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机械类进水阀盖注射模设计带CAD图,机械类,进水,注射,设计,cad
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本科毕业设计说明书（论文） 第 40 页 共 40 页1 引言模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视，日本称模具工业是“进入富裕社会的源动力”之说，可见其受重视之程度,当今“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所接受。我国模具行业也经过由小到大、由弱变强的发展过程。20年来，模具水平有了较大提高。据不完全统计, 中国模具工业以年均20%的速度持续快速增长。截止2006年年底,中国模具销售额达720亿元,跃居世界第三。随着塑料工业的不断发展,塑料模具占模具总量的比例逐渐提高。2000年中国塑料模具产值约100亿元人民币,2006年已发展到300多亿元人民币,年均增长率超过21%,高于模具行业总体发展速度。塑料模具的发展潜力是不可低估的，我国模具总量虽然已位居世界第三,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家,模具商品化和标准化程度也低于国际水平。现就我国塑料模具工业技术现状和发展趋势进行综述1。1.1 模具工业的现状及发展趋势1.1.1 我国模具工业的现状在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm表面粗糙度Ra0.2m模具质量、寿命明显提高,非淬火钢模寿命可达10万次30万次,淬火钢模达50万次1000万次,交货期较以前缩短,但与国外相比仍有较大差距2。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29英寸34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，国外的50%80%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，国内陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS公司的软件UG-、美国SOLIDWORKS公司的SOLID2WORKS软件、美国CV公司的CADDS5软件、美国SDRC公司集成化软件、美国PTC公司的Pro/Engineer、日本HZS公司的CRADE、以色列CIMATRON公司的三维软件CIMA2TRON、法国MATRA2DATAVISION公司的集成化软件、英国Deltacam公司的DOCT5及澳大利亚MOLDFLOW公司分析软件MF。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如:P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，仍有很大差距3。1.1.2 模具工业的发展趋势据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于其他发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平;以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业的发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将:（1）模具产品将向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方向发展；模具生产将朝着信息化、无图化、精细化、自动化方向发展；模具企业将向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展；（2）模具CAD/CAE/CAM/PDM正向集成化、三维化、智能化、网络化和信息化方向发展。快捷高速的信息化时代将带领模具行业进入新时代；（3）模具的质量、周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，因此模具生产周期将继续不断缩短；（4）大力提高开发能力，将开发工作尽力往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发，变被动为主动。