打印机压轮设计.doc

长春工业大学学士学位论文 i 摘要摘要 本次设计的题目为打印机压轮设计。由于制件的形状复杂，考虑到脱模过 程比较困难，所以采用两次分型。第二次为侧向分型，直接制件从型腔中取出 的脱模思路。 本次设计的塑件的材料为聚乙烯，生产批量为小批量。 根据塑件材料、结构、模具设计采用点浇口、一模两腔、二次分型、斜导 柱滑块侧向抽芯、零件间隙排气、热电偶调节模具温度以及循环冷却，加工简 便，便于安装，制冷效果好。注射机选用 ttf-200 型注射机。另外，所有模具 设计都经过仔细校核，达到预期设计要求。 关键词：浇口 侧向分型与抽芯结构 分型面 脱模机构 冷却系统 打印机压轮 ii titletitle thethe presspress wheelwheel ofof thethe printerprinter abstractabstract this design subject is the design of printers press wheel. due to the model is very complexity, considering take off the shell is very difficulty, so two disjoin the model is adopted. the second is side disjoin the model; the mind is that direct model is disjoined from the room of the model. the material is polyethylene, the batch is small. according to the material、structure, the model of model、two cavity of the same model, divide the type two times, inclined lead the pillar slippery a side to take out the pole ,the spare parts cleft row spirit, the thermocouple regulates the molding tool temperature and cools off circularly, process simple, easy to gearing, make cold and effective. inject the machine chooses to inject the machine with the types ttf-200s.moreover, all molding tool the designs all pass by the careful school pit, attain to expect the design request. keywordskeywords：sprinkle, side to the type of the cent with take out the structure of pole, divide a noodles, take off the mold organization, cooling system 长春工业大学学士学位论文 目目 录录 1、设计选题背景1 1.1 设计目的 .1 1.2 塑料成型的加工发展趋势 .1 2、设计依据及有关结论3 2.1 塑料件有关资料 .3 2.2 塑料注射模具应注意的问题 .4 2.3 注射模具的简单结构 .4 2.4 模具的分类 .5 2.5 本塑件的质量的计算 .6 2.6 塑料制件的参数 .6 2.7 弹簧的选用 .7 3模具设计10 3.1 注射模的总体设计 .10 3.2 排气系统设计 .11 3.3 型芯零件的结构设计 .11 3.4 锁模机构 .13 3.5 浇注系统设计 .14 3.6 脱模机构设计 .19 3.7 注射模温调节系统设计 .20 3.8 限位杆设计 .22 3.9 定位杆的设计 .22 3.10 塑料模具设计如下23 3.11 弹簧的有关数据 .31 4设计总结32 参考资料33 长春工业大学学士学位论文 1 1、设计选题背景、设计选题背景 1.11.1 设计目的设计目的 1.通过对模具的设计，能够大致掌握设计步骤和解决设计模具过程中出现 的问题。 2.懂得如何协调各种约束条件，使设计更加趋于完善，如何在有限时间完 成任务的能力。 3理解模具设计与加工工艺之间的关系了解模具加工过程。 4了解加工中定位处理及尺寸标注之间的关系，大致了解各种加工机床的 性能。 5掌握制图和识图能力。 1.21.2 塑料成型的加工发展趋势塑料成型的加工发展趋势 成型塑料制品的模具称为塑料模具。对塑料模具的全面要求是：能够生产 出在尺寸精度、外观、物理性能等方面均能满足使用要求的优质产品，以便用 模具角度，要求高效率、自动化，操作方便，从模具制造角度要求结构合理， 制造容易，成本低廉，批量大。 现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效设备，选择先进的模具是必 不可少的三项因素。