【毕业设计论文】旋钮零件注射模设计-毕业论文正文【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕业设计说明书( 论文) 题 目: 旋钮零件注射模设计 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 本论文根据工程实际的需要完成旋钮的注射模的设计。在设计中采用了聚苯 乙烯塑料注射成型，成型方式为一模两腔，该论文具体分析了产品的工艺性，确 定了所采用塑料的工艺参数和采用的成型设备，确定了模具制作的总体方案，分 析并解决了模具的总体结构和各工作部分的具体结构，并进行了一些必要的尺寸 计算和强度校核，该论文还对分型面、浇注系统、脱模机构核温度调节系统进行 了分析设计，完成了模具的工程图设计，最后进行了主要零件加工工艺设计。 关键词 注射模成型 工艺设计 工程设计 本 科 毕 业 论 文 第 4 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要 本 科 毕 业 论 文 第 5 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 T i t l e K n o b P a r t s I n j e c t i o n M o l d D e s i g n A b s t r a c t T h e p l a s t i c i n j e c t i o n m o u l d o f c s t r a i n e r b a s e d o n p r a c t i c a l e n g i n e e r i n g w a s d e s i g n e d . I n t h e d e s i g n t h e p l a s t i c i n j e c t e d a n d f o r m e d w i t h p s , a n d t h e r e w e r e t w o c a v i t i e s i n t h e m o u l d . T h e t e c h n o l o g y o f m a n u f a c t u r e p a r t i c u l a r l y w a s a n a l y z e d . T h e t e c h n o l o g y p a r a m e t e r o f t h e p l a s t i c , t h e f o r m i n g m e t h o d , f o r m i n g e q u i p m e n t i n t h e c o u r s e o f u s i n g t h e m o u l d a n d t h e c o l l e c t i v i t y b l u e p r i n t o f m o u l d d e s i g n w e r e c o n f i r m e d . T h e c o l l e c t i v i t y s t r u c t u r e o f t h e m o u l d a n d p a r t i c u l a r s t r u c t u r e o f a l l t h e w o r k s e c t i o n w e r e a n a l y z e d a n d r e s o l v e d . E s p e c i a l l y , s i d e - l o o s i n g c o r e a n d c o n s t i t u t e c o r e s s t r u c t u r e , c o n d u c t s s o m e n e c e s s a r y d i m e n s i o n c a l c u l a t e a n d i n t e n s i o n i n s p e c t w e r e a d o p t e d . T h e i r r i g a t e s y s t e m、 s h u c k i n s t i t u t i o n a n d t e m p e r a t u r e a d j u s t s y s t e m w e r e a l s o d e s i g n e d . T h e s c h e d u l e d r a w i n g s o f t h e m o u l d w e r e d o n e . F i n a l p r o c e s s c a r d s o f m o s t p a r t s w e r e d e s i g n e d , a n d a l l t h e w o r k o f t h e m o u l d d e s i g n w a s f i n i s h e d . K e y w o r d s P l a s t i c i n j e c t i o n m o u l d F o r m i n g P r o c e s s d e s i g n E n g i n e e r i n g d e s i g n 本 科 毕 业 论 文 第 6 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 1 引言（或绪论） 1 1 1 塑料模具的现状及发展 1 1 2 塑料注射模具的设计步骤 4 1 3 毕业设计课程任务要求 6 2 方案分析与设计 7 3 旋钮零件注射模的详细设计 8 3 1 塑料注射成型机的选择 8 3 2 注射模具分型面的选择1 2 3 3 注射模具浇注系统的设计1 3 3 4 注射模具成型零件的模体设计 1 9 3 5 注射模具的顶出机构的设计 2 3 3 6 塑料注射模具的温度调节系统设计 2 4 3 7 模具结构设计 2 6 4 注射模加工工艺设计 2 7 4 1 坯料确定 2 7 4 2 模板的平面加工 2 7 4 . 