注塑模具设计-指示灯罩模具设计【含CAD图纸、说明书】
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含CAD图纸、说明书
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注塑模具设计
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灯罩塑料模具设计
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目 录 目 录绪 论1第一章 塑料制件的分析31.1 成型塑料件的工艺性分析31.2 成型塑件的材料分析5 1.2.1设计思路步骤.5 1.2.2方案选择.6第二章 塑件成型的基本过程8第三章 注塑设备的选择.93.1估算塑件体积质量93.2 注塑机的选择9第四章 成型零件有关尺寸的计算124.1成型零件设计参数.124.2型腔、型芯工作尺寸的计算.144.3型腔壁厚选取.16第五章. 浇注系统的设计185.1 定位圈设计185.2浇口套的选用185.3分流道的布置195.4浇口设计19第六章 合模导向机构的设计216.1导柱的设计.21 6.2导套的设计.22第七章 推出机构的设计23第八章 侧向分型和抽芯机构的设计24 8.1分型面的选择24 8.2斜滑块的设计24 8.2.1滑块的行程.24 8.2.2滑块的动作设计.26第九章 温度调节系统的设计27 9.1 模温对制品质量和生产效率的影响27 9.1.1 温度对制品质量的影响27 9.1.2 温度对制品生产效率的影响279.2 模具冷却系统的设计279.2.1 冷却水口的设计279.2.2 冷却回路的设计28第十章 绘制装配图及定制零件明细表31第十一章 注射机的校核3311.1 注射机安装模具部分的尺寸校核3311.1 注射量的校核3311.2 锁模力的校核34结 论35参考文献.36致 谢37II绪 论绪 论模具是工业生产的重要装备，是国民经济的基础设备，是衡量一个国家和地区工业水平的重要标志。模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，是工业发展的基石，被人称为“工业之母”和“磁力工业”。模具是制造业的重要基础装备，是工业化国家实现产品批量生产和新产品研发所不可缺少的工具。用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何制造方法所不及的。换句话说，没有高水平的模具就不会有高水平的工业产品。模具业是否强盛也反映出一个国家工业的强弱。塑料制品和注射成形在模具业的重要地位塑料制品具有原料来源丰富,价格低廉,性能优良等特点。它在电脑、手机、汽车、电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。塑料注射成形工艺的最大特点是复制，能够复制出所需任意数量的可直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。虽然在设备上投入较大，但是可以生产制品的数量非常大，实属一种经济快捷的生产方式，因此得到广泛的应用和快速的发展。模具在我国的发展历程过去在我国工业中，模具长期未受到重视。改革开放以来，塑料成形、家用电器、仪表、汽车等行业进入大批量生产，模具工业有了一定的发展。随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来，因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密，如我们使用的电脑、手机、汽车等产品都要依靠模具。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成形设备等都是成形优质塑件的重要条件。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。我国模具工业虽然有了长足的发展，取得了巨大进步，但是我们也要清醒地看到，我国模具工业总体水平比工业发达国家要落后很多，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大；我们的企业技术装备还比较落后，劳动生产率也较低；模具生产专业化、商品化、标准化程度也不够高；模具产品主要还是以中低档为主，技术含量较低，高中档模具多数要依靠进口，产品结构调整的任务很重；人才紧缺，管理滞后的状况依然突出，等等。可见，我国模具工业的发展任重而道远。前景展望我国进入实施国民经济和社会发展的第十一个五年规划期，模具工业的发展也将进入一个关键时期。在这一时期，模具行业的主要任务是，在党中央关于把我国建设成为创新型国家的战略思想指引下，进一步推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，使我国模具工业在整体上再上一个新台阶。