以及“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式都已成为发展趋势；（5）随着模具企业设计和加工水平的提高，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。在某种意义上说：“模具是一种工艺品”的概念正在被“模具是一种高新技术工业产品”所替代，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不但是一种生产手段的改变，也是一种生产方式的改变，更是一种观念的改变。这一趋向使得模具标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促使整个模具工业水平不断提高；（6）高速加工、复合加工、精益生产、敏捷制造及新材料、新工艺、新技术将不断得到发展4。1.2 塑料模具的生产过程1.2.1 塑件的工艺性分析本课题是对实体进水阀盖注射模设计。首先对实体阀盖进行测绘，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。进水阀盖是对水流控制的装置。在使用过程中受到一定的力。经分析其工艺性，其厚度足以满足其机械强度，并在适当位置设有加强筋，增加了注射模的刚度和强度，且节省了材料。塑件上的各种形状的孔，开设在不减弱进水阀盖机械强度的位置，节省了材料。总言之，该进水阀盖具有良好的结构工艺性。1.2.2 进水阀盖的材料选择（1）塑料是一种高分子材料，在珠江三角洲地区一般又称为塑胶。由于塑料具有质量轻、绝缘性好、抗腐蚀性好、减摩性好、吸震性好、无噪声、易成型等诸多优点，顾在工业生产中已被广泛用来代替金属材料制造机械零件或日常生活用品，而用做工业制品的塑料，特称为工程塑料。（2）进水阀盖选用ABS塑料成型， ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物，ABS树脂保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性，又增加了弹性、强度（丁二烯的特性）、耐热和耐腐蚀性（丙烯腈的优良性能），且表面硬度高、耐化学性好。ABS无毒、无味，原料易得，价格便宜，使之成为进水阀盖的首选材料5。1.2.3 模具结构设计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。（1）选定分型面选择分型面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。（2）确定型腔的布置型腔的布置实质上是模具结构总体方案的规划和确定。因为一旦型腔布置完毕，浇注系统的走向和类型便已确定。冷却系统和推出机构在配置型腔时也必须给予充分的注意，若冷却管道布置与推杆孔、螺栓孔发生冲突时要在型腔布置中进行协调，当型腔、浇注系统、冷却系统、推出机构的初步位置决定后，模板的外形尺寸基本上就已确定，从而可以选择合适的标准模架。（3) 确定浇注系统浇注系统的平衡及浇口位置和尺寸是浇注系统的设计重点。浇口位置则是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。（4）确定脱模方式 在确定脱模方式时首先要确定制品和流道凝料滞留在模具的那一侧，必要时要设计强迫滞留的结构（如拉料杆等），然后再决定是采用推杆结构还是推件板结构。特别要注意确定侧凹制品的脱模方式，因为当决定采用侧抽芯结构时，模板的尺寸就得加大，在型腔配置时要留出侧抽芯机构的位置。（5）冷却系统和推出机构的细化为了能使达到较好的冷却效果，冷却系统设计应先于推出机构。 冷却系统和推出机构的设计同步进行有助于两者的很好协调。（6）确定凹模和型芯的结构和固定方式采用镶块式凹模或型芯时，应合理地划分镶块并同时考虑到这些镶块的强度、可加工性及安装固定。（7）确定排气方式由于在一般的注射模中注射成形时的气体可以通过分型面和推杆处的空隙排出，因此注射模的排气问题可以不考虑。（8）校核模具与注塑机模具与注塑机必须配套使用，根据塑件的具体情况，先选择注塑机并进行模具设计。成型设备有两个重要参数。一是理论注射容量，另一个是在于注射方向相垂直的最大投影面积。根据这两个参数及可选用合适的成型设备。在选用时，成型设备的两个参数应略大于这个模具所用塑料的体积以及他的投影面积，只有这样才能顺利成型。其次还应注意以下几点：（a）测算核实模板所受注射压力应小于注塑机的锁模力；（b）模具的闭合高度应在注塑机的最大闭合高度和最小高度之间；（c）模体外形尺寸应能从注塑机的拉杆空间安装；（d）应了解注塑机的定位孔直径、喷嘴孔径及喷嘴球半径尺寸，使模具与之配套；（e）模具采用的顶出方式应适应注塑机的顶出方式和顶出距离，注塑机的模板行程应满足在开模时能去除塑件时所需要的距离69。