3 塑料注射模具型腔常用加工方法及设备 2 7 结束语 2 9 致谢 3 0 参考文献3 1 本 科 毕 业 论 文 第 7 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1 引言 1 . 1 塑料模具的现状及发展 1 . 1 . 1 国内模具技术发展及目前水平 模具工业地位很重要，是国民经济的支柱产业机械、电子、汽车等工业都需 要大量的模具。最近几年我国每年进口 1 0 亿美元左右的模具。我国石油工业一年生 产 5 0 0 多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成型，做成 制品，才能用于生产和生活的消费。模具工业是高新技术产业的一部分，又是高新技 术产业化的重要领域。用信息化技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模 具工业技术进步的重要环节。C A D / C A E / C A M 技术在模具工业中的应用，快速成型制造 技术的应用，使模具的设计制造水平发生了重大的变革 1 。 模具是工业生产的基础工艺装备 被称为“工业之母” 。7 5 % 的粗加工工业产品零 件 5 0 % 的精加工零件由模具成型绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基 础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范 围十分广泛。中国的模具工业正步入了高速发展时期，但存在的问题仍不少。 十五期间， 我国模具工业的增长速度快速发展年增长速度达到 2 0 % 据不完全统计， 2 0 0 3 年我国模具生产厂点约有 2 万多家，从业人员约 5 0 多万人，2 0 0 4 年模具行业的 发展保持良好势头模具企业总体上订单充足，2 0 0 4年模具产值 5 3 0亿元。进口模具 1 8 . 1 3 亿美元，出口模具 4 . 9 1 亿美元，比 2 0 0 3 年增长 1 8 % 、3 2 . 4 % 和 4 5 . 9 % ，进出口 之比 2 0 0 4 年为 3 . 6 9 : 1 ，进出口相抵后的进净口达 1 3 . 2 亿美元，为净进口量较大的国 家。 目前我国的模具生产企业可划分为四大类，即专业模具厂，专门生产模具外供； 产品厂的模具分厂或车间，以供给本产品厂所需的模具为主要任务；三资企业的模具 分厂，其组织模式与专业模具厂相类似，以小而专为主；乡镇模具企业，与专业模具 厂相类似。其中以第二类数量最多，模具产量约占总产量的7 0 % 以上。 虽然中国模具工业在过去1 0 多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发 达国家相比仍有较大的差距。主要表现在以下几个方面：1 、产品质量不高2 、标准化 本 科 毕 业 论 文 第 8 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 水平不高3 、缺乏相关人才4 、受到外资的挑战 5 、C A D / C A E / C A M 技术刚起步6 、缺乏自 有品牌。 1 . 1 . 2 中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题 ( 1 ) 产品质量不高，发展水平有差异。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先 进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国 外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业 发达国家相比尚有 1 0 年以上的差距。 ( 2 ) 供需关系紧张。近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足 7 4 % ，其中 大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足 6 0 % 。同时，工业发达国家的模具正 在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛，生产发 展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间 ( 3 ) 装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装 备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的 工艺装备仍比较落后。更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源 为我所用，从而就难以承接比较大的项目。 ( 4 ) 普遍创新能力不足。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科 研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够重视。模具企业不但要重视 模具的开发，同时也要重视产品的创新 2 。 1 . 1 . 3 塑料模具工业发展趋势 我国对模具工业的发展十分重视。国务院于 1 9 8 9年 3月颁布的关于当前国家 产业政策要点的决定中，将模具技术的发展作为机械行业的首要任务。现在，我国 的模具工业已经初具规模，全国已有数以千计的模具专业生产厂和模具生产点，还有 数以万计的小型模具企业。模具工业发展方向很多，但主要表现在以下几个方面。 (1) 协同创新设计将成为模具设计的主要方向 制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、设计、生产和模具制造分工更 明确。为了缩短产品上市周期，使模具设计充分理解产品设计的意图，在产品的设计 阶段，模具设计即同时开始，产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进入协同设计 状态。另外，模具制造厂家所需要的模具标准件一般都由模具标准厂家提供，最好在 本 科 毕 业 论 文 第 9 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 模具设计阶段就参照各类标准 , 充分利用模具标准件厂家提供的数据进行设计。由于 在制造流程中各个环节所采用的 C A D 系统可能不一定相同， 这就要求未来的 C A D 系统 要具备协同的能力。 对上下游的数据要能够随时交换， 对所产生的数据彼此能够处理， 数据产生及处理也需要标准化。因为产品需要创新。因此，模具设计也需要能够体现 产品的创新，如在逆向工程中更重要的是对产品结构和产品的外观进行创新再设计。 (2) 模具制造信息将更加丰富，制造过程将更有效 目前，模具制造厂已经较广泛地采用了数控加工。为了保证加工质量、提高加工 效率、改进制造流程，有较多的模具制造厂开始使用多坐标数控加工、高速铣削加工 及基于快速原型的模具制造等方法。由于制造设备的丰富，制造信息的增加，我们将 看到，今后的制造信息将不仅仅是只提供数控编程加工的 G 代码，更重要的是，从设 计开始，将进行制造过程的设计，即提供模具制造的工艺流程，不仅包含工艺表格、 加工参数，还包括模具加工的卡具设计、加工的装卡过程及各工序的 G 代码，并且在 各部分工序过程均有仿真， 还可以在网络上共享。 C A M 将充分利用网络及仿真等技术， 通过合理地规划制造过程，有效地组合机床、刀具和人的经验，使企业发挥更大的潜 力，取得最大的效益。 (3) 激光技术的应用日益受到重视 激光技术在模具制造中的应用主要是在快速成形与一些特殊模具的加工两个方 面。 快速成形是根据 C A D 的数据 , 不借助任何机械加工工具 , 通过逐层增加材料的方 法，如：聚合、粘结、烧结等 快速制造出零件原型或零件实物，故也称快速原形制 造， 缩写为 P R M 技术。 快速成形技术主要有立体光固造型 S L A ， 选择性激光烧结 S L S ， 分层实体制造 L O M 等 . 该技术将 C A D技术、激光技术、C N C技术、材料加工和材料 科学技术有机地结合起来，给模具制造业带来了根本性的变革。与传统的模具设计制 造相比，它能比数控加工更快、更方便地设计并制造出各种复杂的原型，使模具的制 造成本和生产周期减少 1 / 2 ， 明显提高生产率。国内的一些大型企业集团，如海尔、 春兰和科龙等公司已经应用激光快速成形于新产品开发等方面，并取得显著的经济效 益。激光技术应用于模具制造方面主要有激光切割、打孔及打标、刻花与刻字等方面， 如用于深孔、型孔、中空体以及复杂的冷却水道加工等；在金刚石拉丝模和喷丝板本 身的小孔加工中，传统方法是在细钨棒上粘金刚石粉进行旋转研磨打孔，加工时间长 本 科 毕 业 论 文 第 10 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 达 1 0 h 2 5 h ，而若采用多脉冲激光打孔，几分钟即可完成。采用激光打标、刻花和 刻字，不仅速度快、成本低，而且克服了冲头作用模具表面时常见的毛边、尖锐的边 缘畸变。 (4) 模具 C A D 技术应用的 A S P 模式，将成为发展方向 由于今天模具行业实际上已经成为高技术最密集的行业，任何企业要拥有全部最 新出现的技术，成本将非常高，而且还要培养并且留住掌握这些技术的人才也会非常 困难。 因此， 将出现模具 C A D 应用的 A S P 模式， 即产生各种专门技术的应用服务单位， 为模具企业提供技术服务，整个社会是一个大的模具制造企业，按照价值链和制造流 程分工，将制造资源最优发挥，应用服务包括如逆向设计、快速原型制造、数控加工 外包、模具设计、模具成型过程分析等 3 。 1 . 2 塑料注射模具的设计步骤 1 . 2 . 1 塑料件的工艺性分析 本课题是对旋钮零件的注射模设计。首先对旋钮零件进行测绘，并对塑件的使用 性能和结构要求有一个基本的了解。看塑件的结构是否满足塑件结构的工艺性能。工 件三维图如图 1 . 1 。 图 1 . 1 旋钮零件三维图 1 . 2 . 2 旋钮零件材料的选择 本 科 毕 业 论 文 第 11 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 塑料材料的相对密度在 0 . 8 3 g / c m 3 2 . 2 g / c m 3范围内，在众多的材料中只有比木 材的相当密度稍高。且在各种的材料中，塑料材料具有最高的比强度，甚至比特种合 金铝还要高。塑料还具有很好的绝缘性、防震、隔热、隔音性能。耐腐蚀性仅次于玻 璃及陶瓷材料。且塑料材料具有优异的加工性能 4 。 旋钮零件选择的材料为聚苯乙烯( P S ) 。苯乙烯在常温下成白色蜡状半透明颗粒， 柔而韧，易变形，无毒。他密度小，耐热氧化性能好。聚乙烯成型工艺性好，生产效 率高，且价格便宜。 1 . 2 . 3 绘制模具装配草图 模具装配图的设计应先从绘制装配图入手， 根据塑件的具体情况， 经过认真考虑、 比较、初步确定出各部分的结构情况，最大限度地满足塑件的技术要求和模具的合理 工艺性。以下就是装配草图中应考虑到的几个重要部分： (1) 成型零件的结构及安装方法：塑件成型的好坏直接影响塑件质量、加工的难 易程度。选择合理的成型位置能使成型结构在现有的设备状况下，基本满足技术上的 需要，易于加工、易于修改维修和更换。 (2) 确定浇口位置及结构形式：模具设计中的一个重要环节就是浇口套的位置确 定。浇口位置是保证浇注塑件快速和均匀的关键，所以我们要在保证塑件表面不受损 伤的前提下，确定浇口主流道和分流道冷料穴的位置形状、大小及排气方法等，使注 射时物料流畅，易于成型。且易于清除浇注塑料。 (3) 确定分型面的位置和结构形式：分型面是塑件取出时和浇注系统分离的接触 面。一般情况下我们在设计时应根据塑料的几何形状，尺寸精度要求，兼顾其浇口形 式、脱模方式、嵌件位置以及排气条件、易清除飞边、便于加工等诸因素，通盘考虑 设计。 (4) 选择成型设备：根据塑件的具体情况，选择相适应的注射机并进行模具设计。 成型设备有两个重要参数。一是理论注射容量，另一个是最大投影面积。根据这两个 参数及可选用合适的成型设备。 (5) 侧抽机构的确定： 根据塑件侧壁凹凸槽或孔及螺纹结构选择合适的侧抽机构。 (6) 顶出机构的确定：定模动模分型后，侧抽芯也完成了抽芯动作。塑件落在动 模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障，碍，折实顶出机构在注射机顶杆的 本 科 毕 业 论 文 第 12 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 驱动下将成型塑件从动模中顶出。 (7) 确定温度调节方式：温度的控制直接影响了塑件成型的尺寸、质量、外观和 效率， 所以每个模具都必须尽可能好的设计温度控制部分， 为了取得较好的冷却效果， 对冷却回路应由良好的布局，如冷却回路的位置、尺寸形状等，并预先考虑流出足够 的冷却水路的安装空间。 (8)确定主要结构件的尺寸：通过以上问题的初步确定，即可勾画出模体的轮廓， 这时应确定导向机构的导柱及顶出系统的复位以及必要的先复位等的结构形式和安 装位置，以及各组合部分的连接形式及所必须的支承板、支承块等。 1 . 2 . 4 对零件进行造型设计并绘制工程图 装配草图绘制完成后，就应开始对各零件做详细的造型设计。工程图尽量按 1 : 1 的比例画出，因为这样比较直观，容易发现问题，如果需要放大或缩小，必须严格按 比例画出。按制图规划，正确标出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等。 最后，对模具进行装配并绘制装配图，编写设计说明书。主要零件绘制完成，对 装配草图的自我检验和审定。即已存在的问题会充分暴露出来，经过改正修订后，描 清并正式编号，标出模体的外轮廓尺寸以及模具的定位和安装尺寸。 1 . 3 毕业设计任务要求 本课题是旋钮零件注射模的设计。要求对塑件进行测绘，并完成其 C A D 三维造型 设计。旋钮零件注射模要求一模两件，并能自动脱模，实现自动化。完成该注射模具 装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件 C A D 三维造型设计，以及完成该注射 模具的制造工艺设计。 本 科 毕 业 论 文 第 13 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 方案分析与设计 2 . 1 注射模方案 方案为通过斜导柱抽芯分型的注射模，如图2.1所示。侧成型芯5是带斜度的瓣式 结构，安装在滑块9内，锁紧块10的研合起锁紧作用。开模时，首先从A处分型，侧成 型芯脱离锁紧套，主流道凝料也从浇口1中脱出。当动模部分退到注射机顶杆的位置 时，顶杆4 顶动工件，在塑件脱离型芯5的同时，斜导柱14与侧成型芯8做相对位移， 从而驱动侧成型芯沿导滑槽做侧抽芯外移，并由导滑槽将塑件顶出型芯。 本 科 毕 业 论 文 第 14 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 2.1 注射模方案一 3 旋钮零件注射模的详细设计 3 . 1 塑料注射成型机的选择 3 . 1 . 1 注射机分类 (1) 注射机按外形特征可分为立式、卧式、直角式三种 6 。 本 科 毕 业 论 文 第 15 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3 . 1 注射机结构 ( a ) 立式注射机 注射装置与锁模机构的轴线呈一直线垂直排列。 优点: 占地少，模具拆装方便，易于安放嵌件。 缺点: 重心高，加料困难; 推出的塑件要由手工取出，不易实现自动化，容积较小。 ( b ) 卧式注射机 注射装置与锁模装置的轴线呈一直线水平排列，使用广泛。 优点: 重心低，稳定；加料、操作及维修方便；塑件可自行脱落，易实现自动化。 缺点: 模具安装麻烦，嵌件安放不稳，机器占地较大。 ( c ) 角式注射机 注射装置与锁模装置的轴线相互垂直排列。 优点、缺点介于立式注射机和卧式注射机之间。 特别适用于成形中心不允许有浇口痕迹的平面塑件。 ( 2 ) 注射机按塑料在料筒的塑化方式不同可分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。 ( a ) 柱塞式注射机 注射柱塞直径为2 0 m m 1 0 0 m m 的金属圆杆，当其后退时物料自料斗定量地落入料 筒内，柱塞前进，原料通过料筒与分流梭的腔内，将塑料分成薄片，均匀加热，并在 剪切作用下塑料进一步混合和塑化，并完成注射。多为立式注射机，注射量小于3 0 g 6 0 g ，不易成形流动性差、热敏性强的塑料 7 。 本 科 毕 业 论 文 第 16 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 ( b ) 螺杆式注射机 螺杆在料筒内旋转时，将料斗内的塑料卷人，逐渐压实、排气和塑化，将塑料熔 体推向料筒的前端， 积存在料筒顶部和喷嘴之间， 螺杆本身受熔体的压力而缓慢后退。 当积存的熔体达到预定的注射量时，螺杆停止转动，在液压缸的推动下，将熔体注入 模具。卧式注射机多为螺杆式。 ( 3 ) 注射机规格及主要参数 目前，在注射机的标准中，有用注射量为主参数的，也有用合模力为主参数的， 但大多以注射量合模力来表示注射机的主要特征。 国内标准主要有轻工部标准、机械部标准和国家标准 。注射机型号中的字母S 表 示塑料机械，Z 表示注射机，X 表示成形，Y 表示螺杆式( 无Y 表示柱塞式) 等。 3 . 1 . 2 注射机的选用 注射机的选用包括两方面的内容: 一是确定注射机的型号，使塑料、塑件、注射 模及注射工艺等所要求的注射机的规格参数在所选注射机的规格参数可调的范围内； 一是调整注射机的技术参数至所需要的参数 8 。 (1) 注射机类型的选择 根据塑料的品种、塑件的结构、成形方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进 行选择。 (2) 注射机规格的初选 根据以往的经验和注射模的大小， 先预选注射机的型号， 之后要进行以下的校核。 (3) 注射机参数的校核 (a) 最大注射量的校核 塑件连同凝料在内的质量一般不应大于注射机公称注射量的8 0 % ，注射机多以公 称容量来表示。 (b) 注射压力的校核 注射机的公称注射压力要大于成形的压力。 (c) 锁模力的校核 本 科 毕 业 论 文 第 17 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，这个力 应小于注射机的公称锁模力，否则将产生溢料现象。 (d) 安装部分的尺寸校核 应校核的尺寸包括喷嘴、定位圈、最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔。 注射机的喷嘴头部的球面半径R 1 应与模具主流道始端的球面半径R 2 吻合，以免高 压熔体从狭缝处溢出。 R 2 一般应比R 1 大1 m m 2 m m ， 否则主流道内的塑料凝料无法脱出。 为了使模具的主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上的定位圈 或主流道衬套与定位圈的整体式结构的外尺寸d 应与注射机固定模板上的定位孔呈较 松动的间隙配合。 注射模具的动模板、定模板应分别与注射机动模板、定模板上的螺孔相适应。模 具在注射机上的安装方法有螺栓固定和压板固定。 注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注 射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。开模距离一般可分为两种情况: 一是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大 行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关；二是当注 射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决 定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关。 3 . 1 . 3 注射成型机的计算 (1) 注射容量 国产标准注射机的标准规定，以注射机注射聚乙烯时在对空注射条件下，注射机 螺杆或柱塞做一次最大行程所能达到的最大容量。由于聚苯乙烯的密度为 1 . 3 0 4 g / c m 3 1 . 0 6 g / c m 3 ，即它的单位容量与单位质量向近，所以在目前实际中为便于计算， 有时还沿用过去的习惯，通常也用其质量可作粗略计量 9 。 注射容量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力， 标志着注射机能成型最大体积的塑料制品。 确定了单个塑件的体积（质量）和模孔数量就可以大体上计算出多模塑件的总体 积，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷井体积，即是一模塑料的总体积 V m 。 V m 0 . 8 V z 本 科 毕 业 论 文 第 18 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 式中 V m 成型零件与浇注系统体积总和，c m 3 ； V z 注射机最大注射容量，c m 3 ； 估算：V m = 0 . 6 2 5 3 . 1 4 2 7 0 . 8 2 = 8 4 . 7 8 c m 3 (2) 最大成型面积 最大注射面积是指塑料在模具在分型面上所允许成型的最大投影面积，也就 是说在模具设计时，布局在模具分型面上的塑件及浇注系统的投影面积 S ，只能小于 这个数据时才能正常可靠的注射 1 0 。 S = 2 （2 3 . 1 4 1 . 8 + 2 3 . 1 4 1 . 6 ）= 4 2 . 8 c m 3 式中 S 塑料在模具分型面上允许成型的投影面积； (3) 模具的闭合高度 注射机动压板的最大的行程和压板间最大和最小间距是一个固定的参数。它决定 着所能安装的模具的闭合高度。对于所用的注射机来说，注射模的闭合高度必须符合 下列的要求： H小H H大 式中 H小注射机允许的最小厚度，m m ； H 注射机的实际闭合高度，m m ； H大注射机允许的最大厚度，m m ； H = 2 0 + 1 6 + 1 6 + 3 2 + 1 6 + 5 0 + 2 0 = 1 7 0 m m ； (4) 定位环和浇口套 定位环是将定模部分装入注射机定压板的定位对中位置，应与注射机的定位孔采 取动配合的连接形式，以保证模具体对中。 (5) 模具的截面尺寸 可安装的注射模具外形最大尺寸取决于注射机的压板尺寸和拉杆的间距，因为此 注射模的最长的边不应超过压板尺寸，而模具的最短边应小于拉杆间距，才能将注射 模装入注射机，并应留有固定模体的压紧空间。同时，注射模动、定模上的紧固螺栓 孔，也应与注射机压板上的标准螺孔一致。 (6) 模具的顶出 本 科 毕 业 论 文 第 19 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 注射机的顶出装置通常有中心顶杆顶出、两侧顶杆顶出以及液压顶出几种形式。 应在动模座板与注射机顶出位置相对的位置上，设置稍大于注射机顶杆的通孔，以便 于注射机顶杆通过。 综合考虑上述条件，选择注射机型号 X S - Z Y - 1 2 5 3 2 注射模具分型面的选择 3 2 1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具体情况而定， 但大体上有平面式分型面、 阶梯式分型面、 斜面式分型面、曲面式分型面 1 4 。 3 2 2 分型面选择的基本原则 选择分型面的基本原则： (1) 尽量使塑件开模时留在动模一侧； (2) 分型面应有利于排气； (3) 保证塑件外观质量要求； (4) 有利于塑件分型和抽芯动作； (5) 有利于塑件脱模； (6) 考虑侧向分型面与主分型面的协调； 3 2 3 分型面的选择 根据分型面的选择原则： （1）便于塑件脱模； （2）在开模时尽量使塑件留在动模； （3）外观不遭到损坏； （4）有利于排气和模具的加工方便。 结合该产品的结构,分型面确定在塑件的最大投影面积上。如图 3.2 所示。 本 科 毕 业 论 文 第 20 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 2 分型面的位置 3 3 注射模具浇注系统的设计 3 3 1 注射模具浇注系统的组成 模具的浇注系统包括主流道、分流道、浇口及冷料穴，它是将熔融的塑料从注射 机喷嘴进入模具型腔所经的通道。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以 采用一模多腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周 期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下 原则： (1) 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象； (2) 型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸； (3) 系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑 料耗费大） ：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小； (4) 对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及 分流道尽可能平衡布置； (5) 满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量； (6) 浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕 不应影响塑件的外观； (7) 合理设计冷却穴； 3 . 3 . 2 注射模具主流道的设计 主流道是熔融塑料由注射机喷嘴先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线 上。由于主流道与熔融注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上， 为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上 1 3 。 (1) 主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔 体的流动通道。主流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，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。 (2) 主流道尺寸 在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。由于主流道要与高 本 科 毕 业 论 文 第 21 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以只有在小批量生产时，主流道才在注射模上 直接加工，大部分注射模中，主流道通常设计成可拆卸、可更换的主流道浇口套。为 了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为 2 o 6 o 。 小端直径d 比注射机喷嘴直径大0 . 5 m m 1 m m 。 由于小端的前面是球面， 其深度为3 m m 5 m m ，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比 喷嘴球面半径大 1 m m 2 m m 。流道的表面粗糙度值 R a 为 0 . 0 8m。 (3) 主流道浇口套 图 3 . 3 主流道浇口套及其固定形式 主流道浇口套一般采用碳素工具钢如 T 8 A 、T 1 0 A等材料制造，热处理淬火硬度 5 3 H R C 5 7 H R C 。主流道浇口套及其固定形式如图 3 . 3 所示。 浇口套的材料应选用优质钢 T 8 A ，并应进行淬火处理，为了防止注射机喷嘴不被 碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度，以增加内壁的耐磨性，并减小 注射中的阻力，圆锥孔大端处应有的过度圆角，以减小物流在转向时的流出阻力。为 了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为 3 o 6 o左右的圆锥孔，对流动性 较差的塑料也可取得稍大一些， 但过于大则容易引起注射速度缓慢， 并容易形成涡流。 浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，半径是固定 的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与 注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主 流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模。为了便于浇注 凝料从主流道中取出，主流道采用为 3 o 6 o度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑 料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。 浇口套与塑料注射区直接接触时， 其出料端端面直径应尽量选得小些。 如果过大， 即浇口套与型腔的接触面积增大，模腔内部压力对浇口套的反坐力也将按此比例增 本 科 毕 业 论 文 第 22 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 大，到一定程度时浇口套容易从模体中弹出。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必 须吻合，由于注射机喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入 主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔 的小端直径则大于喷嘴的内孔直径， 球面与主流道孔应以清角连接， 不应有倒拔痕迹， 以保证主流道凝料顺利脱模。 定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位，定 位环的外径应与注射机的定位孔间隙配合。定位环厚度，小于注射定位孔的深度。 浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。 3 . 3 . 3 注射模具分流道的设计 分流道是将熔融塑料从主流道截面及其方向的变化，平稳进入单腔中的进料浇口 或主流道进入多腔的浇口的通道，它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换 方向的作用，通常分流道设置在分型面的成型区域内。 在注射过程中，熔融的塑料在流经分流道时，应是它的压力损失以及热量损失最 小，而以分流道中产生的凝料最少为原则，分流道的设计要点总体归纳如下： 分流道的形状要考虑分流道的截面积与其周边长度的比最大为好，这样可以减少 熔料的散热面积和摩擦阻力，减少压力损失。 在可能情况下，分流道的长度应尽量的短，以减少压力损失，避免模体过大影响 成本，在多型腔模具中和型腔的分流道长度尽量相等，以达到注射大时压力传递的平 衡， 保证塑料尽可能同时均匀的充满各个型腔。 在有些情况下分流道长度不能相等时， 则应在浇口处作必要的补救措施，如果分流道较长时，应在其末端设置冷料穴，放置 冷料和空气进入模腔。 