不断提升模具制造水平，振兴我国装备制造业，今后我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。2第一章 塑料制件的分析第一章 塑料制件的分析1.1 成型塑料件的工艺性分析塑料制件主要根据使用要求进行设计,除考虑充分发挥所用塑料的性能特点外,还应考虑塑件的结构工艺性,塑件结构工艺性的主要内容包括塑件的尺寸和精度,表面粗糙度,形状,壁厚,斜度,加强筋,支撑面,圆角,孔,螺纹,嵌件,铰链,标记,符号和文字。据所给零件的结构,本设计从以下几方面对其分析：图1-1塑件图结构分析 从零件图分析，该零件总体结构为圆环状，并有一部分带有外螺纹，这就为脱模增加难度，从塑件厚来看，总的来讲塑件壁厚变化比较均匀，有利于零件成型。塑件壁厚分析 塑件壁厚的设计与塑件原料的性能、塑件结构、成型条件、塑件的质量及其使用要求都有密切的联系。壁厚过小，会造成充填阻力增大，特别对于大型件、复杂制件将难于成型。塑件的厚度的最小尺寸应满足以下要求：满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚 能承受推出机构等的冲击和振动 制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度 保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚 满足成型时熔体充模所需的壁厚。塑料制件规定有最小壁厚值，下表为热塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值。表1-1 热塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值塑料类型最小壁厚/mm小型制件的壁厚/mm中型制件的壁厚/mm大型制件的壁厚/mmPMMA0.81.52.246.5脱模斜度分析 当塑件成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑件外形较复杂时，塑件的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻力较大。为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，需设脱模斜度。一般来说，塑件高度在25mm以下者可不考虑脱模斜度。但是，如果塑件结构复杂，即使脱模高度仅几毫米，也必须认真设计脱模斜度。斜度作用： 便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度，在模具上称为脱模斜度。脱模斜度选取:取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率。PMMA塑料：凹模取35130，凸模取301。塑件脱模斜度的选取应遵循以下原则：1 塑料的收缩率大，壁厚，斜度应取偏大值，反之取偏小值。2 塑件结构比较复杂，脱模阻力就比较大，应选用较大的脱模斜度。3 当塑件高度不大（一般小于2mm）时，可以不设斜度；对型芯长或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常为了便于脱模，在满足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可将斜度值取大些。4 一般情况下，塑件外表面的斜度取值可比内表面的小些，有时也根据塑件的预留位置（留于凹模或凸模上）来确定制件内外表面的斜度。5 热固性塑料的收缩率一般较热塑性塑料的小一些，故脱模斜度也相应取小一些。6 一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。综合以上的原则，由于塑件高度不是很大，收缩率一般。本设计中的凹模和凸模均采用1的脱模斜度。表面粗糙度分析 塑料制件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等痴点外，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低12级，塑料制件的表面粗糙度Ra值一般为1.60.2um，在模具使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大，应随时给以抛光复原。非配合表面和隐蔽面可取较大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度与塑料的品种有关。一般，型腔表面粗糙度要求达到0.20.4um。本设计中的球面部分的表面粗糙度要求0.4um，其余为1.6um。精度等级分析 该制品的外表要求光滑、无毛刺，球面部分要透光性能好，是比较容易实现生产的。