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NX7CAD- QQ1459919609- zhusumo-zhuangpei.prt .dwg .dwg .doc .dwg .docx .dwg .dwg .dwg 嵥.txt .dwg .docx 羫硣HTF80XBCAD飬 1 1 4 1.1 4 1.2 4 2 6 2.2 7 2.3 羫 8 2.3.1 缰 8 2.3.2 8 2.4 8 3 10 3.1 10 3.2 11 3.3 11 3.4 11 3.4.2 11 3.5 12 3.5.1 12 3.6 15 3.6.1 16 3.6.2 16 3.6.3 16 3.7 18 3.8 19 3.9 20 3.10 21 3.10.1 21 3.10.2 21 4 24 4.1 24 4.3 25 4.4 26 4.4.1 26 4.4.2 27 4.4.3 27 4.5 28 5 29 5.1 30 5.2 31 5.3 32 5.4 32 5.5 33 6 34 7 35 37 38 = . QQ:1459919609QQ 1969043202 = 棬 选题的目的和意义一、选题目的模具的生产技术水平是衡量一个国家工业制造发展程度的重要标志之一，目前我国塑料模具在整个模具产业中的占有比重约为40%，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，其发展速度将高于其他模具。虽然我国塑料模具在质量、技术和制造能力方面近几年来发展很快，有些已达到或接近国际水平，尤其是随着改革开放政策的不断深入，“三资”企业的不断发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高确实起到了非常大的促进作用。但是，由于长期以来我国模具制造基础底子薄弱，且存在明显的地域发展不平衡现象，因此总体来看，塑料模具产品水平差距还很大，主要体现在型腔精度、生产周期、淬火钢寿命三个方面，这使我国的塑料制品在大型、精密、复杂化的方向中无法取得很好的成果。而随着人们的生活水平不断提高，人们对家电产品的外观追求越来越高，家电产品更是趋于复杂化、精细化，注塑成型作为家电塑料制品的主要成型方式，在整个家电塑料产品成型中占有很大的比例,因此注塑模具的成型制造技术在未来的发展中将越来越受到重视。而传统的模具设计制造往往是技术人员根据自己已有的经验，然后参考一些类似的模具进行分析设计，而在试模时需要对一系列的参数组合进行试模以得出最佳的注射参数，一套模具从设计到最终的合格交付期间往往经过多次的试模、改模才能达到要求，这耗费了大量的人力、物力、财力，而且经常得不到想要的效果。本课题便是针对以上的情况采用CAD/CAE技术，在设计前采用Moldflow模拟软件进行分析，预测产品注射过程中可能存在的问题，在设计时根据分析结果优化设计方案，调整注射工艺参数，这对提高模具的质量、缩短制造周期、降低制造成本具有一定的意义。三、可行性分析1.由于模具事业发展迅速，设备先进，有良好的设备基础；现代信息发达，资料齐全，并学习了相关专业的知识，积累了一定的经验，在这方面有一定的优势。 2. 此塑件的外形简单但四周都需要侧抽，由于抽芯距较大故使用油缸抽芯，塑件四周较薄，综合考虑，采用一般的开模结构，即上下分模。3.此塑件表面质量要求不高，采用直接浇口，流程短，截面小，塑件切断速率高，开模时浇口容易自动拉断。4.最后指导老师在这方面有丰富的经验，能提供非常大的帮助。2. 研究现状及主要参考文献四通管的制造方法：（1）铸造：高铬铸铁薄壁四通管铸件用传统CO2-水玻璃砂型工艺方法铸造,但在铸件清砂过程中容易造成局部开裂,造成产品报废。（2）挤胀成形：管材内高压胀形技术经过几十年的发展,其成形机理研究和制造工艺研究有了较大的进展。与冲压焊接的传统工艺相比,管材使用内压胀形成形的产品具有比强度高、比刚度高、应力集中更小、材料流动性更好、壁厚分布更均匀、成形极限更高等特点。（3）注塑成形：四通管注射模具采用斜导柱侧抽芯的制作方案和使用换内模镶件的方法成型。结构设计上采用侧抽芯机构、同时采用顶出套代替顶件杆,既是型腔的工作部分,又是塑件的顶出机构,简化了模具的结构。（4）内高压成形：内高压成形技术正是在此需求下的产生的一种以轻量化为核心的先进制造技术。相对于传统的机加工、铸、锻、焊等工艺技术，内高压成形技术生产的管类零件，成形产品质量好，节约材料，已成为塑性加工领域研究的前沿和热点。1 范国均 刘亚军 刘敏娟 吴龙祥，大型高铬铸铁薄壁四通管砂型铸造工艺研究2 赵跃文，PVC四通管注射模设计3 梁英杰，四通管注射模具设计4 王贤，四通管接头注射模设计5 邱康，单侧双排四通管挤胀成形试验研究6 陈晓晓，四通管内高压成形有限元模拟及工艺分析和优化3.拟研究（设计）的主要内容（1）塑料的工艺分析：包括塑件图及技术要求、原料的成型特性和工艺参数、 PVC塑料主要的性能指标、PVC塑料的注射成型工艺参数。（2）注塑设备的选择：包括注射成型工艺条件、注射机的选择、模架的选定、注射机的校核。（3）浇注系统的设计：包括流道设计、冷料穴的设计。（4）成型零件的设计与计算：包括成型零件结构设计、成型零件工作尺寸的计算、型腔和底板的计算。（5）脱模机构设计（6）侧向分型与抽芯机构的设计：包括抽芯力计算、抽芯距计算、油缸抽芯的设计。（7） 温度调节系统的设计：包括模具冷却系统的设计、模具加热系统的设计。（8）模具的装配：包括模具的装配程序、模具的装配顺序、开模过程分析。3. 