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，零件图的绘制顺序应按照，先内后外，先复杂后简单，先成型零件后结构零件。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 课题任务要求本课题是进水阀盖注射模的设计。要求对进水阀盖实物进行测绘，并完成其CAD三维造型设计。进水阀盖注射模要求一模两腔，并能自动脱模，实现自动化。完成进水阀盖注射模具方案设计和相关设计计算，注射模具装配设计，模具成型零件CAD三维造型设计，以及完成全部零件及装配图纸设计。2 方案分析与设计进水阀盖是具有侧孔的非对称工件，如图2.1。根据塑料件的结构特点，成型模具需采用侧向抽芯成型结构，通过筛选，具体考虑了两套模具结构方案进行分析论证。图2.1 进水阀盖2.1 设计方案一方案一动模板与动模板座固定在一起，如图2.2所示。侧型芯7安装在滑块6内，挡块4起锁紧作用。开模时，从处分型，斜导柱5带动滑块6滑动，滑块带动侧型芯7水平移动，抽芯动作完成。工件将留在定模部分，不利于工件出模。1-定模板座；2-固定螺钉；3-定模板；4-挡块；5-斜导柱；6-滑块；7-侧型芯图2.2 注射模方案一2.2 设计方案二方案二为定模固定板与定模板不用固定螺钉固定，如图2.3，模具注射成型完成后，由于弹簧7和开闭器8的作用，模具先从-分型面打开，定模斜导柱3带动滑块5抽出侧面型芯6，随着动模继续运动，由于定距螺杆9的限制，模具沿主分型面-分开，工件在顶杆的作用下被顶出型腔，达到自动脱模的效果。1-定模板座；2-定模板；3-斜导柱；4-挡块；5-滑块；6-侧型芯；7-弹簧；8-开闭器；9-定居螺杆； 图2.3 注射模方案二2.3 设计方案的确定综上所述，方案二优于方案一，采用方案二来实施进水阀盖注射模具生产。3 进水阀盖注塑模的详细设计3.1 注射成型设备的选择3.1.1 注射成型设备的分类和结构组成（1）注射成型设备主要是指注塑成型机，简称注塑机，也叫注塑机。它是利用塑料成型模具将热塑性塑料或热固性塑料制成各种塑料制品的主要成型设备。 （a）注塑机按其外形可分为立式、卧式、角式三种，立式注塑机的柱塞或螺杆与合模机构是垂直于底面安装的，而卧式注塑机是沿水平方向布置的，角式注塑机的注射柱塞或螺杆与合模机构运动方向相互垂直，因而又称为直角式注塑机。实际生产中应用较多的是卧式注塑机（如图3.1），这类注塑机重心低、稳定，加料、操作及维修都很方便，塑件推出后可自行脱落，便于实现自动化生产。（b）注塑机按注射方式分为柱塞式注塑机、螺杆式注塑机。柱塞式注塑机结构比较简单，但存在塑料塑化不够均匀，塑化能力低，注射压力损失达，注射速度不稳定，料筒清洗困难等缺点。螺杆式注塑机的应用已居主要地位。图3.1 卧式注塑机结构（2) 各种注塑机尽管外形不同，但基本上都是由下列三个部分组成。（a）注射系统由加料装置（料斗）2、定量供料装置3、料筒及加热器4、注塑油缸1等组成，其作用是使塑料塑化和均匀化，并提供一定的注射压力，通过柱塞或螺杆将塑料注射到模具型腔内。（b）合模、锁模系统由固定模板6、移动模板8、顶杆7、锁模机构9和锁模油缸10等组成，其作用是将模具的定模部分固定在固定模板上，模具的动模部分固定在移动模板上，通过合模锁模机构提供足够的锁模力使模具闭合。完成注射后，打开模具顶出塑件。（c）操作控制系统安装在注塑机上的各种动力及传动装置都是通过电气系统和各种仪表控制的，操作者通过控制系统来控制各种工艺量（注射量、注射压力、温度、合模力、时间等）完成注射工作，较先进的注塑机可用计算机控制，实现自动化生产。注塑机还设有电加热和水冷却系统用于调节模具温度，并有过载保护及安全门等附属装置10。3.1.2 注射成型机的技术参数及选用（1）注塑机的规格及主要参数在注塑机的标准中，大多数以注射量/锁模力为主要参数来表示注塑机的规格型号。注塑机型号中用字母S表示塑料机械，Z表示注塑机，X表示成型，Y表示螺杆注塑式。注塑机的主要技术参数包括公称注射量、螺杆直径及有效长度、注射行程、注射压力、注射速度、塑化能力、合模力、开模力、开模合模速度、开模行程、模板尺寸、推出行程、推出力、空循环周期、机器的功率、体积和重量等。（2）注塑机有关工艺参数的校核注塑机的选用包括两方面的内容：一是根据塑料品种、塑件结构、生产批次、注射工艺和现有注塑机类型等确定注塑机的规格型号，使注射模和注射工艺所要求的注塑机规格参数在所选注塑机规格参数可调范围内；二是进行注塑机有关参数的校核。主要包括以下内容：（a）注射量的校核注塑机公称注射量有两种表示方法，一是用容量(cm3)表示，一是用质量(g)表示。国产标准注塑机的注射量多采用以容量(cm3)表示。模具设计时，必须使得在一个注射成型周期内所需的塑料熔体的容积或质量在注塑机额定注射量的80%以内。