通过以上分析可知，制品的总体要求不是很高，加工和成形都可以得到保证。因此得知塑件精度等级为MT3，未注尺寸都是按照这一精度查取的，属于一般精度的塑件。1.2 成型塑件的材料分析 图1-2 灯罩尺寸外观1.2.1设计思路步骤一般来说，现在国际上比较经典的塑料模具设计步骤如下：1) 首先了解塑料制品所用塑料的品种、塑料的特性、收缩率及塑料流动特性。2) 然后对塑料制品进行工艺分析，着重分析塑料制品的结构合理性及成型条件等。3) 再根据塑料制品的重量和塑料制品投影面积及模具结构类型等，选择合适的注射成型机。4) 进行模具结构设计 选择塑料制品成型位置和模具分型面； 确定型腔数目和排列方式； 浇注系统设计； 成型零件结构设计； 抽芯机结构设计和推出机构设计； 加热系统设计和冷却系统设计； 绘制模具结构图。在设计塑料模具的过程中可以部分参照其步骤，但是有些地方可能也会略有不同。1.2.2方案选择该塑件的大批量生产使模具寿命要长，使用寿命不少于50万次，塑件为指示灯罩，表面质量要求高。模具设计要合理，脱模要方便可靠，还要经济实用。根据塑件成型工艺分析，拟定方案如下：方案一：采用一模四腔；方案二：采用一模两腔。方案一使用一模四腔，模具结构相对复杂，由于塑件存在外螺纹结构，不利于多腔脱模,型腔越多越容易损伤塑件.方案二塑件在生产过程中一模能生产两个产品，模具机构相对简单，加工难度较小，同时对塑件的影响较小.综合上述两种方案，最终选取方案二为本模具的设计依据。改性聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗称有机玻璃。性能：透明度优良，有突出的耐老化性；它的比重不到普通玻璃的一半，抗碎裂能力却高出几倍；它有良好的绝缘性和机械强度；对酸、碱、盐有较强的耐腐蚀性能；且又易加工；可进行粘接、锯、刨、钻、刻、磨、丝网印刷、喷砂等手工和机械加工，加热后可弯曲压模成各种亚克力制品。用途：1灯具、照明器材，例如各种家用灯具、荧光灯罩、汽车尾灯、信号灯、路标。 2 光学玻璃，例如制造各种透镜、反射镜、棱镜、电视机荧屏、相机透光镜片。3制备各种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘。4制备光导纤维。5商品广告橱窗、广告牌。6飞机座舱玻璃、飞机和汽车的防弹玻璃（需带有中间夹层材料）。7各种医用、军用、建筑用玻璃。PMMA的注射成型工艺参数:注塑机类型： 螺杆式喷嘴形式： 通用式料筒温度： 160180喷嘴温度： 210240模具温度： 4060注射压力： 80130MPa保压压力： 4060MPa注塑时间： 2060S冷却时间： 2090S总周期: 50150S后处理: 红外线烘箱温度: 70时间: 4H表1-2 PMMA塑料主要的性能指标密度(g.cm-3)1.18收缩率%0.50.7熔 点160热变形温度76116弯曲强度Mpa90130拉伸强度Mpa50778第二章 塑件成型的基本过程注塑成型是把塑料原料（一般经过造粒、染色、添加剂等处理之后的颗粒）放入料间当中，经过加热溶化使之成为高粘度的流体-熔体用柱塞或螺杆作为加压工具，使得熔体通过喷嘴以较高的压力（约80130mpa），溶入模具的型腔中经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。a 塑化过程现代式的注射机基本上采取螺杆式的塑化设备，塑料原粒（称为物料）自从送料斗以定容方式送入料筒，通过料筒外的点加热装置和料筒内的螺杆旋转所产生的摩擦热，使物理熔化达到一定的温度后即可注射，注射动作是由螺杆的推进来完成的。b 充模过程熔体自注射机的喷嘴喷出来后，进入模具的型腔内，将型腔内的空气排出，并充满型腔，然后升到一定压力，使溶体的密度增加，充实型腔的每一个角落。充模过程是注射成型的最主要的过程，由于塑料溶体的流动是非牛顿流动，而且粘度很大，所以在压力损耗，粘度变化，多般汇流等现象左右塑件的质量，因此充模过程的关键问题-浇注系统的设计就成为注射模具设计过程的重点，现代的设计方法已经运用了计算机辅助设计以解决浇注系统设计中疑难问题。c 冷却凝固过程热塑性塑料的注射成型过程是热交换过程，即： 塑化注射充模固化成型 加热理论上绝热散热热交换效果的好坏决定了塑件的质量，模具设计时，散热交换也要充分考虑，在现代设计方法中也采用了计算机辅助设计来解决问题。d 脱模过程塑件在型腔内固化后，必须采取机械的方式把它从型腔内取出，这个动作由脱模机构来完成。不合理的脱模机构对塑件的质量影响很大，但塑件的几何形状是千变万化的，必须采用最有效和最好的脱模方式。因此，脱模机构的设计也是注射模具设计的一个主要环节，由于标准化的推广，许多标准化的脱模机构零部件也有商品供应。由a至d形成了一个循环，就完成了一次成型乃至很多塑件。第三章 注塑设备的选择第三章 注塑设备的选择3.1估算塑件体积质量建模，三维零件设计利用proe软件。