拟采用的研究（设计）方法总体：本课题采用塑料注射成型,塑料材料（本塑件材料为硬pvc）价格低利用率高，成型方便的特点，在成型过程中存在脱模困难，4个方向都需要抽芯，而且距离较长. 因为本次设计的管件尺寸较大，型腔深，所需抽芯力大，所以拟用液压缸抽芯机构。着重解决塑料4个方向长距离抽芯,模具结构设计合理，顺利脱模。另外，通过CAE辅助分析，得到最佳浇口位置、壁上剪切应力、充填结束时的体积温度、流动处前沿温度、体积收缩率，评价浇注系统、冷却系统，判断可能出现的气穴、熔接痕、锁痕指数等。并在设计过程中改进。通过UG 三维设计模具，autocad 二维出图。5.研究（设计）重、难点分析（1）材料：硬PVC（硬聚氯乙烯）材料，硬度高，脆性大，容易断裂。（2）浇口选择：由于材料为硬PVC，塑件壁厚比较薄，如果采用点浇口模具可能会导致塑料不能完全填充的缺陷，因此为了避免这个问题，我们选择一模一腔直接浇口结构，直接注塑成型，成型后手动剪除浇口。（3）抽芯 ：由于抽芯距较大，抽芯直径也较大，如果采用传统的斜导柱或斜顶推出，会导致模架体积过大，成本过大，因此采用油缸抽芯的抽芯方式。（4）推出：由于推出没有其他要求，因此可以采用传统的推杆或推管的推出方式。6.预期成果开题报告、设计说明书、三维模具图、二维总装图、二维零件图、工艺卡。7. 工作进度安排指导教师意见 指导教师： 年 月 日 机械技术系毕业设计工作委员会意见： （盖章） 年 月 日 摘 要根据四通管塑件的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考虑塑件制件尺寸。本模具采用一模一腔，直浇口进料，注射机采用HTF80XB型号，设置冷却系统，CAD和绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的注塑模具设计。关键词：四通管；一模一腔；直浇口进料；注射机；冷却系统；注塑模具目录摘 要11 绪论41.1 塑料简介41.2 注塑成型及注塑模42 塑件分析62.2 塑件的材料分析72.3 塑件的结构和尺寸精度表面质量分析82.3.1 塑件尺寸及精度82.3.2 塑件表面粗糙度82.4 计算塑件的体积、质量83 塑件成型方案设计103.1 分型面选择103.2 型腔数的确定113.3 型腔布局113.4 浇注系统的类型和位置的选择113.4.2 确定浇注系统的原则113.5 成型零件结构设计123.5.1型腔设计123.6 脱模机构的设计153.6.1 脱模机构的选择163.6.2推杆推出机构设计163.6.3 脱模力的计算163.7 导向与定位机构设计183.8 排气及引气系统的设计193.9模温调节系统的设计203.10模架选用213.10.1确定模具的基本类型213.10.2模架的选择214 模具零件设计244.1 模具成型零件尺寸计算244.3脱模力的计算254.4浇注系统的设计264.4.1 主流道的设计264.4.2分主流道的设计274.4.3浇口的设计274.5模具冷却系统的设计285 注射机的选用及相关参数的校核295.1 相关参数305.2最大注塑量校核315.3 锁模力校核325.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核325.5 开模行程校核336 注塑模具工作原理347 模流分析35总结37致谢381 绪论模具，工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。 简而言之，模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。素有“工业之母”的称号。在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。广泛用于冲裁、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的轮廓或内腔形状，应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离（冲裁）。应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。模具一般包括动模和定模（或凸模和凹模）两个部分，二者可分可合。分开时取出制件，合拢时使坯料注入模具型腔成形。模具是精密工具，形状复杂，承受坯料的胀力，对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有较高要求，模具生产的发展水平是机械制造水平的重要标志之一。1.1 塑料简介塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules)，可以自由改变成分及形体样式，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。塑料的主要成分是树脂。树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等。树脂约占塑料总重量的40%100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚苯乙烯等。1.2 注塑成型及注塑模将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成2 。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。