尤其塑料模具对实现塑料加工工艺要求，塑料制件使用要 求和制造设计起重要作用。高效的全自动设备，也只能装上自动化生产模具才 能发挥其效能。由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产品需求量很大，对塑 料模具也提出了越来越高的要求。因此，促使塑料成型模具生产不断有长足的 发展。 塑料成型模具的发展趋势是： (1) 加深理解研究。 (2) 高效率、自动化。 (3) 超大型与超小型及高精度。 (4) 革新模具制造工艺。 (5) 使模具导柱，模板标准化。 不同的塑性成型方法使用着模具的原理和结构特点各不相同。以注射机型 模具为例，塑料先加在注射机的加热筒内，塑料受热熔融，在注射机的螺杆或 打印机压轮 2 活塞的推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内硬 化定型，这就是注射成型的简单过程。注射成型使用的模具称为注射模具。注 射模具主要用于热塑料制品定型。但近年来也用于热固性塑料成型。注射成型 在塑料制品中占有很大的比重。 长春工业大学学士学位论文 3 2 2、设计依据及有关结论、设计依据及有关结论 2.12.1 塑料件有关资料塑料件有关资料 2.1.1、对塑料件性能进行分析： 本塑料件为用于精确调节水的流量的阀杆。阀杆的较大部位有 o 形密封 卷的环行槽。手柄端为空心。较小端为推顶端，对于这种塑件，表面质量要求 不高。因此我选用了聚乙烯 pe。它的溢料间隙为 0.0250.04mm。 2.1.2、聚乙烯的工艺参数。 注射成型机类型：柱塞式 密度：0.940.96 )/( 3 cmg 计算收缩率 s：1.53.6 预热和干燥 温度()：7080 时间 t（h） 聊筒温度()后段：140160 中段：- 后段：170200 喷嘴温度()：- 模具温度()：6070 注射压力 p（mpa）：60100 成型时间 t(s) 注射时间：150 保压时间：03 冷却时间：1560 总周期：40130 说明：高压聚乙烯模温为 35-50c，其余均相同。 (以上由书 33 页表 2-1 常用热塑性塑料注射成型的工艺参数) 2.1.3、本热塑性塑料性能及注意几点： 1无定形料，其品种牌号很多，各种料的机电性能及成形特性也各有差异， 应按品种确定成形方法及成形条件。 2吸湿性强，含水量应小于 03，必须充分干燥，须长时间预热干燥。 打印机压轮 4 3流动性中等，溢边料。 4宜取高料温，模温(对耐热，高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温宜取更 高)料温对物理性能影响较大。料温过高易分解(分解温度为 250左右)， 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 60 80。 5脱模斜度宜取 2以上。 2.22.2 塑料注射模具应注意的问题塑料注射模具应注意的问题 设计注射模具应考虑：塑料熔体流动行为等塑料加工工艺要求方面的问题。 模具制造装配等模具结构方面的问题 1)了解塑料熔体的流动阻力，考虑塑料在流道和型腔各处流动阻力、流动 速度、校核最大流动长度。根据塑料模具内流动方向考虑塑料在模具内重新熔 化和模腔内空气导出问题 2)考虑冷却过程中塑料收缩补缩问题。 3)通过模具设计老控制塑料在模具内结晶取向和改善制品的内应力。 4)浇口和分型面选择问题。 5)制件的横向分型抽芯及顶出问题。 6)模具的有关尺寸与所用注射机的关系，力、装模尺寸等的关系。包括与 注射机最大注射量、锁模 7)模具总体结构和零件形状要简单合理；模具应具有适当的精度和光洁度、 强度和刚度， 8)易于制造和装配。 以上问题，相互影响，应综合考虑。 2.32.3 注射模具的简单结构注射模具的简单结构 注射模具的结构由注射机的形式和制件的复杂程度等因素决定。凡是注射 模具均可以分为动模和定模两部分，注射时动模和定模闭合构成型腔和浇注系 统。开模时，动模与定模分开，取出制件。定模安装在注射机定模固定板上， 根据模具零件的作用可分为以下几个部分。 2.3.1 成型零部件 型腔是直接成型塑料制件的部分，形状)，凹模(成型零件外部形状)， 2.3.2 浇注系统。 将塑料由注射机喷嘴引向型腔流道称为浇注系统，由主流道，浇口，冷料 长春工业大学学士学位论文 5 穴组成。 2.3.3 导向部分 为确保动模与定模准确对中而设计了导向零件。通常由导柱，导套，导向 孔及设在动模或定模上互相吻合的内孔锥面组成。有的注射模具的顶出装置为 避免在顶出过程中顶出歪斜还没有导向零件，使顶出板水平运动。 2.3.4 分型抽芯机构 外侧凹和侧孔的塑件在被顶出之前，必须进行侧向分型：抽出侧芯，然后 方能顺利脱模。 2.3.5 顶出机构 在开模过程中将塑件从模具中顶出的装置。 2.3.6 冷却系统和加热系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具有冷却和加热系统。冷却系统 一般是在模具内开设冷却水道；而加热系统则在模具内部与周围安装加热元铲 如电加热元件等。 2.3.7 排气系统 为了在注射过程中将型腔内原有空气排出，常在分型面设有排气槽，但小 型制件排气量不大，可以直接利用分型面排气。