在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量的小，但分流道的截面积 过小会降低注射速度，使填充时间延长，同时可能出现缺料、焦烧、皱纹、缩孔等塑 件缺陷，而分流道过大则增大冷却时间应比型腔中塑件的冷却时间要短，才不影响注 射时的效率。因此在设计时应采用较小的截面积，以便于在试模是为不要的修正留有 余地。 分流道和型腔的分布是排列紧凑，距离合理，应采用轴对称或中心对称，使其平 本 科 毕 业 论 文 第 23 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 衡，尽量缩小成型区域的总面积。最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几 何中心和锁紧力的中心相重合。 在分流道上的转向次数尽量少，在转向处应圆滑过渡，不能有尖角，这些都是为 了减小压力损失，有利于物料的流动。 当分流道设在定模一侧或分流道延伸较长时，应在浇口附近或分流道的交叉处设 置钩料杆，以便于在开模时在钩料杆的作用下首先从定模中拉出分流道的凝料，并与 塑料一起顶出。 分流道的内表面不必要求很光，一般表面粗糙度取 1 . 6 m即可，这样可以在分 流道的摩擦阻力下使料流外层的流动小些，使其分流道的冷却皮层固定，有利于熔融 塑料的保温。 在总体分布中，应综合考虑冷却系统的方式和布局，并留出冷却水路的空间。 翻盖式瓶盖注射模要求一模两腔，在布局上选择平衡式分流道。平衡式分流道的 特点是：从主流道到各个型腔的分流道，其长度、截面尺寸及其形状完全相同，以保 证各个型腔同时均匀进料，同时注射完毕。分流道的截面形状选择半圆形截面，它的 效率比圆形稍差，但加工起来比圆形截面要简单。 3 . 3 . 4 注射模具浇口的设计 (1) 浇口的概念 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰 当与否，直接关系到塑件能否被完好、高质量地注射成形。 ( 2 ) 浇口的作用 浇口可分成限制性浇口和非限制性浇口两类。非限制性浇口是整个浇注系统中截 面尺寸最大的部位，它主要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作 用。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，其作用如下： 浇口通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体提高注射压力，使塑料熔 体通过挠口的流速有一突变性增加，提高塑料熔体的剪切速率，降低黏度，使其成为 理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔。对于多型腔模具，调节浇口的尺寸，还 可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的。浇口还起着较早固化、防止型腔中熔 体倒流的作用。浇口通常是浇注系统最小截面部分，这有利于在塑件的后加丁中塑件 本 科 毕 业 论 文 第 24 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 与浇口凝料的分离。 (3) 注射模浇口的类型 单分型面注射模的浇口可以采用直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐 式浇口和爪形浇口。 (a) 直接浇口 直接浇口叉称为主流道型浇口，它属于非限制性浇口。这种形式的浇口只适于单 型腔模具，直接浇口的形式见图 3 . 4 。 特点是：流动阻力小，流动路程短及补缩时间长等；有利于消除深型腔处气体不易排 出的缺点；塑件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，注射机受力 均匀；塑件翘曲变形、浇口截面大，去除浇口困难，去除后会留有较大的浇口痕迹， 影响塑件的美观。 ( b ) 中心浇口 图 3 . 4 直接浇口 图 3 . 5 中心浇口 当筒类或壳类塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔时，内浇口开设在该孔 处，同时在中心处设置分流锥，该浇口称为中心浇口，是直接浇口的一种特殊形式， 如图 3 . 4 所示。它具有直接浇口的一系列优点，而克服了直接浇口易产生的缩孔、变 形等缺陷。 ( c ) 侧浇口 侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状 多为( 扁槽) ，是限制性浇口。侧浇口广泛使用在多型腔单分型面注射模上，侧浇口的 形式如图 3 . 6 所示。 特点是由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不 留明显痕迹。 本 科 毕 业 论 文 第 25 页 共 40 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 6 侧浇口 侧浇口的两种变异形式为扇形浇口和平缝浇口。 扇形浇口是一种沿浇口方向宽度逐渐增加、 厚度逐渐减少的呈扇形的侧浇口， 平 缝浇口又称薄片浇口，浇口宽度很大，厚度很小。主要用来成形面积较小、尺寸较大 的扁平塑件，可减小平板塑件的翘曲变形，但浇口的去除比扇形浇口更困难，浇口在 塑件上痕迹也更明显。 ( d ) 环形浇口 对型腔填充采用圆环形进料形式的浇口称环形浇口，见图 3 . 7 。环形浇口的特