2 塑件分析在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。本设计课题-四通管如图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构较为简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。四通管二维图2.2 塑件的材料分析2.2.1 塑料材料的基本特性PVC （聚氯乙烯）化学和物理特性 刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。PVC材料是一种非结晶性材料。 PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、补强剂及其它添加剂。PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。 PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。 PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收缩率相当低，一般为0.20.6%。2.2.2 塑件材料成型性能1. PVC是热敏性塑料，在加工时需注意，无论挤出还是注塑，当材料在料筒或螺杆中加温高速流动会自然产生摩擦热，易引起老化。2. PVC的流动性较差，因此注射模具的进胶口要尽量的加大。3. 为更好的成型和制品表面更优异的光洁度，模具的排气孔要尽量顺畅加大。4. 为考虑到构件的复杂和流道的长短，在模具上面添加冷料井是比较理想的选择。5. 如果PVC粒料存放时间较长，对粒料进行烘料处理是比较保守的。2.3 塑件的结构和尺寸精度表面质量分析2.3.1 塑件尺寸及精度根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照塑件的尺寸与公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本产品采用MT6级精度。2.3.2 塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为Ra 0.021.25m之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.010.63m。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。本次产品表面粗糙度为外表面Ra0.2，内表面Ra0.81.6。2.4 计算塑件的体积、质量本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，在UG软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积4.99cm3，因PVC的密度为1.38g/cm3，即可以得出该塑件制品的质量约为6.9g。3 塑件成型方案设计3.1 分型面选择模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，为便于脱模，将分型面置于塑件中心平面，脱模后塑件留于动模一侧。分型面的选择3.2 型腔数的确定因为本设计四通管结构简单，生产量大，塑件的尺寸较大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模一腔，进行加工生产。3.3 型腔布局型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使型腔每个区域都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满型腔,使塑件内在质量均一稳定。由于该塑件采用的是一模一间直浇口设计，因此无需考虑这个问题。3.4 浇注系统的类型和位置的选择浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通直浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。3.4.1浇注系统组成普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分：1.主浇道 2.第一分浇道 3.第二分浇道 4.第三分浇道 5.浇口 6.型腔 7.冷料穴3.4.2 确定浇注系统的原则在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a)、塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b)、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模二腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c)、塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。d)、塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e)、冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。3.5 成型零件结构设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括型腔、型芯、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。