【毕业设计论文】带联合顶出机构的注射模的设计-说明书【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: 带联合顶出机构的注射模设计 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带联合顶出机构的注射模具设计。在设计中 采用聚乙烯塑料注射而成型，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所采用的成型设备，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的校核。该论文还对分型面、浇注系统和脱模机构进行了 分析设计，完成了模具工程图设计，最后进行了主要零件加工工艺设计，圆满完 成了模具设计所要求的各项工作。 通过设计，综合应用了大学期间的多数基础和专业知识，加深所学知识体系， 熟悉了工程应用设计。 关键词 注射模 成型 工艺性 设计 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 31 页 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要 T i t l e T h e I n j e c t i o n M o l d w i t h U n i t E x t r u s i o n I n s t i t n t i o n D e s i g n A b s t r a c t T h e p r e s e n t p a p e r a c t u a l n e e d s t o c o m p l e t e a c c o r d i n g t o t h e p r o j e c t t h e i n j e c t i o n m o l d w i t h u n i t e x t r u s i o n i n s t i t n t i o n d e s i g n . U s e s t h e p o l y e t h y l e n e p l a s t i c i n j e c t i o n i n t h e d e s i g n t o t a k e s h a p e ，t h e f o r m a t i o n w a y i s a m o l d t w o c a v i t y , t h i s p a p e r c o n c r e t e s t u d y p r o d u c t s t e c h n o l o g y c a p a b i l i t y , h a d d e t e r m i n e d u s e s t h e f o r m a t i o n e q u i p m e n t w h i c h t h e p l a s t i c t h e t e c h n o l o g i c a l p a r a m e t e r a n d u s e s , h a d d e t e r m i n e d t h e m o l d m a n u f a c t u r e s t h e o v e r a l l c o n c e p t , a n a l y z e d a n d h a s s o l v e d m o l d s g r o s s s t r u c t u r e a n d e a c h e f f e c t i v e r a n g e c o n c r e t e s t r u c t u r e , a n d h a s c a r r i e d o n s o m e e s s e n t i a l s i z e c o m p u t a t i o n a n d t h e i n t e n s i t y e x a m i n a t i o n . T h i s p a p e r a l s o h a l v e d t h e p r o f i l e , t h e g a t i n g s y s t e m a n d t h e m o l d e m p t i e r h a s c a r r i e d o n t h e a n a l y s i s d e s i g n , h a s c o m p l e t e d t h e m o l d e n g i n e e r i n g p l a t d e s i g n , f i n a l l y h a s c a r r i e d o n t h e m a j o r p a r t s p r o c e s s i n g t e c h n o l o g i c a l d e s i g n , h a s c o m p l e t e d e a c h w o r k . T h r o u g h t h e d e s i g n , t h e s y n t h e s i s h a s a p p l i e d t h e u n i v e r s i t y p e r i o d m o s t f o u n d a t i o n s a n d t h e s p e c i a l i z e d k n o w l e d g e , d e e p e n s s t u d i e s t h e k n o w l e d g e s y s t e m , h a s b e e n f a m i l i a r w i t h t h e p r o j e c t a p p l i c a t i o n d e s i g n . K e y w o r d s I n j e c t s t h e m o l d F o r m a t i o n T e c h n o l o g y c a p a b i l i t y D e s i g n 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 31 页 目 录 1 引言 （或绪论） 1 1 1塑料模具的概述 1 1 2塑料注射工艺的概述 1 1 3模具 C A D技术的发展情况 2 1 4塑料注塑模具的设计步骤 2 2 方案分析与设计 4 3 带联合顶出机构的注射模的详细设计 6 3 1塑料注射成型机的选择 6 3 2注射模具分型面的选择1 0 3 3注射模具浇注系统的设计1 0 3 4注射模具成型零件的模体设计 1 6 3 5注射模具的顶出机构的设计 2 0 3 6塑料注射模具的温度调节系统设计 2 1 3 7模具结构设计 2 1 4 注射模加工工艺设计 2 2 4 1坯料确定 2 2 4 2模板的平面加工 2 2 4 . 3型腔加工2 3 4 . 4孔系加工2 3 结束语 2 4 致谢 2 5 参考文献2 6 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 31 页 1 引言 1 . 1 塑料注塑模技术概况 模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、 家电和通讯等产品中，6 0 % 8 0 % 的零部件都要依靠模具成形 1 。用模具生产制件 所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工 制造方法所不能比拟的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制 造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发 能力。因此，我们必须加快模具产业的发展。目前，除了少数几种塑料外，几乎 所有的塑料都可以采用注塑成型。据统计，注塑制品约占整个塑料制品总产量的 3 0 % ，全世界每年生产的注塑模数量约占所有塑料成型模具数量的 5 0 % 2 。 随着发达国家将制造业纷纷转移到我国，大批境外企业涌入，使我国模具工 业的水平有了一定的提高。在技术方面，我国模具的精密度、复杂程度和寿命都 有很大提高。如塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用。高速 加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广；快速原型制造进展很快； 模具的标准化程度也有一定提高。据海关统计资料显示，2 0 0 2 年我国共进口模 具 1 2 . 7 2 亿美元，比 2 0 0 1 年增长 1 4 . 4 % ，其中塑料橡胶模具进口金额 6 . 9 3 亿美元，占总进口量的 5 4 . 5 % 。2 0 0 2 年我国共出口模 2 . 5 2 亿美元，比 2 0 0 1 年 增 3 4 % ，其中塑料橡胶模具出口金额 1 . 7 2 亿美元，占总出口量的 6 8 . 3 % 3 。 1 . 2 模具注塑工艺的概述 在注塑加工中， 每个成型周期有三个主要阶段： 注射充模、 保压冷却、 脱模。 在充模阶段，热的高聚物熔体被注射进入模具型腔。一旦型腔充满熔体，额外的 高聚物熔体会在高压下进入模腔， 以补充聚合物充摸后温度下降体积收缩而出现 的空间。然后进入冷却阶段，此阶段约占成型周期的 3 / 4 的时间。只有在充分 的冷却固化的情况下，塑件脱模后才不会损坏变形。最后塑件脱模，得到制品 4 。 要获得高质量的制品，必须对温度、压力、速度、时间等关键工艺参数进行 控制。时间控制包括注塑时间、保压时间、补缩时间、冷却时间等的控制；温度 控制包括料筒温度、喷嘴温度、熔体温度、模具温度和油温的控制；压力控制包 括注塑压力、背压、模腔内压力的控制，以及如何根据模腔内最大压力值决定从 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 31 页 注射到保压的切换时间； 速度控制包括对螺杆推进物料的速度及对螺杆推进的位 置与速度进行多级切换（多级注射） 。注射/ 保压切换点的控制有重要意义。如切 换得太迟，会形成过渡充填、高残余应力、模具受损等缺陷；如果切换得太早， 会形成短射、制品质量不足、熔接线结合不好、凹陷等缺陷 5 。 1 . 3 模具 C A D 技术的发展情况 目前， C A D / C A M / C A E 技术应用于模具的设计及制造， 已成为一门综合性学科。 在现代化设计与生产的条件下，模具行业将面临一次新的技术革命。 二战后的日本，在短短几十年内，一跃成为世界经济强国，模具在其工业生 产中的地位可以说是举足轻重的，而模具在日本也被称为是“工业之母” 6 。 国外由于起步早和对模具 C A D / C A M 的重视， 先后投入了大量的人力和物力， 从而使模具 C A D / C A M 技术得到了很快的发展。如法国达索( D a s s a u l t ) 公司开发 的 C A T I A ，美国国家航空及宇航局( N A S A ) 开发的 I - D E A S ，美国麦道( M D ) 公司开 发的 U G ，以及美国参数技术公司开发的 P r o / E N G I N E E R （简称 P r o / E ）等 7 。 进入 2 0 世纪 9 0 年代后，C A D / C A M 技术在模具设计和制造中应用较为活跃， 许多科研单位和企业引进了成套的 C A D / C A M 系统，通过吸收、开发和推广工作， 将其广泛应用于模具行业，取得了可喜的成绩，如南京航空航天大学的超人 C A D / C A M 系统，华中理工大学的 C H N C ，北航海尔的 C A X A 等均已实现复杂曲线、 曲面的造型、数控代码的自动生成和加工仿真 8 。 1 . 4塑料注射模具的设计步骤 本设计要求使用C A D ，P R O E 等软件对机构进行零件图纸绘制，设计成型注射 模具。 带联合顶出机构对于注塑模的设计比较简单， 使用常规的设计方法就能够设 计出合理简单有效的模具。 机构的材料：A B S 根据要求模具要一腔两模，对于模具的基本方案是： （1 ）对于注塑机的选择，由于机构的结构和产量以及所给的各项要求，进 行综合的考虑，采用卧式注塑机； （2 ）模具结构设计 （a ）浇注系统设计 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 31 页 所给设计要求是一模两腔，因此将型腔对称放置，使用圆锥型主流道，使用 球型头的拉料杆的冷料井。将分流道对称设置，分流道截面采用梯形截面，浇口 采用潜伏式浇口，利用分型面或配合间隙排气； （b ）成型零件结构设计 阴模使用整体嵌入式，上下模板上均嵌入阴模。由于结构的上下结构特征， 在上下模板均设计了型芯； （c ）合模导向和定位机构设计 使用导向柱四根，同时与导套配合，既能够导向，又能够定位； （d ）脱模机构设计 使用推杆进行脱模，同时在喷雾器嘴的下侧使用一推环，虽然塑件有四处筋 板，可使用使用四处推杆，但使用一推环可防止在推模时对塑件造成破坏； （3 ）零件图的绘制 在对模具的结构进行了基本的设计后，首先要进行三维图以及零件图的绘 制，以为后一部的加工提供必要的尺寸及一些数据参数。 （4 ）对模具进行模具的C A D 设计 在对模具进行基本设计之后，就要进行相关的设计计算，在得到正确的数据 后，利用C A D 进行相关的设计，通过进行人机交互，即可得到简单又优良的设计。 在对模具进行设计完成之后，我们得到了模具的三维图, 并生成模具的装配图， 同时生成我们所需要的所有零件的图纸。 进行以上的工作之后，还要进行注射模具的制造工艺设计, 在完成所有的设计之 后完成设计说明书的撰写。 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 31 页 2 方案分析与设计 本课题是对注塑模具联合顶出机构的设计， 首先应对联合顶出机构进行工艺 分析。 （1 ）联合顶出机构适用工件基本要求: （a ）不使塑件变形或损坏； （b ）不损伤塑件的外观及使用要求； （c ）结构可靠。 联合顶出出机构推动塑件平稳，推出力均匀、推出面积不大。当使用单一的 顶出机构推出的塑件容易推坏或塑件根本推不出来时， 可采用联合顶出机构将工 件顶出。 （2 ）塑料材料的选择 所设计塑件选择的塑料材料为聚乙烯(PE)。 聚乙烯在常温下成白色蜡状半透 明颗粒，柔而韧，易变形。它密度小，耐热氧化性好。聚乙烯成型工艺性好，生 产效率高，且价格便宜。 如图 2 . 1 ，开模时采用推杆为主、推件板为辅助联合推出，推出机构推出力 均匀、推出面积不大。可避免由于型芯内部主力大单独采用推件板或推杆会损 坏塑件。适用于采用单一的推出机构容易推坏的塑件或根本推不出来的塑件。 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 31 页 图 2 . 1 装配图 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 31 页 3 带联合顶出机构注射模的详细设计 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。 ( 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。 ( b ) 螺杆式注射机 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 31 页 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 9 。 （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 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。 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 31 页 （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 1 0 。 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。 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、冷井的体积，即是一模塑料 的总体积 V m 。 V m 0 . 8 V z 式中 V m 成型零件与浇注系统体积总和，c m 3 ； 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 31 页 V z 注射机最大注射容量，c m 3 ； 估算： V m = 3 . 1 4 1 2 0 . 2 + 3 . 1 4 ( 0 . 6 2 - 0 . 4 2 ) 1 2 = 2 . 5 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。 S = 2 3 . 1 4 2 2 = 2 5 . 1 c m 2 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 5 + 2 5 + 2 0 + 2 0 + 2 0 + 6 5 + 2 5 = 2 0 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 注射机的顶出装置采用推杆为主、 推件板为辅助联合推出， 推出机构推动塑件平稳， 推出力均匀、推出面积不大。 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 31 页 综合考虑上述条件，注射机选择 X S - Z S - 3 0 型号。 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、综合式分型面。 3 . 2 . 2 分型面选择的基本原则 选择分型面的基本原则：（1 ）保持塑料外观整洁；（2 ）分型面应有利于排 气；（3 ）应考虑开模是塑料留在动模一侧；（4 ）应容易保证塑件的精度要求； （5 ）分型面应力求简单适用并易于加工； （6 ）考虑侧向分型面与主分型面的协 调；（7 ）分型面应与注射机的参数相适应；（8 ）考虑脱模斜度的影响 1 1 。 3 . 2 . 3 分型面的选择 根据对工件模型的观察和分型面选择的基本原则。现选择 A - A 为分型面。 如图 3 . 1 。 图 3 . 1 分型面 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 浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道， 它包括主 流道、 分流道、 浇口及冷料。 在设计注射模具的浇注系统应注意以下几项原则 1 2 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 31 页 （1 ）根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。 （2 ）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形 式选择浇注系统的形式及位置。 （3 ）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效 率。 （4 ）应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统 的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。 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。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 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 。 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。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。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 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 31 页 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。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。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，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 1 4 。 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。浇口套端面应与定模相配合部 分的平面高度一致。 注射机 X S - Z - 3 0 的喷嘴球半径为 1 2 m m ，喷嘴孔径为 2 m m 。所以要使浇口套 端面的凹球面与注射机喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取 1 3 m m ，圆锥孔 的小端直径则应大于喷嘴口内径，取 3 m m ，如图 3 . 2 。 图 3 . 2 浇口套 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 31 页 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 1 5 。 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。 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 31 页 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： 浇口通过截面积突然变化，使塑料熔体通过挠口的流速有突变性增加，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与浇口凝料的分离 1 6 。 （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。 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 本科毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 31 页 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。它具有直接浇口的优点，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。 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。 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。 环形浇口的特点是进料 均匀。圆周上各处流速大致相等，熔体流动状态好型腔中的空气容易排出，熔 接痕可基本避免，但浇注系统耗料较多，浇口去除较难。 （e ）轮辐式浇口 轮辐式浇口是在环形浇口基础上改进而成。 这种形式的浇口耗料比环形浇口 少得多。这类浇口在生产中比环形浇口应用广泛。多用于底部有大孔的圆筒形或 壳形塑件。轮辐浇口的缺点是增加了熔接痕，会影响塑件的强度。 （f ）爪形浇口 爪形浇口加工较困难，通常用电火花成形。型芯可用做分流锥，从而避免了 塑件弯曲变形或同轴度差等成形缺陷。爪形浇口的缺点与轮辐式浇口类似，主要 适用于成形内孔较小且同轴度要求较高的细长管状塑件。 浇口位置的选择原则：尽量缩短流动距离；避免熔体破裂现象引起塑件的缺 陷；浇口应开设在塑件厚壁处；考虑分子定向的影响；减少熔接痕。 （4 ）浇注系统平衡设计 （a ）浇注系统的平衡概念 本科毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 31 页 为了提高生产效率，降低成本，小型( 包括部分中型) 塑件往往采取一模多腔 的结构豫应尽量采用型腔平衡式布置的形式。 若根据某种需要浇注系统被设计成 型腔非平衡式布置形式，则需要通过调节浇口尺寸，使浇口的流量及成形工艺条 件达到一致，这就是浇注系的平衡，亦称浇口的平衡。 （b ）浇注系统的平衡计算方法 浇注平衡计算的思路是通过计算多型腔模具各个浇口的 B G V ( B a l a n c e d G a t e V a l u e ) 值来判断或计算。浇口平衡时，B G V 值应符合下列要求：相同塑件的多型 腔模具，各浇口计算出的 B G V 值必须相等；不同塑件的多型腔模具，各浇口计算 出的 B G V 值必须与其塑件型腔的充填量成正比。 （5 ）浇口的选择 本模具为一模两腔，选择侧浇口。侧浇口为扁平形状，可以大大的缩短冷却 时间，缩短成型周期。易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观。浇口设置 在塑件表面，浇口截面形状简单，容易加工，且注射效率高。 3 . 3 . 5 冷料穴和钩料脱模装置 冷料穴设置在主流道的末端，即主流道正对面的动模板上。它的作用是用来 储存注射间歇期间，喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料。在注射时，如 果它们进入流道，将堵塞流道并减缓料流速度。进入型腔，将在塑件上出现冷疤 或冷斑。球形拉料装置由冷料穴、拉料杆组成，拉料杆安装在型芯固定板上，不 与顶出系统联动。 3 . 4 注射模具成型零件和模体的设计 3 . 4 . 1 注射模具型腔的结构设计 型腔大体有以下几种结构形式：整体式、整体组合式、局部组合式和完全组 合式。 型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加 工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证 各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行处理等。 型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式 型腔多于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。 完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是，便于机加工，便于 本科毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 31 页 抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成 型大面积塑件的大型型腔上。 带联合顶出机构注射模的型腔部分不是很复杂，可利用点火花进行。这里选 择整体式型腔。 在塑料注射模具的注射过程中， 型腔从合模到注射保证过程中受到高压的冲 击力，因此模具型腔应该有足够的硬度和刚度，总的来说，型腔所承受的力大体 有合模时的压应力、注射过程中塑料流动的注射压力、浇口封闭前一瞬间的压力 保证和开模时的压应力，但型腔所承受的力主要是注射压力和保证压力，并在注 射过程中总是在变化。在这些压力作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹 性变形，导致型腔向外膨胀，它将直接影响塑件的质量和尺寸精度。所以在模具 设计时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和刚度， 以保证型腔 在注射过程中产生超过规定限度的弹性变形。 因此型腔壁厚和底板的计算和选择 是十分重要的。 （1 ）型腔侧壁厚度的计算 按强度计算 其壁厚 S 按下列公式计算 =1 2 p rS 式中 型腔材料的许用应力， = 1 5 6 . 8 M P a p 型腔内单位平均压力，P = 3 8 . 4 M P a r 型腔内半径，r = 1 0 m m 代入公式得：S = 4 m m （2 ）底板厚度的计算 按强度计算 其壁厚 H 按下面公式计算 1 . 1 p rH = 式中 型腔材料的许用应力， = 1 5 6 . 8 M P a p 型腔内单位平均压力，P = 3 8 . 4 M P a 本科毕业设计说明书（论文） 第 23 页 共 31 页 r 型腔内半径，r = 1 0 m m 代入公式得：H = 5 . 5 m m 3 . 4 . 2 注射模具型芯的结构设计 型芯的结构形式大体有：整体式、整体复合式、局部组合式、完全组合式。 3 . 4 . 3 注射模具成型零件的尺寸确定 （1 ）型腔尺寸计算 型腔的各部分尺寸一般都是趋于增大尺寸，因此应选择塑件公差的 1 / 2 ， 取负偏差，再加上- 1 / 4 的磨损量，而型芯深度则再加上- 1 / 6的磨损量，这样 的型芯的计算尺寸的表述如下。 （a ）型腔的径向尺寸的计算式： () + += 0 * 00 4 3 1SDD 式中 D0型芯的最小基本尺寸； * 0 D塑件的最大基本尺寸； S 塑件的平均收缩率，S = 0 . 0 2 ； 塑件的公差，取八级精度； 模具制造公差，按 1 / 4 选取； 根据公式计算得型腔的径向尺寸： mmD8 * 0 = mmD 16. 0 00 7 . 7 + = （b ）型腔的深度根据尺寸的计算公式 () + += 0 * 00 3 2 1SHH 式中 0 H 型腔深度的最小尺寸； * 0 H塑件的最大基本小尺寸； S 塑件的平均收缩率； 塑件的公差，取八级精度； 模具制造公差，按 1 / 4 选取； 根据公式计算得型腔的深度尺寸： 本科毕业设计说明书（论文） 第 24 页 共 31 页 mmH6 * 0 = mmH 14. 0 00 7 . 5 + = （2 ）型芯尺寸的计算 型芯的各部尺寸除特殊情况外都是趋于缩小尺寸, 因此应选择塑件公差的 1 / 2 , 取正偏差, 再加上+ 1 / 4的磨损量, 而型芯高度则加上+ 1 / 6的磨损量. 型芯的 计算尺寸表达如下。 （a ）型芯的径向尺寸的计算式： () 0 * 00 4 3 1 +=Sdd 式中 0 d 型芯的最大基本尺寸； * 0 d 塑件的最小基本尺寸； S 塑件的平均收缩率； 塑件的公差，取八级精度； 模具制造公差，按 1 / 4 选取； 根据公式计算得型芯的径向尺寸： mmd8 * 0 = mmd 0 16. 00 7 . 8 = （b ）型芯的高度尺寸的计算： () 0 * 00 3 2 1 +=Shh 式中 0 h 型芯高度的最大尺寸； * 0 h塑件内形深度的最小尺寸； S 塑件的平均收缩率； 塑件的公差，取八级精度； 模具制造公差，按 1 / 4 选取； 根据公式计算得型芯的高度尺寸： mmh4 * 0 = mmh 0 14. 00 5 . 4 = 本科毕业设计说明书（论文） 第 25 页 共 31 页 3 . 5 注射模具的顶出机构的设计 3 . 5 . 1 注射模具的顶出机构 顶出机构的分类： 按驱动方式分类可分为： 手动顶出、 机动顶出、 启动顶出。 按模具结构分类可分为：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。 （1 ）推出机构的结构组成 在注射成形的每个周期中， 将塑料制品及浇注系统凝料从模具巾脱出的机构 称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注射 机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。 结构组成：由推出、复位和导向零件组成。 （2 ）结构分类 手动推出、机动推出、液压或气动推出。 （3 ）结构设计要求 塑件留在动模, 塑件在推出过程中不变形、不损坏, 不损坏塑件的外观质量, 合模时应使推出机构正确复位, 动作可靠。 （4 ）结构设计 （a ）推杆推出机构 推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆 的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，容易达到推杆与模板或型芯上推杆 孔的配合精度推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，因此在生产中广泛 应用。 但是因为推杆的推出面积一般比较小，易引起较大局部应力而顶穿塑件 或使塑件变形，所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管类或箱类塑件。 （b ）推管推出机构 推管推出机构是用来推出圆筒形、 环形塑件或带有孔的塑件的一种特殊结构 形式，其脱模运动方式和推杆相同。由于推管是一种空心推杆，故整个周边接触 塑件，推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。 （c ）推件板的推出机构 凡