进行三维实体建模，并可直接通过软件进行测量图3-1 模型测量体积说明V=7811mm 由于PMMA密度 (g.cm-3)1.18。所以M=7.8111.18=9.21g3.2 注塑机的选择注射机的类型和规格很多，分类方法各异，按结构型式可分为立式、卧式、直角式三类，国产卧式注射机已经标准化和系列化。这三类不同结构形式的注射成型机各特点如下：立式注射机的注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，这种注射成型机主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）。安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出以后不能靠重力下落。需人工取出，有碍于全自动操作，但附加机械手取产品后，也可以实现全自动操作，此类注射机注射量一般均在60克以下。卧式注射机是目前使用最广、产量最大的注射成型机，其注射柱塞或螺杆与合模运动均沿水平方向装设，并且多数在一条直线上（或相互平行）。优点是机体较低，容易操纵和加料，制件顶出模具后可自动坠落，故能实现全自动操作，机床重心较低安装稳妥，一般大中型注射机均采用这种形式。缺点是模具安装比较麻烦嵌件放入模具有倾斜或落下的可能，机床占地面积较大。直角式注射机的柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直，主要优点是结构简单，便于自制适于单件生产者，中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模时丝杠的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力及锁模力，模具受冲击振动较大。根据实际情况，注塑机的实际注塑量是理论注塑量的80左右。即有V s a V1 式中：V1理论注塑容量，cm3 ; VS实际注塑容量，g ; a注塑系数，一般取值为0.8。经计算可得 实际注塑量V=27811mmV流20cm注射机的额定锁模力确定型腔数目。当成型大型平板制件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力大小为F（N），型腔内塑料熔体的平均压力为Pm,单个制品在分型面上的投影面积为A1，浇注系统在分型面上的投影面积为A2，则： (nA1+A2)PmF 设P取最大130MPa，查询零件得A1等于1252mm，A2等于181mm 即： F（21252+181）130 F349050N根据塑料制品及其成型模具设计表0.10，预选择注射机SZ-100/60螺杆式注射机，其参数如下：理论注射容积：100 螺杆直径：35mm 注射压力：150Mpa 锁模力：600KN 模板行程：260mm 模具最大厚度：340mm 模具最小厚度：170mm拉杆空间：440340mm 定位孔直径：125mm锁模形式：双曲轴喷嘴球半径：12mm合模方式：液压机械 12第四章 成型零件有关尺寸的计算第四章 成型零件有关尺寸的计算4.1成型零件设计参数1.型芯设计1）、型芯的尺寸计算型芯的尺寸按以下公式计算=(1+)+式中型芯外径尺寸塑件内形尺寸塑件公差值塑料平均收缩率模具制造公差,取（）。2)、型芯高度尺寸按以下公式计算=(1+)+式中型芯高度塑件内高度尺寸 塑件公差值塑料平均收缩率模具制造公差,取（）。2.型腔设计1）、型腔径向尺寸按以下公式计算=(1+)-式中型腔的内形尺寸塑件外形基本尺寸 塑件公差值塑料平均收缩率模具制造公差,取（）。2)、型腔深度尺寸按以下公式计算=(1+)-式中型腔高度塑件高度尺寸 塑件公差值塑料平均收缩率模具制造公差,取（）。3. 螺纹型环的尺寸计算1） 、螺纹型环的尺寸按一下公式=(1+)-1.2 =(1+)- =(1+)-式中螺纹型环外径公称尺寸螺纹型环中径公称尺寸螺纹型环内径公称尺寸制品螺纹外径公称尺寸制品螺纹中径公称尺寸制品螺纹内径公称尺寸 塑件公差值塑料平均收缩率模具制造公差,取。4. 螺距的计算按一下公式 =(1+)式中型腔螺距公称尺寸塑件螺距公称尺寸 塑件公差值塑料平均收缩率螺纹型环的螺距制造公差。5.由于该产品是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求高。一般取Ra=0.4,在机床上加工，然后需要抛光才可以直接投入使用。考虑模具的修模以及型芯的磨损，在精度范围内，型芯尺寸尽量取大值。而型腔则取大值，型腔的表面粗糟将决定产品的外观，因此型腔的表面粗糙度则要求较高，一般取Ra0.80.4。在本次设计中，型腔、型芯的成型面取Ra0.4。4.2型腔、型芯工作尺寸的计算要计算型芯、型腔的工作尺寸，必先确定塑件的公差及模具的制造公差。根据要求塑件精度取三级精度。根据“工程塑料模塑塑料件尺寸公差”（GB/T1448393）塑件在三级精度下的公差值。 表4-1 部份尺寸工差表基本尺寸公差基本尺寸公差A系列B系列A系列B系列30.120.3218240.240.44360.140.3424300.280.486100.160.3630400.320.5210140.180.3840500.360.5614180.200.4050650.40.6得出塑料件具体尺寸的公差值，如图所示：图4-1 灯罩的尺寸则型腔尺寸及公差如下图计算：图4-2 型腔的尺寸1、型腔宽度：R1=（1+0.005）170.750.2=16.94D1=（1+0.005）33.40.750.32=33.33D3=（1+0.005）400.750.32=39.96D4=（1+0.005）40.06980.750.32=40.032、型腔深度：H2=(1+0.005) 2-0.660.12=1.93H3=(1+0.005) 16-0.660.2=15.95H4=(1+0.005) 1.5-0.660.12=1.433、型芯宽度r1=（1+0.005）15+0.750.2=15.23d1=（1+0.005）30.627+0.750.28=30.974、 型芯深度h1=（1+0.005）33.165+0.660.32=33.385、 螺纹型环D2外=（1+0.005）36-1.20.32=35.80D2中=（1+0.005）34.7-0.32=34.55D2内=（1+0.005）33.8-0.32=33.654.3型腔壁厚选取塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度计算是模具设计中经常遇到的问题，尤其对大型模具更为突出。目前常用的计算方法有按强度条件计算和按刚度条件计算两类，但塑料模具要求既不许因强度不足而发生明显变形，甚至破坏，也不许刚度不足而变形过大的情况，因此要求对强度和刚度加以考虑。对于型腔主要受到的力是塑件熔体的压力，在塑件熔体的压力作用下，型腔将发生内应力及变形。如果型腔侧壁和底壁厚度不够。当型腔中产生的内应力超过材料的许用应力时，型腔发生强度破坏，与此同时，刚度不足则发生弹性变形，从而产生溢料现象，将影响塑件成型质量，所以模具对刚度和强度都有要求。塑料注射模具的成型零件必须有足够的强度和刚度，如壁厚度不够表现刚度不足，即型腔产生过大的弹性变形，可能会发生溢料或使制品精度降低；也可表现为强度不够，即型腔发生塑性变形甚至破裂。理论分析和实践证明，对于大尺寸的型腔，主要为刚性不足为主，应按刚度条件计算；而小尺寸型腔则以强度不足为主，应按强度条件计算。刚度计算的条件则由于模具特殊性，可以从以下几方面加以考虑：（1）要防止溢料：（2）应保证塑件精度；（3）要有利于脱模。上述要求在设计模具时其刚度条件应以这些项中最苛刻者（允许最小的变形值）为设计标准，但也不宜无根据地过分提高标准，以免浪费材料，增加制造困难。型芯的强度、刚度计算相当于杆类零件的校核计算。 若型腔刚度不足也会发生过大的弹性变形，因此导致溢料、影响塑件尺寸和精度、脱模困难。模塑过程中模具承受的力：设备（注塑机）施加的锁模力；熔融塑料作用于型腔内壁的压力。型腔受内压力作用发生膨胀变形：影响塑件的尺寸精度；配合面处产生溢料飞边；小型腔的许用变形量小，压力作用会导致其破坏。型腔壁和底版厚度的计算比较复杂且繁琐，为了简化模具设计，一般采用经验数据或查有关的模具设计手册。表4-1 型腔厚度参考值表4-2 支承板厚度参考值由于斜滑块设计上的原因，型腔厚度远大于表4-1的值，所以模具型腔厚度按照斜滑块设计值即可。根据表4-2，本模具支承板应该选用厚度为25mm。考虑到模具高度，支承板所承受的重量比较大，所以支承板选用厚度为40mm。24第五章 浇注系统的设计第五章 浇注系统的设计浇注系统它是获得优良性能和理想外观的塑件以及最佳的成型效率有直接影响。 此塑件采用普通流道系统，它是主由流道、分流道、浇口、冷料穴组成的。浇注系统是一副模具的重要的内容之一。从总体来说，它的作用可以作如下归纳：它是将来自注塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输教送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出，在塑件熔体填充凝固的过程中，将注塑压力有效地传递到型的各个部位，以获得形完整、内外在质量优良的塑件制件。浇注系统的设计的一般原则：了解塑件的成型性能和塑件熔料的流动特性。采用尽量短的流程，以降低热量与压力损失。浇注系统的设计应该有利于良好的排气，浇注系统应能顺利填充型腔。便于修整浇口以保证塑件外观质量。确保均匀进料。5.1 定位圈设计定位环主要是用来固定浇口套，并且是连接模架和注塑机的零部件,是模体与注射机的定位装置，以保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位。