3.5.1型腔设计型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用整体式型腔，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。型腔三维型腔二维3.5.2型芯设计本设计中采用整体式型芯，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。型芯三维型芯二维3.6 脱模机构的设计塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。3.6.1 脱模机构的选择脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。脱模机构的选用原则：（1）使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；（2）推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；（3）推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；（4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观；本设计中采用推杆推出机构使塑料制件顺利脱模。3.6.2推杆推出机构设计本设计中采用台肩形式的圆形截面推杆机构，设计时推杆与回针锁定，回针运动时带动推杆运动。回针端平面不应有轴向窜动。定模板与推杆孔配合一般为200C。3.6.3 脱模力的计算脱模力是从动模一侧的主型芯上脱出塑件所需施加的外力，需克服塑件对型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。本设计主要计算由型芯包紧力形成的脱模阻力。当开始脱模时，模具所受的阻力最大，推杆刚度及强度应按此时计算，亦即无视脱模斜度（a=0） Q=8tESlf/(1-m)(1+f) （kN）式中，Q脱模最大阻力（kN） t塑件的平均壁厚（cm） E塑料的弹性模量（N/） S塑料毛坯成型收缩率（mm/mm） l包容凸模长度（cm） f塑料与钢之间的摩擦系数 m泊松比，一般取0.380.49查表得，S=0.003，E=310N/cm已知，t0.15cm，l=0.9cm，f= 0.45Q=80.153100.0030.90.45/(1-0.4)(1+0.45)=0.5KN F阻=fF正=fPA=0.5101061723.3410-6=8616.7Nf -摩擦系数，一般取0.151.0，本设计取0.5F正-因塑件收缩对型芯产生的正压力（N）P -塑件对型芯产生的单位正压力，一般取812MPa,本设计取10MPaA -塑件包紧型芯的侧面积（2）推杆推出机构3.7 导向与定位机构设计导向机构的作用：保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位置。导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用,导向机构零件包括导柱和导套等。 1. 导向结构的总体设计（1） 导向零件应合理的均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。（2） 根据模具的形状和大小，一副模具一般需要2-4个导柱。如果，模具的凸模与凹模合模有方位要求时，则用两个直径不同的导柱，或用两个直径相同，但错开位置的导柱。（3） 由于塑件通常留于公模，所以为了便于脱模导柱通常安装在母模。（4） 导柱和导套在分型面处应有承屑槽（5） 导柱导套及导向孔的轴线应保证平行（6） 合模时，应保证导向零件首先接触，避免公模先进入模腔，损坏成型零件。2. 导柱的设计（1） 有单节与台阶式之分（2） 导柱的长度必须高出公模端面68mm（3） 导柱头部应有圆锥或球形的引导部分（4） 固定方式有铆接固定和螺钉固定（5） 其表面应热处理，以保证耐磨。 3. 导套和导向孔（1） 无导套的导向孔，直接开在模板上，模板较厚时，导向孔必须做成盲孔，侧壁增加排气孔。（2） 导套有套筒式台阶式凸台式（3） 为了导柱顺利进入导套孔，在导套前端应倒有圆角r。一般情况下,导柱与导套共同使用,用于保证动模与定模两大部分内零件的准确对合和塑料部品的形状,尺寸精度,并避免模内零件互相碰撞与干涉,起到合模导向的作用.3.8 排气及引气系统的设计排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜，其值与塑料熔体的粘度有关。3.9模温调节系统的设计在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为左右，熔体固化成为塑件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的塑料，如本设计中的PP，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。温度调节对塑件质量的影响注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。模具冷却水路1.