许多模具顶杆，型芯及模具之 间有配合间隙，具有排气作用，故不必设置排气槽。 2.42.4 模具的分类模具的分类 按注射模具的总体结构分为以下几种： 2.4.1 单分型面注射模具。 亦称双板式注射模具。它是最简单的一种，构成型腔的一部分在案动模上， 另一部分在定模。卧式，立式，注射机单型面注射模具，主流道高在定模一侧， 动模上没有顶出装置，以便顶出制件和流道凝料 2.4.2 横向分型抽芯机构注射模具 当塑件有侧空或侧凹时，在自动操作的模具里没有斜导柱或斜滑块等侧向 分型抽芯机构。在开模的时候，利用开模力带动侧型芯作横向移动，使其与制 造脱离，也有在模具上没有液压缸或气压缸等，带动侧向型芯作横向移动。 另外，还有几种形式的模具：双分型注射模具，带有活动镶件的注射模具， 自动卸螺纹注射模具，定模设有顶出装置的注射模具，无流道注射模具 本塑件采用三次分型，自动脱浇口式注射模具，专用抽芯机构，机械脱螺 纹。 打印机压轮 6 2.52.5 本塑件的质量的计算本塑件的质量的计算 通过计算得出塑件的质量为 45g。由于用户设有提出型腔数目的要求，故 根据生产批量并考虑成型时模具受力均衡等因素，决定采用一模两腔，初步设 计浇注系统并估算冷凝质量约为 15g。 2v+=2 45+= 91g 08 15 08 15 所需注射机的最大注射量为 91g 因塑料制件形状复杂，需要分型次数多，因此模板行程需要量大，综合各 方面因素我选用 技术参数： 镙杆（柱塞）直径 mm：50 注射容量 cm 或 g：250 注射压力 105pa：1300 锁模力 10kn：180 最大注射面积 mm：500 模具厚度 mm 最大：350 最小：250 模板行程 mm：350 喷嘴 mm 球半径：18 孔半径：2 推板两侧 mm 孔径：40 孔距：280 根据模具设计与制造简明手册285 页，表 2-33 热塑性塑料注射机型号 和主要技术参数规格选择。 2.62.6 塑料制件的参数塑料制件的参数 塑料制件参数与塑料成型方法和塑料品种性能不同而有所差异。 75,0075,00 2,50 40,00 14,00 r3 r3 ?16,00 54,00 100,00 205,00 245,00 长春工业大学学士学位论文 7 2.6.1 尺寸和精度 对塑料制件的精度影响因素十分复杂，首先是模具制造精度，其次是塑件 收缩率的精度波动。同时由于磨损大呢感原因，造成模具尺寸不断变化。会使 制件尺寸不稳定。塑料制件未要求的自由尺寸采用 8 级精度。 2.6.2 脱模斜度 为了使塑件制品易于从模具中脱出，设计时必须保证制品的内外壁具有足 够的拔模斜度，脱模斜度与塑料品种和制品形状及模具结构有关。由于本制品 是圆柱形件，所以不用再另加拔模斜度。 2.6.3 塑件厚度 塑件厚度取决于使用要求，但根据成型工艺要求，应尽量体现制件各部分 壁厚均匀。避免某处过薄或过厚。否则，成型后因收缩率不均匀而使制品变形 而产生缩孔、凹陷、烧伤，以及填充不均匀等缺陷。 2.6.4 加强筋 加强筋的作用是在不增加制件厚度的情况下增加制品刚度和强度，在制品 中应设置加强筋。还可以防止翘曲变形。 加强筋的厚度 m7 时，每 端的死圈约为 l175 圈。这种弹簧端部的结构有很多形式，最常见的有两个 端面圈均与邻圈并紧且磨平的 yi 型，并紧不磨平的 yiii 型和加热卷绕时弹簧 丝两端锻扁切邻圈并紧(端面圈可磨平，也可不磨平)的 yii 型。在重要场合，应 采用 yi 型，以保证两支承端面与弹簧轴线重合垂直，从而使弹簧受压时不致倾 斜。弹簧丝直径 d05mm 时，弹簧的两支承面可不必磨平。do5mm 的 弹簧两支承面则需要磨平。磨 v6 分应不小于圆周长的 34端头厚度一般不 小于 d8，端面粗糙度应低于。 本模具所采用的弹簧钢材为 65mn低锰弹簧钢。这种弹簧钢与碳素弹簧 钢相比，优点是淬透性较好和强度较高；缺点是淬火后容易产生裂纹及热脆性。 但由于价格便宜，所以一般机械上常用的尺寸不大的弹簧可以用此种材料制造。 普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有：外径 d、中径 d2、内径 d1、节距 p、螺旋升角及弹簧丝直径 d。它们的关系为： d=arctgp 2 d 式中弹簧的螺旋升角，对圆柱螺旋压缩弹簧一般应在 59 范围内选 取。弹簧的旋向可以右旋或左旋，但无特殊要求时，一般都是右旋。 普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸计算公式见下表。 表 1 参数名称及代号压缩弹簧备注 中径 d2d2=cd按表 165 取标注值 内径 d1外径d1=d2-d 外径 dd=d2+d 旋绕比 cc=d2/d 压缩弹簧长细比 bb=h0/d2b 在 1-5.3 的范围内选取 长春工业大学学士学位论文 9 自由高度或长度 h0h0pn+(1.52)d 两端并紧磨平 h0pn+(33.5)d 两端并紧磨平 工作高度或长度 h1、h2、hn hn=h0-nn-工作变形量 总圈数 n1n1=n=(22.5)冷卷 n1=n=(1.52)yii 型热圈 有效圈数根据要求变形量按要求 计算 n 2 n=gd mas/8pmaxc3 节距 pp=(0.280.5)d2 轴向间距=p-d 展开长度 ll1=d2n1/cos 螺旋角=arctg(p/d2)对压缩螺旋弹簧推荐 =59 质量 ms ms=lr d 4 2 r 为材料的密度对各种钢 r=7700kg/m3 打印机压轮 10 3模具设计模具设计 3.13.1 注射模的总体设计注射模的总体设计 3.1.1 确定型腔的数目 根据最大注射量确定型腔数目，并参考实际生产是否合理、方便。