在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容积或质量，应为塑件和浇注系统两部分容积或质量之和，既 (3-1）式中，行腔数目；VS(ms)单个塑件的容积或质量，或g；Vj(mj)浇注系统凝料的容积或质量，或g；Vg(mg)注塑机额定注射量，或g。估算： （b）最大注射压力的校核最大注射压力是指注塑机料筒内柱塞或螺杆对熔融塑料所施加的单位面积上的压力，它用于克服熔体流经喷嘴、浇注系统和行腔时的流动阻力。注塑机的最大注射压力必须大于成型塑件所需要的注射压力。成型塑件所需的注射压力与塑料品种、注塑机类型、喷嘴形式、塑件形状的复杂程度、塑件的壁厚、精度、塑化方式、塑化温度、模具温度及浇注系统等因素有关。在确定塑件成型所需的注射压力时可利用类比法或参考各种塑料的注射成型工艺等数据，一般塑件的成型压力在70MPa150MPa范围内。（c）安装部分的尺寸校核（i）模具厚度注塑机规定的模具最大与最小厚度是指动模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板间的最大与最小距离。因此，所设计模具的厚度应处在注塑机规定的模具最大与最小的厚度范围内，即 （3-2）式中 注塑机允许的最小厚度，mm； 注射模的实际闭合高度，mm； 注塑机允许的最小厚度，mm；=334 mm如果模具厚度太大，则无法将其安装在注塑机上；反之，如果模具厚度太小，需要增加垫板。（ii）模具长度与宽度模具的长度与宽度要与注塑机拉杆间距相适应，使模具安装时，可以穿过拉杆空间在动、定模板固定板上固定。（iii）定位环尺寸模具安装在注塑机上必须使主流道中心线与注塑机喷嘴中心线重合，为此注射模定模板上的定位圈或主流道衬套的外形尺寸应与注塑机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。（iv）喷嘴尺寸注塑机喷嘴球头的球面半径R1应与主流道衬套的球半径R2相吻合，以避免高压熔体从缝隙处溢出，一般R2应比R1大1 mm2mm，否则主流道内的塑料凝料将无法脱出。（v）螺孔尺寸注射模动、定模板固定板上的螺孔尺寸应分别与注塑机移动模板和固定模板上的螺孔尺寸与位置相适应。模具在注塑机上的安装方式有螺钉固定和压板固定两种。通常模具在注塑机上的安装方式采用灵活性较强的压板固定。（d）开模行程的校核开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。各种注塑机的开模行程是有限的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离，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：一是当注塑机采用液压机械联合作用的锁模机构时，其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，即注塑机最大开模行程与模厚无关；二是当注塑机采用角式或全液压锁模机构时，其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，即注塑机最大开模行程与模厚无关。（e）顶出装置的校核注塑机顶出装置的形式有多种，就国产注塑机而言，顶出装置有下列四种形式：中心顶杆机械顶出；两侧双顶杆机械顶出；中心顶杆液压顶出与两侧双顶杆机械顶出联合作；中心顶杆液压顶出与其他开模辅助液压缸联合作用。模具设计时需根据注塑机顶出装置的形式，顶杆的直径、配置和顶出距离，校核其与模具的推出装置是否相适应。综合上述因素的考虑后，选用G54-S-200型号的注塑机。3.2 注射模具分型面的选择为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要，将模具型腔适当地分成两个或更多部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。分型面是决定模具结构的重要因素。3.2.1 分型面的基本形式（1）制件全部在上模（或定模）内成型。（2）制件全部在下模（或动模）内成型。（3）制件同时在上模、下模内成型。一副模具根据需要可能有一个或两个以上分型面。分型面可能是垂直于合模方向或倾斜于合模方向，也可能是平行于合模方向。分型面有四种形状即平面、斜面、阶梯面、曲面，在选择分型面时应尽量采用平面形状，但为了适应塑件成型的需要和便于塑件脱模，也可以采用后三者11,12。3.2.2 分型面选择的一般原则（1）分型面应便于脱模为了便于塑件脱模，当已初步确定塑件脱模方向后，分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向上塑件的截面积最大，否则塑件无法从型腔脱出。（2）分型面的选择应有利于侧向分型与抽芯塑件有侧孔或侧凹时，应尽可能地将侧型芯设在动模部分，以便于抽芯。一般的侧向分型抽芯机构的抽拔距较小，所以在选择分型面时，应将抽芯或分型距离较大的放在开模的方向上，而将抽芯距离较小的放在侧向。（3）分型面的选择应保证塑件的质量为了保证塑件的质量，对有同轴度要求的塑件，应将有同轴度要求的部分设在同一模内。分型面的选择应尽可能选在不影响塑件外观和不易产生飞边，且容易修整的部分。（4）分型面的选择应有利于防止溢料（5）分型面的选择应有利于排气（6）分型面的选择应尽量使成型零件便于加工（7）选择分型面时，应尽量减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异133.2.3 分型面的选择由于进水阀盖有侧孔，采用具有侧抽芯的二板注射模。根据对进水阀盖模型的观察和分型面选择的基本原则。现选择AA平面作为分型面（3.2）图3.2 进水阀盖分型面3.3 注射模具浇注系统的设计浇注系统是指塑料熔体从注塑机喷嘴射出后到达行腔之前在模具内流经的通道，分为普通浇注系统和无流道浇注两大类。无流道浇注系统又称热流道浇注系统，是指在注塑成型时不产生流道凝料的浇注系统，其原理是采用加热或绝热的方法，使整个生产周期从主流道入口到型腔浇口为止的流道中塑料一直保持熔融的状态，因而在开模时只需取出产品而不必取浇注系统凝料。浇注系统的设计合理与否直接关系到塑件的成型质量和生产效率。无论用于何种类型注塑机的模具，其浇注系统一般均由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。3.3.1 主流道设计（1）主流道尺寸在卧式或立式注塑机上使用的注射模，主流道垂直于模具分型面。为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出，需将主流道设计成具有26锥角()的圆锥形，内壁表面的粗糙度为m；主流道球面半径比喷嘴球面半径大1 mm2mm；球面配合高度3 mm5mm；主流道小端直径比喷嘴直径大1 mm2mm；流道长度由定模板厚度确定，一般不超过60mm。（2）主流道衬套主流道部分的零件在工作过程中，与注塑机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔体冷热交替地反复接触，属于易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常单独设计成可拆卸更换的主流道衬套，选用优质钢材如碳素钢T8A、T10A等单独进行加工，要求淬火热处理，硬度为HRC53HRC57。主流道衬套又叫浇口套，一般都采用标准件，其常用结构形式如图所示中的件2，为了保证模具安装在注塑机上后，主流道与注塑机喷嘴对中，必须凭借定位零件来实现，通常采用定位环（圈）定位。对于小型注射模具，直接利用浇口套的台肩作为模具的定位环，对于大中型模具，将模具的定位环和浇口套分开设计，然后配合固定在定模板上。主流道衬套的固定形式如图3.3所示。定位圈外径按注塑机的定位孔确定，由M6M8的螺钉固定在定模座板上。1定模板座；2主流道衬套；3定位圈；4定模板图3.3 主流道衬套的固定形式（3）主流道选择注射机G54-S200/400的喷嘴球半径为18mm, 喷嘴孔径为4mm.。所以要使浇口套端面的凹球面与注塑机喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取20mm，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径，取5mm，如图3.4。图3.4主流道衬套3.3.2 分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体流动的通道。用于一模多腔或单型腔多浇口的场合。在分流道的设计时，应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。（1）分流道的横截面形状及尺寸常用的分流道横截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形、矩形等。分流道横截面形状和尺寸应根据塑件的结构和分流道的长度等因素来决定。由分流道的效率（流道的横截面积与周长的比值）分析可知，圆形和正方形流道的效率最高，既具有压力损失减少的最大截面积和热流量损失减少的流道最小面积，因此从压力损失和热量损失方面考虑，圆形和正方形是分流道比较理想的截面形状，但由于圆形截面分流道是以分型面为界分成两部分进行加工，加工困难，且模具闭合后难以精确保证两半圆对准，故生产实际中不常使用；正方形截面的分流道不易与凝料的推出，生产中也比较少用。