冷却水体积流量查表3-21成型PVC塑料的模具平均工作温度为40，用常温20的水作为模具冷却介质，若出口温度为25，则每次注射质量为0.0069kg，注射周期为30s查表3-281，取PVC注射成型固化时单位质量放出热量h=2.1X105j/kg代入公式 V=nmh60Cpt1-t2=(3600/30)0.00692.11056010004187(25-20)=1.3810-4m3/min2.冷却管道直径确定冷却水体积流量V查表3-291可初步确定冷却管道直径为6mm。3.10模架选用3.10.1确定模具的基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。3.10.2模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择CI型的模架，其基本结构如下：CI型模架图CI型模具定模采用一块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合直浇口，采用斜导柱或定模侧抽芯的注射成形模具。分型面分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，经过计算可以知道该模具是一模一腔的模具，所以模仁宽为70，长为90。模架的长L 180mm模架的宽W 150mm根据内模仁的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。所以就取BL=150X180的模架，塑件的高度为18.2mm，塑件的胶位为动定模各一半，该模具型腔结构简单，型芯、型腔的固定是固定总高度的加30-50mm，B板的厚度取60mm，满足强度要求，A板为60mm，C板为60mm（C的选择应考虑推出机构的推出距离是否满足推出的高度）在本设计中，因为采用龙记的CI1518-A60-B60-C60标准模架，其标准模脚的高度为60mm，完全满足顶出要求。综上所述所选择的模架的型号为：LKM CI1518-A60-B60-C604 模具零件设计4.1 模具成型零件尺寸计算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定硬PVC材料的平均收缩率为0.3%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为： A=B+0.003B式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 塑件在常温下实际尺寸成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/31/4，或取IT78级作为模具制造公差。在此取IT8级，型芯工作尺寸公差取IT7级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。 本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出这硬PVC的成型收缩率为1.003，模具的制造公差取z =/3。因本设计塑件的尺寸精度为MT3。如表4-2 表4-2 型腔型芯工作尺寸的计算类别塑件基本尺寸计算公式模具尺寸型腔尺寸计算HmHs =9.01Hm=(Hs+Hs. -2/3)0+z9.00 0+0.02LmLs =46.09Lm=(Ls+Ls. -3/4)0+z46.15 0+0.04型芯尺寸Hmhs =9.01hm=(hs+hs. -2/3) 0-z9.00+0.02 0Lmls =46.09lm=(ls+ls. +3/4)0-z46.15+0.04 0 普通意义上的模具强度包括模具的强度、刚度。模具的各种成型零部件和结构零部件均有强度、刚度的要求，足够的强度才可以保证模具能正常工作。由于模具形式较多，计算也不尽相同且较复杂，实际生产中，采用经验设计和强度校核相结合的方法，通过强度校核来调整设计，保证模具能正常工作。模具强度计算较为复杂，一般采用简化的计算方法,计算时采取保守的做法，原则是：选取最不利的受力结构形式，选用较大的安全系数，然后再优化模具结构，充分提高模具强度。为保证模具能正常工作，不仅要校核模具的整体性强度，也要校核模具局部结构的强度。整体性强度主要针对型腔侧壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的压力等几个方面，实际选用尺寸应大于计算尺寸并取整。校核时应从强度与弯曲两个方面分别计算，选取较大的尺寸。4.3脱模力的计算脱模力的产生范围： （脱模）塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，产生包紧力。 不带通孔壳体类塑件，脱模时要克服大气压力 。 机构本身运动的磨擦阻力。 塑件与模具之间的粘附力。 初始脱模力，开始脱模进的瞬间防要克服的阻力。相继脱模力，后面防需的脱模力，比初始脱模力小，防止计算脱模力时，一般计算初始脱模力。脱模力的影响因素：a 脱模力与塑件壁厚，型芯长度，垂直于脱模方向塑件的投影面积有关，各项值越大，则脱模力越大。 b 塑件收缩率，弹性模量E越大，脱模力越大。 c 塑件与芯子磨擦力俞大，则脱模阻力俞大。 d 排除大气压力和塑件对型芯的粘附等因素，则型芯斜角大到，塑件则自动脱落。4.4浇注系统的设计4.4.1 主流道的设计流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。