设注射 机最大注射量为 g(g)，单个制品重量为 w1(g)，浇注系统重量为 w2(g)。则有 12 / )8 . 0(wwgn 综合各方面因素，由 n=(0.8250-15)/73.3=2.4 所以本模具型腔数目为 2。 3.1.2 确定分型面 分型面是分开模具取出制品的面。注射模分别有一个、两个或多个分型面 的模具。分型面的位置有垂直于开模方向的，有平行于开模方向的，有倾斜于 开模方向的。分型面的形状有平面有曲面。分型面是否合理对于塑件的质量、 操作的难易程度以及模具的制造都有很大的影响。 3.1.3 型腔的方位 一般只采用一个与注射机开模方向相垂直的分型面，只有在特殊情况下才 采用较多的分型面。应设法避免与开模方向相垂直的侧向分型和侧向抽芯。因 为这会增加模具结构的复杂性。因此在安排制件在型腔内的位置时，要尽量避 免与开模方向相垂直的方向有侧孔或侧凹。 3.1.4 型面形状 一般的分型面是与注射机开模方向相垂直的平面，但也有根据制品要求而 设计的曲面、斜面等特殊形状面。 3.1.5 分型面位置 除了必须开设在制件轮廓最大的地方才能射制品顺利的从型腔中脱出来。 还应考虑下面几个因素： a、因为分型面不可避免的要在制件上留下溢料痕迹或拼合缝痕迹，故制品 光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处最好不开设分型面 b、从制件的顶出考虑，分型面要求尽可能的把制件留在动模一侧。 c、从保证制件各部分同心度出发，同心度要求高的制件，取分型面时最好 把同心度要求高的部分放在同一侧。 d、有侧凹和册孔的制件，应当采用自动侧向抽芯。除了液压抽芯能获得较 大的侧向抽芯距离外，一般分型面抽芯机构距离都较小。取分型面时首先要考 虑将抽芯和分型距离较长的以便放在定模以便。而将短的一边放在动模的一侧 长春工业大学学士学位论文 11 作侧抽芯机构。由于侧向滑块复合模时锁紧力较小，对于投影面积较大的大型 制件，可以将制件投影面积大的分型面放在动定模板主平面上，而将投影面积 较小的分型面放在侧向。 3.23.2 排气系统设计排气系统设计 当塑料熔体注射入型腔的时候，如果型腔内原有气体、蒸汽不能顺利排 出。将在制品上形成气泡，使接缝、表面轮廓不清，不能完全充满型腔。同时， 因气体压缩而产生的高温使制件产生焦痕。而气体被压缩而产生的反压力会降 低冲模速度，影响注射周期并会产生质量问题，使熔接线处强度降低，以及不 能成形。其次是在开模时造成型腔及型芯贴字塑件而脱摸时成为真空。 对于成型一些料流速度较小的塑件时，在大多数场合，可以利用模具分型 面及活动零件间隙排气。 3.33.3 型芯零件的结构设计型芯零件的结构设计 构成型腔的零件称为成型零件。它包括：凸模，凹模，型芯，镶件，各种 成型杆及成型环。由于型腔直接关系到塑件质量。它要求有足够的硬件，强度， 光洁度，耐腐蚀性以及承受塑件的挤压力和料流摩擦力。足够的精度及表面粗 糙度。光洁度一般在 0.8 以下，以保证塑件制品表面光洁美观，容易脱摸。一 般进行热处理使其硬度 hrc 在 45 以上，如果成型产生腐蚀气体应选择耐腐蚀 的模具钢。 3.3.1 成型零部件尺寸计算 聚乙烯的收缩率 p 的平均值为 0.02。 400.004 =1.2 =1/3=0.4 lm=ls+lsp-1.2 4 3 z 0 =40+40 0.021.2 4 3 4 . 0 0 =39.9 4 . 0 0 160.004 =0.80 =1/33 . 0 lm=ls+lsp-0.8 4 3 z 0 打印机压轮 12 =16+16*0.020.8 4 3 3 . 0 0 =15.72 3 . 0 0 75 0 006 . 0 6 . 1 3 1 5 . 0 hm=(1+)hs-p 3 2 z 0 =(1+0.02)-75 3 2 6 . 1 5 . 0 0 =75.8 5 . 0 0 54 0 006 . 0 4 . 1 3 1 5 . 0 hm=(1+)hs-p 3 2 z 0 =(1+0.02) -54 3 2 4 . 1 5 . 0 0 =54.18 5 . 0 0 100 0 006 . 0 0 . 2 3 1 7 . 0 hm=(1+)hs-p 3 2 z 0 =(1+0.02)- 1000 . 2 3 2 7 . 0 0 =100.7 7 . 0 0 205 0 006 . 0 3 . 3 3 1 1 . 1 hm=(1+)hs-p 3 2 z 0 =(1+0.02)- 2053 . 3 3 2 1 . 1 0 =207.1 1 . 1 0 245 0 6 . 3 6 . 3 3 1 2 . 1 hm=(1+)hs-p 3 2 z 0 =(1+0.02)- 2456 . 3 3 2 2 . 1 0 =249.896 2 . 1 0 长春工业大学学士学位论文 13 14 0 006 . 0 8 . 