定位环外径应与注射机的定位孔间隙配合，其配合间隙为0.050.15 mm，定位环厚度为510mm。在模具安装调试时，定位圈应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小0.2mm以下5.2浇口套的选用主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损，对材料要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时，也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为5055HRC，浇口套属于标准件，在选够浇口套时应注意：浇口套进料口直径和球面坑半径。因此，所选浇口套如图所示：图5-1 浇口套5.3分流道的布置分流道是指主流道末端与浇口之间的通道。此副模具采用梯形的截面形状，对于壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件，截面的直径可采用如下的的经验公式：B=0.2654 H= 2B/3 其中B是分流道的高，L是分流的长度，M是塑件的质量，此副模具选分流道的截面积为B=2.4mm,H=1.5mm由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料的熔体的流动状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度Ra要求比较高，一般取0.8um左右。分流道在分型面上的布置的形式，它必须遵循以下两方面的原则，即一方面排列紧凑，缩小模具板面的尺寸，一方面流程尽量短，锁模力力求平衡，该模具采用平衡式的分流道。5.4浇口设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。它是整个浇注系统的关键的部位，也是最薄点。其形状、大小及位置应根据塑件大小、形状、壁厚、成型材料及塑件技术要求等进行而确定。浇口分限制性浇口和非限制性浇口，该塑件采用的是限制性浇口，它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，有利于塑料进入，使其充满型腔。另一方面改善塑料熔体进入型腔的流动特性，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开的作用设计中，浇口的位置及尺寸的要求是比较严格的，初步试模，必要时还需要修改。因此浇口的位置的开设，对成型性能及成型质量的影响是很大的。一般在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征，成型质量和技术要求，综合分析。一般要满足以下原则：(1)尽量缩短流动距离。(2)浇口应开设在塑件的壁厚。(3)必须尽量减少或避免产生熔接痕。(4)应有利于型腔中气体的排除。(5)考虑分子定向的影响。(6)避免产生喷射和蠕动。(7)不在承受弯曲冲击载荷的部位设置浇口。(8)浇口位置的选择应注意塑件的外观质量。本套模具浇口采用圆形浇口，浇口位置处于零件安装的内侧表面，避免零件表面存在痕迹，造成不美观。如下图：图5-2 模具流道然而，根据塑件的样品图、生产的批量等，采用一模两腔结构。浇口采用牛角浇口，潜入到动模内，具体尺寸见总装图。第六章 合模导向机构的设计第六章 合模导向机构的设计导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模这一边均可通常导柱设在主型芯周围。导向机构的主要定位、导向、承受一定侧压力三个作用。在该设计中采用了导柱导向机构，而导柱导套为标准件。6.1 导柱的设计导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。定位作用：为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。所以，以下为选用的导柱形式，如图所示： 图6-1导柱导柱的技术要求导柱的端面一般制成锥形或半球形的先导部分，以使导柱能顺利地进入导向孔。导柱的长度需比凸模端面高出68mm。以免导柱未导准方向而型芯先进入型腔与其可能相碰撞而损坏。导柱的表面应具有较好的耐磨性，而芯部坚韧，不易折断。因此，多采用低碳钢（20钢）经渗碳淬火处理，或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理（硬度为5055HRC）。导柱固定部分表面粗糙度Ra一般为0.8m，导柱配合部分的表面粗糙度Ra一般为0.80.4m。导柱固定部分与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过度配合。根据注射模具具体结构形状和尺寸，导柱一般可设置4个，小型模具可以设置2个，圆形模具可设置3个。导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度。6.2导套的设计导套的结构形式如图6-2、6-3所示： 图6-2定模导套示意图 这种导套结构形式较复杂，用于精度要求高的场合，导套的固定孔便于与导柱的固定孔同时加工。为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。导套孔最好做成通孔，否则会由于孔中的气体无法逸出而产生反压，造成导柱导向困难。导套一般采用淬火钢或青铜等耐磨材料制造，其硬度应比导柱低，以改善摩擦，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分表面粗糙度Ra一般为0.8m。导套与模板固定部分采用H7/m6或H7/k6的过度配合。导柱与导套的配合精度通常采用H7/f7或H8/f7。第七章 推出机构的设计每次注射模在注射机上合模注射结束后，都必须将模具打开，然后把成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出，完成推出脱模的机构称为推出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸来完成的在注塑成型的每一个循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，在该设计中，为了使符合脱模机构的要求：1）使塑件留于动模；2）塑件不变形损坏这是脱模机构应当达到的基本要求。要做到这一点首先必须分析塑件对模腔的附着力的大小和所在部位，以便选择合适的脱模方式和脱模位置，使脱模力得以均匀合理的分布。3）良好的塑件外观顶出塑件的位置应尽量设在塑件内部，以免损坏塑件的外观。4）结构可靠因此在本次模具设计中，根据装配图，其模具结构的脱模机构主要由斜导柱带动滑块向两边运动 完成外螺纹的横向抽芯，然后由推板推动塑件使工件推出，还有在设计主型芯时也会有一定的拨模作斜度35。推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成。现以设计中的推出机构具体说明推出机构的组成与作用。凡与塑件直接接触并将塑件从模具型腔中或型芯上推出脱下的元件，成为推出元件，如推杆，它们固定在推杆固定板上。为了推出时推杆有效工作，在推杆固定板后设置推板，两者之间用螺钉连接。推出机构进行推出动作后，在下次注射前必须复位，复位元件是为了使推出机构能回复到塑件被推出时的位置而设置的。在模具中还设有支承钉，支承钉使推板与动模座板间形成间隙，易保证平面度，并有利于废料、杂物的去除，此外还可以减少动模座板的机加工工作量和通过支承钉厚度的调节来调整推杆工作端的装配位置等。第八章 侧向分型和抽芯机构的设计第八章 侧向分型和抽芯机构的设计当塑件上具有与开模方向不同的内外侧孔时，塑件不能直接脱模，必须将成型侧孔的零件做成可动的，在塑件脱模前先将活动型芯抽出，然后再自模中通过顶杆顶出塑件。而此次的产品设计有外螺纹，因此，也需要采用了侧向分型抽芯机构。又，该塑制品是大批量的生产，故也使用了机动侧向分型抽芯。8.1分型面的选择根据塑件制品分型面的设计与选择原则，分型面应该设计在零件截面最大的部位，且不影响零件的外观。若采用如图8-1（a）所示的位置作分型，由于动模侧出现倒扣，必须在动模侧在加一个垂直分型面，产品的透光表面可能会出现溢边的痕迹，不利于产品的外观；若采用图8-1（b）所示的分型方法，塑件就上端完整保留在定模一侧，而且容易脱模，而螺纹一侧保留在动模，溢边痕迹只会留在螺纹上，不影响工件表面。因而选择该方法为模具设计的分型方案，选用斜滑块外侧分型结构。 8-1(a) 8-1(b)图8-1 分型面的选择8.2斜滑块的设计8.2.1斜滑块的行程；斜滑块的分析如下图：图8-2 斜滑块侧向行程滑块的角度必须小于30，一般取525。本设计斜滑块的导向机构角度为25。因为产品的底圆和外圆存在倒扣，若要脱模，必须让每一侧滑块向外移动6.2mm。同时为确保零件不会陷入到滑块内侧使零件不能取出，滑块不能移动超过10.7mm，即超过产品外径。滑块跟零件预留3mm的安全距离，确保零件能够顺利取出，S=+K=6.2+3=9.210.7mm，符合使用要求。即S=9.2mm滑块垂直方向的移动距离：L=19.73mm 取整数 L=20mm斜滑块尺寸如下图：图8-2 斜滑块机构因为选用的是卧式模具，保留在动模部分长度L1H，H为滑块总高79.5mm，所以斜滑块的行程符合设计的要求。8.2.2斜滑块的动作设计：斜滑块导滑槽的倾斜角a为25。合模情况下定模板把斜滑块斜压紧在动模板上面。当塑件冷却成型后，动模板向后移动，塑件先从第一分型面脱模，在斜滑块止动装置下，斜滑块的位置保持不变。当止动装置的销钉完全退出斜滑块后，斜滑块在推杆的作用下，把斜滑块向前推20mm，同时斜滑块向两侧移动，塑件螺纹部分脱离斜滑块，把塑件从型芯上推出。当斜滑块沿着导滑槽运动，到限位块的位置时，斜滑块停止运动，完成脱模。限位块与止动装置的结构如图所示：图8-3 斜滑块机构及止动机构34第九章 温度调节系统的设计第九章 温度调节系统的设计9.1 模温对制品质量和生产效率的影响9.1.1 温度对制品质量的影响高温塑料熔体在模具型腔内凝固并释放热量，模具内存在着一个合适的温度分布，使制品的质量的达到最佳。模具温度调节对制品的影响表现在如下几个方面：（1）变形，（2）尺寸精度， （3）力学性能，（4）表面质量。9.1.2 温度对制品生产效率的影响 在注射成型过程中塑料熔体所释放的热量约有5%30%由模具传导、对流和辐射的方式散发到大气中，热量大部分由冷却水带走，因此注射模的冷却时间主要取决于模具冷却系统的冷却效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射循环周期的2/3，因此缩短注射循环周期的冷却时间是提高生产效率的关键。9.2 模具冷却系统的设计模具设置冷却装置的目的：一是防止塑件脱模变形；二是缩短成型周期；三是使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度，以得到柔软性、扰曲性、伸长率较好的塑件。模具冷却系统的目的，不仅仅是对模具进行冷却，而且可使模具维持成型制品所需要的恒定温度。熔融塑料由注射机喷嘴射出，进入模具并充满型腔后，则要求尽可能迅速地冷却固化，以便保压定型后出模。因此，要使模具保持塑料冷却固化所需的最佳温度，必须对高温塑料带入模具的温度进行有效的调节和控制，常用且又简便的方法就是利用冷却介质水对模具进行循环冷却，将模具中多余的热量带出模外，以保持制品冷却所需的最佳模温。冷却系统一般在模具上开设冷却水道。9.2.1 冷却水口的设计冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值本模具定模取4根，动模取2根，冷却水的口径均为6mm。9.2.2 冷却回路的设计凹模冷却回路的设计种类：（1）外接直通式，（2）平面回路式，（3）多层回路式，（4）凹模嵌入式。在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。（1）低的模具温度可降低塑件的收缩率。（2）模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。（3）对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。（4）随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。（5）提高模具温度可以改善塑件的表面质量。在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为220270左右，而从模具中取出塑件的温度约为3060，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度因注塑产品使用的塑料是PMMA，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。对温度调节系统的要求：（1）确定加热或是冷却；（2）模温均一，塑件各部分同时冷却；（3）采用低的模温，快速且大量通冷却水。温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低谦。定模冷却水道主要分布在塑件外围，而动模的冷却水穿进型芯，用导流板将型芯孔的冷却水道分隔，形成回路。由于考虑到零件体积比较小，冷却量需求不大，所以动模的斜滑块不再设置冷却水道本次模具设计中冷却水道的布置如图虚线所示：图9-1 塑件水线系统分布图第十章 绘制装配图及定制零件明细表第十章 绘制装配图及定制零件明细表模具整体设计也就是模体的设计，随着现代工业的发展，模体设计已接近标准化，可以从市场上购买相应的模体。标准模体一般包括定模板、动模板、垫块、顶出固定板、顶板、导柱、导套、复位杆等。标准模架有12种结构，15876种规格。在本次设计中，浇口套、导柱、导套、顶杆、水嘴都采用标准件，可以外购。总装图主视图如图所示总装图11 定模固定板 2 定模板 3 定模模仁 4 动模斜滑块 5型芯 6 动模板 7 复位杆 8 支承板9 复位弹簧 10 内六角螺钉M8 11 限位块 12 支撑柱 13 推杆固定板 14 推板 15 垃圾钉16 动模固定板 17 内六角螺钉M10 18 推板导柱 19 推板导套 20 导柱 21 定模导套 22内六角螺钉M6 23 浇口套 24 内六角螺钉M5 25定位圈总装图226 内六角螺钉M8 27 内六角螺钉M14 28 导流板 29 推杆 30 螺杆M14 31
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