综合考虑，由于梯形和U形截面分流道在分型面一侧加工，加工容易，且塑料熔体的热量散失及流动阻力均不大，所以实际生产中常采用梯形和U形截面的分流道。（2）分流道的长度为了便于机械加工及凝料脱模，分流道一般设置在分型面上，长度尽可能短，且少弯折，以利于最经济地使用原料和减少注塑机的能耗，减少压力损失和热量损失。若分流道设计得比较长时，其末端应设计有冷料穴，以防止分流道前锋冷料堵塞浇口或进入型腔而影响塑件质量。（3）分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度一般取1.6m左右，不需要很低，这样可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于中心塑料熔体的流动充模。（4）分流道的选择进水阀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、断面尺寸及其形状都完全相同，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圆形截面。3.3.3 浇口设计（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，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。（2）浇口的作用（a）熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注塑机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。（b）熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。（c）易于切除浇口尾料，二次加工方便。（d）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模具，浇口既能用来平衡进料，又能用以控制熔合纹在制品中的位置。浇口的理想尺寸很难用手工的方法计算出来，一般根据经验，浇口断面积约为分流道断面积的3%9%，断面形状常为矩形或圆形，浇口长度为1 mm1.5mm。在设计浇口时往往先取较小的尺寸值，以便在试模时逐步加以修正。小浇口最适合于填充薄壁和壁厚均匀的型腔，能有效地防止制品发生变形、翘曲和裂纹等弊端，而大浇口对补缩有利，能提高制品的尺寸精度，因此当制品壁厚不均匀时，应适当增大浇口的尺寸。（3）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，直接浇口的形式如图3.5所示。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，注塑机受力均匀；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3.5 直接浇口 图3.6 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3.6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3.7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。图3.7 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，如图3.8所示。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。 图3.8环形浇口 图3.9轮辐式浇口（e）轮辐式浇口轮辐式浇口是在环形浇口基础上改进而成，由原来的圆周进料改为数小段圆弧进料，轮辐式浇口的形式如图3.9所示。这种形式的浇口耗料比环形浇口少得多且去除浇口容易。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，其头部与主流道有自动定心的作用，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，提高熔接强度。（4）浇口的位置浇口开设的位置对制品的质量影响甚大，在确定浇口位置时，应注意如下几点：（a）浇口应设置在能使型腔各个角落同时充满的位置；（b）浇口应设置在制品壁厚较厚的部分，使熔体从后断面流入薄断面，以利于补料；（c）浇口的位置应选择在有利排除型腔中气体的部分；（d）浇口的位置应选择在能避免制品表面产生熔合的部分；（e）浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象；（f）浇口应设置在不影响制品外观的部位；（g）不要在制品承受弯曲载荷或冲击载荷的部分设置浇口。