（1）、主流道的尺寸设计中选用的注射机为HTF80XB，其喷嘴直径为3.2，喷嘴球面半径为11，依此主流道各具体尺寸设计如下： （2）、主流道衬套的形式选用如下图所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套和定位环设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用。（3）、定位环的固定 定位环采用2个M6的螺丝直接锁附固定。4.4.2分主流道的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，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计中塑件为一模一腔,且采用直浇口，因此无需分主流道。4.4.3浇口的设计浇口又叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。它有两个功能：一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的塑料不会倒流。常向的浇口形式有侧浇口，侧浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则： 浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点： 1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使 1)流程(包括分支流程)为最短； 2)每一股分流都能大致同时到达其最远端； 3)应先从壁厚较厚的部位进料； 4)考虑各股分流的转向越小越好。2. 有效地排出型腔内的气体。由于本设计中的塑件为一模一腔且材料为硬PVC，所以用直接浇口的形式，成型后将其切除。4.5模具冷却系统的设计设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸，以方便加工与组装。设计冷却系统时，模具设计者必须根据塑件的壁厚与体积决定下列设计参数： 冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。冷却管路的位置与尺寸塑件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在型芯块与型腔块内，设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。通常，钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的12倍，冷却孔道之间的间距应维持35倍直径。冷却孔道直径通常为612 mm（7/169/16英吋），在此取6mm。 5 注射机的选用及相关参数的校核注射成型工艺过程分析如图所示从料头把树脂挤入料筒中，通过螺杆的转动将熔体输送至机筒的前端。在那个过程中，在加热器的作用下加热使机筒内的树脂材料受热，在螺杆的剪切应力作用下使树脂成为熔融状态，将相当于成型品及主流道，分流道的熔融树脂滞留于机筒的前端（称之为计量），螺杆的不断向前将材料射入模腔。当熔融树脂在模具内流动时，须控制螺杆的移动速度（射出速度），并在树脂充满模腔后用压力（保压力）进行控制。当螺杆位置，注射压力达到一定值时可以将速度控制切换成压力控制。根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作：（1）、成型前对原材料的预处理根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥，PP材料吸湿性良好，如储存得当，成型一般不需进行干燥处理。（2）、料筒的清洗在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 （3）、脱模剂的选用 脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对PP材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。第二步: 注射成型过程 完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。第三步：制件的后处理注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为PP，就采用退火处理13小时。要架一套模具,首先要考虑模具尺寸是否符合机台大小的顿数.注射量是否满足要求,机台的射出投影面积是否适合模具生产,大顿数机台生产小模具,计量不容易控制,再者若用太大锁模力,对模具也有一定损伤,锁模力不够导致产品毛边过大,太大模具超过机台的负荷对合模系统也会有一定之损伤.5.1 相关参数由于采用一模二腔，需要至少注射量为6.9g，流道水口废料2g，总注塑量8.9g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为HTF80XB。注射方式为螺杆式，其有关性能参数为： 型号单位80A80B80C 参数螺杆直径mm343640理论注射容量cm3111124153注射重量PSg101113139注射压力Mpa206183149注射行程mm122螺杆转速r/min0220料筒加热功率KW5.7锁模力KN800拉杆内间距(水平垂直)mm365365允许最大模具厚度mm360允许最小模具厚度mm150移模行程mm310移模开距(最大)mm670液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC