速脱模，缩短成型周期，提高塑 件定型质量和生产效率。注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑 件的形状和尺寸精度都有很重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过 控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。在设计时综合考虑以下 选用原则： 冷却水道尽量多、截面尺寸应尽量大； 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等； 浇口处加强冷却； 冷却水道出入中温差尽量小； 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置； 此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低 塑件强度；冷却水道要易于加工清理，一般水道径为 12 左右（不小于 6 ）；冷却水道 的设计要防止冷却水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等。因此冷却系统的布置如图 7.2 所示. 图7.1 注射保压冷卻开模 相关 占整个周期的 80% 占整个周期的 5% 占整个周期的 15% 21 图7.2冷却系统示意图 8 合模导向机构设计 导向机构是保证动模和定模上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主 要有导柱导向和锥面定位，本设计采用导柱导向定位。 导向机构除了有定位和导向作用外，还要承受一定的侧向压力。塑料熔体在充型过程 中可能产生单面侧压力，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，从而保证模具的正常工作。 22 导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。 8.1 导柱的设计 导柱的结构形式可采用带头导柱和有肩导柱，导柱导面部分长度比型芯端面高出 8 12 ，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱材料采用 t10，hrc5055，导 柱固定部分表面粗糙度 ra 为 0.8m，导向部分 ra 为 0.80.4m，本设计采用四根导 柱，固定端与模板间采用 h7/m6 过渡配合，导向部分采用 h7/f7 间隙配合。 8.2 导套的设计 导套常采用带头导套的形式，采用 h7/m6 配合镶入模板。具体结 构尺寸见装配图。 导柱与导套孔之间采用 h7/m6 间隙配合，导柱和导套与模板的固 定段采用过渡配合 h7/k6。导柱的材料选用 65mn 钢，表面渗碳后，进 行淬火使硬度达到 hrc5660。导套选用 t8a，淬硬到 hrc5055。导 套的硬度比导柱低，是为了改善摩擦，保护导柱。 孔径与导柱相配，一般采用 h7/h6，为了保证导向作用，要求导 柱.导套 的配合间隙小于凹、凸模之间的间隙。外径与上模座相配， 采用 h7/r6过盈配合，另一端则与道套滑动配合。为了保证精度,加工时除了使导柱、导套 的配合符合彻寸精度要求外，还应满足配合表面间的同轴度。为了使导柱、导套的配合表 面硬而耐磨而中心部分具有良好韧性，用 t10a，表面耐磨.有韧性.抗弯曲,不易折断。热 处理要求：表面淬火，低温回火 hrc55hrc。导柱在热处理后修复中心孔，最后进行磨削 时，可利用两端中心孔进行装夹，并应在一次装夹中将道柱的两个外圆磨出，以保证两表 面间的同轴度。道套磨削加工时，以达到同轴度要求。用这方法加工时，夹持力不宜过 大，以免内孔变形。或者是先磨内圆，再一内圆定位，用顶尖顶顶住芯轴磨外圆。这种加 工方法不仅可以保证同轴度，且能防止在运动中将配合面划伤。因此，全部精磨后，必须 用油石将圆弧处磨圆滑，消除磨削后在圆弧出现的棱带。 23 9 结构零部件的设计 注射模具由成型零部件和结构零部件组成。结构零部件部分介绍的内容包括注射模的 标准模架、注射模的支承零部件和合模导向机构。支承零部件主要由固定板（动、定模 板）、支承板、垫板和动、定座板等组成 在定立模胚时,我们要充分考虑整套模具的具体要求 模具是大水口还是细水口(简化型细水口的要用细水口模胚); a 板是否原身留还是镶出来; 后模大镶件的大小及镶件形成; 行位的夹口要求及动作方式; 顶出方式及方铁的高度是否足够顶出等; 根据模具设计的结构特点，选取各个板的厚度，由经验法确定。 标准模架的选用:标准化设计能提高效益，缩短生产周期。 根据型腔的布局等因素选用标准模架为:细水口模架 ：ci-6575-a120-b150-c150 24 大水口系列大水口系列 9.1 成型零件的结构设计及计算 1、凹模的结构设计（型腔） 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同将其分为整体式、整体嵌入 式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体嵌入式凹模，如图 9.1 所示： 25 图 9.1 2、凸模的结构设计（型芯） 凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。根据对 塑件的结构分析,本设计中采用组合式凸模，如图 9.2 所示： 26 图 9.2 9.2 动定模板的长、宽尺寸的确定 搓衣板塑件的成型面有滑块，产品胶位大部分在定模侧，定模的厚度与制品高度及制 品在分型面上的投影面积有关，一般制品参考下述数值选定。 定模厚度 a 一般在型腔深度的基础上加 wa=1520mm，当制品在分型面上的投影面积 大于 200cm2时，wa宜取 2530mm。本模具两件塑件加凝料在开模方向上的投影面积 v1= 498.80c ，投影面积大于 200cm2，模具受力大加 10 左右保证模具强度所以 wa平 均选取 50 以上 mm。由于本模具是由滑块组合而成，其长宽尺寸与滑块抽开的距离有关 系，所以现将模具的动、定模的长宽尺寸定为；580mm*440mm 9.3 动模（a）板和定模（b）板厚度的确定 a、定模板厚度 a 板厚度定为：120mm。 27 通过产品可知，产品比较高，所以导致模具的定模比较厚，有 50mm 深，对加工而言是 一个非常的难加工，所以通过上面的分析，采用定模开通框的设计。使产品在后面的加 工，可采用线割直接加工出来，这样又可多省一块材料。这样的设计可省模具材料，降底 了模具的成本 b、动模板厚度 b 板的厚度只需要固定动模型芯，故 b 板的厚度定为：150mm. 9.5 模具厚度尺寸的选定 各块板的厚度已经标准化，所需要的只是选择，如何选择合理的厚度，这里有两个尺 寸需要注意： 型芯固定板厚度和型腔固定板厚度；在注射成型时型腔中有很大的成型压力，当塑 件和凝料在分型面上的投影面积很大时，若型芯固定板厚度不够，则极有可能使模架发生 变形或者破坏，所以型芯固定板厚度尺寸需要校核才能确定，根据图知道，厚度满足 36 可 满足要求，但为了加工方便,采用通框结构。型腔固定板因为是与注塑机的工作台接触的， 所受的力传递到工作台上，所以型腔固定板的厚度同样只要留有走冷却系统的空间就可 以。 推杆推出距离：在分模时塑件一般是黏结在型芯上的，需要推杆或推板推出一定的 距离才能脱离型芯，该塑件在动模上的高度为 20mm 左右，黏结在型腔上的尺寸为 20mm 左 右，所以当推出距离大于 20mm 时就能使塑件和型腔分离。如果 c 板（即模脚）的高度太 小，则推出的距离不够而使塑件不能脱离型芯，如图 9.3 所示： 需要满足关系 hh1h2h3h0 hc 板高度； h1止动挡销高度； h2推板厚度； h3 推杆固定板厚度； h推出距离； 28 图 9.3 顶杆推出行程 由于该套模具，不适合采用标准模架设计，故各个板的厚度参照与之类似的标准模架 ci- 6575- a120- b150- c150 设计而成。各个板的具体尺寸请参照 cad 图纸。 10 零件工艺路线 1 导柱加工工艺路线： 毛坯（棒料） 车削加工（外圆配合部分留磨量 0.20.3mm） 热处理（淬火或渗碳 0.8mm 淬火） 外圆磨削 精磨到要求尺寸。 2 导套加工工艺路线： 毛坯（棒料） 球化退火 车削加工（内圆配合部分磨量 0.10.15mm） 热处理 （淬火或身碳淬火）内圆磨削 精磨到要求尺寸 3 下模垫板加工工艺路线： 毛坯在铣床或刨床上粗加工上下平面，留精加工余量，热处理，最后在平面磨床上磨到符 合图纸的要求。45 钢，一定的强度和刚度，热处理：调质：200hbs. 4 动.定模板加工工艺路线： 毛坯 铣床加工 热处理 精磨到要求。 5 支承板加工工艺路线： 毛坯 铣床加工 精磨到要求。 6 推杆固定板加工工艺路线： 29 毛坯 球化退火 铣床加工 热处理 精磨到要求。 45 钢，一定的强度和刚 度，热处理：调质：200hbs. 7 推板加工工艺路线： 毛坯 铣床加工 热处理 精磨到要求。45 钢 热处理硬度：4045hrc。 8、 复位杆： 毛坯 球化退火 车床加工 热处理 精磨到要求。t8a1一定的强度和耐磨性，热处 理淬火.低温回火55hrc。 9、模脚加工工艺路线： 毛坯 铣床加工 热处理 精磨到要求。45 钢，一定的强度和刚度，热处理：调质 200hbs。 10、浇口套加工工艺路线： 毛坯 车床加工 钻孔 铰孔保证主流道表面粗糙度 ra0.8m t8a 热处理硬度 5357hrc 30 12 总 结 31 大学的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌 握的技 能的综合运用和检验。在完成大学课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机 械制图、机械 设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工 艺有了一个系统、全面的理 解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设 计课题，我进行了大量的文献查阅和建模 学习。 在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教工厂中极具经验的 模具设