0 3 1 3 . 0 hm=(1+)hs-p 3 2 z 0 =(1+0.02)- 148 . 0 3 2 3 . 0 0 =13.78 3 . 0 0 型芯设计如下： 4.00 128.50 75.00 150.00 5 262.00 图 1 3.43.4 锁模机构锁模机构 导向机构对于塑件是必不可少的部分，因为在模具闭合时要求有一定的方 向和位置。所以必须设导向机构。又知导柱安装在动模一边或定模一边均可， 所 以本模具的导向机构放在动模的一边。 3.4.1 导向结构的这、作用有定位、导向和承受一定的侧压力。推板导柱还 起支撑的作用。 定位作用。为避免装配时方位发生错误而损坏模具并且在模具闭合后 使型腔保持正常的形状，不致因为位置偏移而引起塑件壁厚不均。 导向作用。动、定模合模时，必须使动、定模正确闭合。 承受一定侧压力。塑料模具导柱进入型腔会产生单向侧压力。 3.4.2 对导柱的结构要求。 打印机压轮 14 长度。导柱长度要求要比凸模端面高度高出 68mm，以免导柱未导正 方向就进入型腔而使型腔损坏。 形状。导柱的端面为圆柱形或锥形，以便顺利进入导正方向孔。 材料。导柱应具有硬而耐磨的表面，因此采用 t8a。 配合精度。导柱与导柱孔的配合为 h7f5。 光洁度。配合部分要求光洁度 32 以上 3.53.5 浇注系统设计浇注系统设计 3.5.1 浇注系统是以注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动管道 它分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类。浇注系统设计的好坏对制 品性能和成型的难易成型程度影响很大，设计浇注系统应注意以下几个方面： 塑料的成型特性。根据塑件大小、形状设计浇注系统应适当满足所有塑 料的成型特性的要求，以保证塑件的质量。 塑件的大小及形状，根据塑件大小、形状、壁厚、技术要求等因素综合 选择分型面。同时考虑浇注系统的形成，进料口数量及位置保证正常成型，还 应该注意防止料流直接冲击嵌件及细微型芯或使型芯受力不均匀。还应考虑到 可能产生的质量弊病和错位的问题。从而采用相应的措施或留有修整的余地。 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一腔还是 一模多腔。浇注系统需按型腔布局设计。 塑件外观。浇注系统在设计时应考虑到去除、修整进料口是否方便。 注射机安装模板的大小。当塑件投影面积较大时，设置浇注系统时应考 虑到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开模设进料口、选择注射 机压力不同。 成形效率。在大批量生产是设置浇注系统还应考虑到在保证成型质量的 前提下尽量缩短流程，减小端面面积，缩短填充及冷却时间。即缩短了成型周 期又减少了浇注系统损耗的塑料。 冷料穴。在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料穴必须去除。防止折射型腔 影响塑料件质量，故设计浇注系统时间应考虑储存冷料的各种措施。 3.5.2 普通浇注系统的组成 普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴几部分组成的。 主流道系统是指紧接注射机喷嘴到分流道为止那一段流道。熔融塑料进入 模具时首先经过它，它与注射机在同一轴线，物料在主流道中并不改变流动方 向，主流道断面一般为圆形，其断面尺寸可能是变化的，也可能是不变的。 分流道：单腔注射模通常不用分流道，但多腔注射模或工件较大是必须开 长春工业大学学士学位论文 15 设分流道由于分流道可将高温高压的塑料熔体流向从主流道转换到模腔，所以 设计时不仅要求熔体通过分流道时的温度下降和压力下降都尽可能小，而且还 要求分流道能平稳均衡地将熔体分配到各个模腔。从这些要求出发分流道应设 计的短而粗，但过短过粗又会增加塑料消耗量，并使冷却时间过长，另外还会 使模腔布置发生困难。因此，恰当合理的分流道形状和尺寸应根据制品的体积、 壁厚、形状复杂程度、模腔数量以及所用塑料的性能等因素综合考虑。设计分 流道时应注意以下事项。 分流道排布应尽量平衡。 分流道的截面形状 分流道的尺寸需根据制品壁厚、体积、形状复杂程度及所用塑料的性能 等因素而定。 分流道表壁的表面粗糙度不宜太小。 当分流道设计的比较长时，末端应设置冷料穴。 应将热量损失和流动阻力作为主要矛盾进行考虑。 料穴：冷料穴是为了去除料流的前锋冷料而设置的，在注射过程的循环中， 由于喷嘴与低温模具接触，使喷嘴端有一段低温料，常称冷料，在注射入模时， 冷却在料流最前端，冷料进入型腔将造成冷接缝，甚至在未进入型腔前料头浇 口堵塞而不能进料。 拉料杆设计如下： 6.00 3.00 5.00 49.00 2.00 4.00 65.00 5.00 r0.50 4.00 14 2.00 4.00 75.00 5.00 r0.50 4.00 14 图 2 打印机压轮 16 3.5.3 浇口系统。浇口系统将从主流到末端将塑料引入型腔的狭窄部分，除 了主流道浇口以外各种浇口其断面尺寸一般都比分流道断面尺寸短。 直接浇口 限制浇口。限制浇口是指浇道与型腔采用一段距离很短，截面很小的浇 口相连。当熔融塑料通过狭窄的浇口时，流速增高，并因摩擦使料温也增高， 有利于填充型腔。当充满型腔后，由于模具散发热量，熔融逐渐变冷却，塑料 由于接触模具部分开始渐渐向中心层固化，而进料口比型腔部分要薄，因此， 首先固化封闭注射压力就不能继续传递到型腔里面去，型腔内的熔料即可在无 应力状态下自由收缩固化成形。因此塑件内残余应力小，可减少弊病。 3.5.4 本模具采用点浇口，其特点是 a、浇口位置能较自由地选定，不受限制。 b、剪切速率高；能使流程比增大。但剪切速率过高时，浇口附近易引起熔 体破裂、白化。 c、多点进料或多腔时，容易平衡。 d、浇口必须用三板模切断。 e、可用于人浇道。 f、浇口附近变形小。 g、加工比较困难。 3.5.5 在塑料制品浇口上开设部分选择。浇口的开设位置岁质量影响很大， 采用 什么样的浇口应注意以下几点。 a、免熔体破裂现象在制品上产生。 b、考虑定向方位时对塑件性能的影响。 c、有利于流动、排气、补料。当制件壁厚相差较大时，应在避免喷射下把 浇口开设在接近截面最厚处，当制件壁厚相差较大时，应在避免喷射的前提下， 把浇口开在接近截面最厚处，当制件设有加强筋时，可以利用加强筋作为改善 塑件的通道。 d、校核流动距离比。在设计浇口和确定大型制品浇口数量时，必须考虑流 动比。因为型腔厚度不大，流动流动距离过长，内应力增大等原因，会导致制 件出现缺陷。 浇道：是指熔料由浇口注入型腔前的过度部分。作用是通过浇道截面及方 向变化使熔料平稳的按流向注入型腔，浇道的形状及尺寸应满足爱相等截面积 时其周长为最小的要求从而可减少熔料散热面积和摩擦阻力。 3.5.6 设计时应注意： 长春工业大学学士学位论文 17 a、浇道不必精修的很光华(一般在 7 左右)。因为料流层流动要小一些好， 但必须避免有凸起和凹入，以免分型和脱模不良。 b、流道和进料口采用斜面及圆角连接。以便于避免分型和脱模不良。塑料 流动及填充否则会使塑料流动时产生反压力，消耗动能。 c、浇道的长度在模具结构允许的情况下应尽量取短，以免模具尺寸加大， 塑料流动及填充。否则会使塑料流动时产生融料冷却快但浇道过短，也会去除 浇道不便。 d、浇道分布有时只设只在定模和动模一方，有时则定动模都开设浇道，合 模后成各种形状截面，这取决于模具结构、塑料性能及加工水平。动定模都分 设 浇道则对料的流动有利，但加工困难，要求两模一定对准。 e、在保证熔料充满型腔的情况下，浇道断面尺寸及长度应尽量取小。特别 对小型塑件显得更加重要，浇道转折处应有圆弧过渡。 f、浇道较长时，末端设有冷料穴。 g、一模多腔时流道截面积应为各进料口截面积之和。 3.5.7 进料口位置的选择 塑料流动能量损失小 a、进料口位置应使填充型腔各部分流程最短，并保证充满型腔。 b、进料口的位置应使料流变向越少越好。 c、进料口的位置应使最终压力有效传递到塑件较厚部分以减少缩孔，但应 注意保证薄壁部分也能充满。应按塑件壁厚分布情况而定，一般进料口的位置 应设在塑件的壁厚部分上，如果有几个壁厚部分、则应布置在这个壁厚之间一 般壁厚上，使压力能均匀传递到各部分，如当增强筋能够缩孔，进料口设置在 加强筋上。 d、进料口的位置要避免造成收缩变形。 e、进料口的位置应减少或者避免塑件的熔接痕。 f、对有镶件的模具，进料口的位置不能使流动塑料冲击镶件，但也不能离 进料口太远，否则塑料流动镶件附近变冷，熔接不好。 g、进料口的位置及大小要考虑对型芯的影响，要尽量避免进入的塑料正面 冲击型芯，尤其对于较小的直径芯。否则使注射压力损耗或使型芯弯曲变形。 h、外观要求高的塑件，进料口不允许设在表面上，同时要考虑清理简便， 不损坏塑件为好。 以上各原则应用时会产生某种程度的矛盾，必须以保证塑件优良为主。基 于以上原则，设计浇注系统如下： 打印机压轮 18 scale b 5:1scale a 8:1 4.00 1.00 r0.80 10 14 4.00 2.41 r3.00 30 2 0.50 图 3 熔料在碰到有 60 圆锥头的型芯之前，注入型腔的自由喷射材料有点变冷， 变冷的熔料流束会侧壁偏流，并迫使它达到外壁，然后在那里保持不动，形成 一个极不规则的粗糙表面。采用右图所示的进料口避免这种现象出现。如图所 示，进料口朝注塑件方向必须扩大，进料口不是用尖角而是圆角与塑件相连也 十分重要。只有采用这种结构，通过喷流才能完全充满阀杆的实心锥顶，并且 有光滑表面。 这种结构的唯一缺点是在注塑件上留有进料痕迹，但是并不影响阀杆的正 常工作。 浇注系统的横腔排列方式： 图 4 确定脱模方式 长春工业大学学士学位论文 19 该模具采用浇口，必须去除分流道、点浇口后脱模，故该模具采用 3 次分 型脱模结构。本材料的脱模斜度是型腔为 25一 45 3.63.6 脱模机构设计脱模机构设计 在注射成型每一个循环中，塑料必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构 称为脱模机构或顶出机构。 脱模机构的结构主要由以下几部分组成，即顶出零件。他直接与塑件接触。 将塑件顶出型腔，顶出杆需要固定。为了使顶出过程平衡，顶出零件不致于弯 曲或卡死，常设有顶出系统的导柱和导套，对脱模机构的要求有以下几点： 3.6.1 塑料制件留在动模。模具结构应该保证塑料制件在开模过程中留在具 有脱模装置的动模上，若因塑件几何形状的关系，不便留在动模上，应考虑对 塑料的外形进行修改或在模具的结构上采取强制脱模措施。 3.6.2 塑件不变形损坏，要保证塑件中不变形，这是脱模机构应达到的最基 本要求。要做到这一点，必须对塑料对型腔附着力的大小和所在部位进行分析， 以便模具的脱模力能得到均匀合理的分布。 由于制件收缩时包紧型芯，因此，顶出部分应尽量靠近型芯，同时顶出力 应施于制件刚度、强度最大部位，在加强筋、凸缘壳体侧壁处，作用面积也尽 可能大些。塑件与型腔的附着力大多由塑件冷却时收缩引起，它与塑件的几何 形状、模温、冷却时间、脱模斜度以及型腔的表面光洁度有关。由于影响因素 很多，计算脱模力比较困难。常用类似产品比较法，即收缩率大，壁愈厚，型 芯形状复杂，脱模斜度小以及型腔光洁度低时，脱模力就大，反之则小。 该模具采用三次分型脱模机构。第一次分型使制件与分流道及浇口由浇口 处分开。第二次分型将分流道及浇口用推板及弹簧推杆顶出去除。第三次分型 由顶杆将停留在动模型腔的制件顶出脱模。 3.6.3 脱模力的计算 塑料制件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小。而将型 芯或凸模包紧，在塑件脱模时必须克服这一包紧力。此处还有需克服机构本身 运动摩擦阻力及塑件和钢材之间的粘附力。开始脱模时，瞬间所要克服的阻力 很大。称为初始脱模力。 塑件包紧型芯、凸模，在抽拔力的作用下脱模。 3.6.4 脱模机构的选用原则 使塑件脱模时不发生变形。 推力分布依脱模阻力的大小要合理安排。 推杆分布不可太大，以免造成塑件的被顶出部分产生局部隙裂。 打印机压轮 20 推杆强度及刚性足够，在推出动作时不产生弹性变形。 推杆位置痕迹须不影响塑件外观 脱模机构的运动应保持灵活、可靠，不发生错误动作。 3.6.5 相关公式及尺寸 塑料模具设计手册234 页 公式 5-94 厚壁圆形件： 2trt 2r k )f1)(km1 ( flser2 q 2 2 q-脱模力（n） t-塑件平均厚度（cm） e-塑件弹性模量（n/cm2） s-塑料平均成型收缩率（mm/mm） l-包容凸模的长度（cm） f-塑料与钢的磨擦系数 m-塑料的泊松比 r圆柱形半径（cm） 由手册查得： t=0.3m r=2.6cm e=9104n/cm2 s=0.02 l=4cm f=0.2 m=0.3 k19 . 8 6 . 23 . 023 . 0 6 . 22 2trt 2r 2 2 2 2 q= )0.21)(19. 83 . 01 ( 02 . 0 2 . 041096 . 2 4 . 312 )f1)(km1 ( flser2 4 =2065.7n 3.6.6 推杆的导向机构 在其顶出过程中防止其歪斜和扭曲是很重要的，否则会造成顶杆变形、 折断或者使推板与型腔磨损研伤。因此在脱模机构中必须设计导直装置，导柱 还有支撑作用以减少中间杆弯曲。 构在完成塑料脱模以后，为了进入下一个行程，必须回到初始位置，除 了推板脱模以外，其它脱模机构都没有回程杆。 3.73.7 注射模温调节系统设计注射模温调节系统设计 在设计塑料注射模具时，必须考虑用冷却和加热的方法来调节模具温度， 温度对塑料质量的影响主要表现在以下几个方面： 长春工业大学学士学位论文 21 3.7.1 成型收缩率 利用温度调节系统来保持模具温度恒定能减少制品成型收缩率的波动，提 高制品尺寸精度。 3.7.2 变形 模具的型芯和型腔温度差别过大，会使制件翘曲变形，影响制品的美观和 实用。特别是对壁厚不一致和形状复杂的塑料制品，经常会出现因收缩率不均 匀而变形的情况。因此，必须采用合适的冷却回路，才能使模具型腔的各个部 分基础上保持均匀，从而使制件各处都能同时凝固。 3.7.3 尺寸稳定性 除模具温度波动会影响制品尺寸稳定性外，模具的大小也会影响尺寸的稳 定性。对于结晶型塑料，为保证制品尺寸稳定、合理控制模温，这样可以使塑 料均匀结晶。否则在制件存放和使用时，其尺寸由于塑料结晶不均匀而发生变 化。 3.7.4 力学性能 对于结晶性塑料，结晶度越高，制品的应力开裂倾向也越大。这时降低模 温是有利的。 3.7.5 表面粗糙度 提高模温能改变缺点听表面状态，过低温度会使制品表面粗糙度降低。 以上综合考虑。 一般注射模具从注射到型腔熔体温度为 190左右。其中 5%以热辐射形式 散发到大气中去，其余 95%由冷却介质带走。因此模具冷却时间主要决定于冷 却系统的冷却效果。 根据塑料模具设计手册232 页，注射周期每两次闭模之间的时间间隔 其中包括： 充模时间 ti 升压及保压时间 tn 冷却时间 tc 升闭模及取件时间 tr 注射周期 t t=ti+tn+tc+tr tn=0.3(s+2s2) =0.3(3+32)=6.3s ti 由 14 表 1-4 得 ti=1560s 取 40s. tc=1660s 取 40s. 打印机压轮 22 tr 取 30s. 则：t=6.3+40+40+30=116.3120s 该模具成型 pe 的产量。 w=29.32g/min 为获得良好的塑料制件，应使模具在工作中维持适当而均匀的温度。这由 型腔的几何形状和模具的总体积以及注射机周围环境并非易事。主要靠经验的 积累来大致确定冷却孔数和到工作面的位置。 3.83.8 限位杆设计限位杆设计 为使本模具结构紧凑、设计合理。故使用限位杆限位螺钉，开模一定的距 离后，顺利的取出塑料制件既浇口套中的费料。 限位杆限位钉设计如下： 图 5 3.93.9 定位杆的设计定位杆的设计 总的来说，精密零件应该有很高零件加工精度，模具装配精度、足够的刚 度、良好的冷却系统、合理的浇注系统、正确协调的模具动作。应选用优质模 具钢材制造，使模具经久耐用，要达到上述要求，就与模具的导向和机构的合 理设计有着密切的关系。 本模具型芯较长，所以要保证型芯的正确位置就要有定位机构。本模具采 用四个导柱导套定位，圆柱销辅助定位，避免了型芯的前后左右窜动，以及由 此而损坏上下模的模面。 导柱、导套的尺寸、形状如下： 长春工业大学学士学位论文 23 图 6 3.103.10 塑料模具设计如下塑料模具设计如下 左视图： 打印机压轮 24 r10.00 限位 深 4-?34.00 75.00 75.00 sp spsp sp sp spsp spsp ko 170.00 170.00 90.00 90.00 155.00155.00 155.00 75.00 sp 225.00 225.00 150.00 150.00 64.00 64.00 112.00 92.00 58.00 38.00 15.00 15.00 38.00 58.00 92.00 112.00 155.00 6-m8 75.00 60.00 60.00 117.00 117.00 30.00 30.00 0.00 125.00 125.00 80.00 50.00 80.00 110.00 145.00 145.00 170.00 170.00 35.00 35.00 0.00 主视图： 长春工业大学学士学位论文 25 65.00 75.00 75.00 ?3.00 2 310.00 b a 15 14 11 10 5.00 13 12 9 8 7 6 5 4 1 3 2 40.00 60.00 90 ?20.00 40.00 5.00 14 75.00 r38.00 ?40.00 ?55.00 ?12 15.00 ?100.00 打印机压轮 26 右视图： r10.00 90.00 90.00 90.00 170.00 170.00 15.00 15.00 35.00 35.00 225.00 225.00 125.00 125.00 145.00 155.00 155.00 75.00 75.00 0.00 150.00 117.00 117.00 30.00 30.00 60.00 60.00 90.00 150.00 0.00 长春工业大学学士学位论文 27 俯视图： 3.10.1 模具和注射机的关系 我们知道每副模具只能安装在与其想适应的注射机上进行生产。因此，模 具的设计与使用关系十分密切，在设计模具时，应该详细了解注射机的技术规 范，才能设计出合乎要求的模具。从模具的设计角度来看，应该了解的技术规 范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大顶出力、最大成型面积、模 具的最大厚度及最小厚度、最大开模行程、以及机床安装模板螺钉孔（或丁形 槽）的位置与尺寸。 3.10.1.1 最大注射量的校核 主流道 扩大计算按 d=6mm 圆柱计算。 32 1 55.56) 2 6 (2mmv 分流道 25.00 25.0025.00 23 22 6 20.00 5.00 21 20 19 18 17 16 ?4.00 40.00 20.00 1.00 155.00 ?34.00 117.00 50.0040.00 25.00 20.00 30.00 10.00 1.00 30.0090.00110.0070.0030.0045.00 15.00 10.00 14 10 打印机压轮 28 33 2 62.943) 2 6 ( 4 3 11042mmv 工件质量 3 3 94.22489mmv gmmgvm82.21/1097 . 0 94.22489 33 33 总质量为： gvm97 . 0 1097 . 0 )62.94355.56( 3 1212 gmmm61.4482.21297. 02 312 注射机的注射容量为 250g 则：2500.8=200g44.16g 注射量符合要求。 3.10.1.2 锁模力的校核 当高压塑料熔体充满型腔时，会产生很大的压力，使模具沿分型面胀开， 其值等于制件和浇注系统的面积之和的投影乘以型腔内的塑料的压力。作用在 这个面积上的总力应该小于射机的锁模力，否则在注射高压塑料时会因锁模不 紧而发生逸料现象。 根据塑料模具设计手册181 页 注射基本压力 p=pbkcks 5-23 p型腔内注射压力强度（mpa） pb基本压力（mpa） kc依材料的系数 ks依塑料几何形状的复杂程度而异的系数 ks=11.5 平均壁厚 t=3mm 最长流程为 86+7+55=148mm 由图 5-53 壁厚为 3mm 时 l/t=148/3=49.350 ps=17.5mpa 由表 5-25 查得 kc=1 塑件形状复杂 ks=1.5 由公式 5-23 求得： p=17.511.5=26.2527mpa 2 腔的总投影面积为： 222