（5）浇注系统平衡设计（a）浇注系统的平衡概念为了提高生产效率，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BGV(Balanced Gate Value)值来判断或计算。浇口平衡时，BGV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BGV值必须相等；不同塑件的多型腔模具，各浇口计算出的BGV值必须与其塑件型腔的充填量成正比。（6）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14。3.3.4 冷料穴设计（1）冷料穴的概念将主流道或分流道延长所形成的井穴称为冷料穴。（2）冷料穴的作用储存因两次注射间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料，以防止冷料进入型腔；此外冷料穴还具有在开模时将主流道凝料勾住并滞留在动模一侧的功能。（3）冷料穴结构冷料穴一般设在主流道对面的动模板上，其底部常制作成曲折的钩形或下陷的凹槽，公称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。常见的冷料穴有以下两种结构形式。（a）带Z形头拉料杆的冷料穴（b）带球头形拉料杆的冷料穴3.4 模具结构及成型零件的设计3.4.1 成型零件的结构设计（1）凹模的结构设计凹模是成型塑件外表面的凹状零件（包括零件的内腔和实体两部分）。它的结构取决于塑件的成型需要和加工与装配的工艺要求，通常可分为整体式和组合式两大类。（a）整体式凹模整体式凹模是由整块钢材直接加工而成的，这种凹模结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量好。但当塑件形状复杂时，其凹模的加工工艺性能较差（采用一般机械加工方法）。因此，在先进的型腔加工机床尚未普遍应用之前，整体式凹模一般适用于形状简单的小型塑件的成型。（b）组合式凹模组合式凹模是由两个以上的零件组合而成的。这种凹模改善了加工工艺性能，减少了热处理变形，节约了模具贵重钢材，但结构复杂，装配调整比较麻烦，塑件表面可能留有镶拼痕迹，组合后的型腔牢固性较差。因此，这种凹模主要用于形状复杂的塑件的成型。组合式凹模的组合形式很多，常见的有以下几种。（i）嵌入式组合凹模对于小型塑件采用多型腔塑料模成型时，个单个凹模一般采用冷挤压、电加工、电铸等方法制成，然后整体嵌入模中，这种凹模形状及尺寸的一致性好，更换方便，加工效率高，可节约贵重金属，但模具体积较大，需用特殊加工方法。（ii）镶拼式组合凹模为了便于机械加工、研磨、抛光和热处理，整个凹模可由几个部分镶拼而成。（iii）瓣合式凹模对于侧壁带凹的塑件，为了便于脱模，可将凹模做成两瓣或多瓣组合式，成型时瓣合，脱模时瓣开。（2）凸模和型芯的结构设计（a）凸模或型芯凸模是指在压缩模中承受或传递压机压力、与凹模有配合段、直接接触塑料、成型塑件内表面或上、下端面的零件。型芯是指注射模中成型塑件有较大内表面的凸状零件，它又称主型芯。凸模或型芯有整体式和组合式两大类（i）整体式凸模（型芯）整体式凸模（型芯），结构牢固，成型的塑件质量较好，但机械加工不方便，钢材耗量较大，主要作为小型模具上的形状简单的型芯。（ii）组合式凸模（型芯）组合式凸模（型芯），加工方便，便于更换磨损部件，能节约成本，但配合精度要求高。（b）小型芯小型芯通常是单独制造，然后嵌入固定板中固定15。3.4.2 成型零件的主要尺寸计算所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形或异形的长和宽）、型腔的深度或型芯的高度尺寸、中心距尺寸等。任何塑件都有一定的尺寸要求，在安装和使用中有配合要求的塑件，其尺寸公差常要求较小。在设计模具时，必须根据塑件的尺寸和公差要求来确定相应的成型零件的尺寸和公差。尺寸偏差标注规定：对包容面（凹模和塑件内表面）尺寸采用单项正偏差标注，基本尺寸为最小。对被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用单向负偏差标注，基本尺寸为最大。而对中心距尺寸则采用双向偏差标注。成型零件工作尺寸的计算常采用平均收缩法，是按塑件收缩率、成型零件制造公差和磨损量为平均值时，塑件获得平均尺寸来计算的。在本次毕业设计中，采用PRO/E中的模具模块进行收缩率的设置，设置的收缩率为0.0035。 3.4.3 型腔壁厚及底板厚度的计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；还可能因刚度不足而产生过大变形，导致溢料形成飞边，降低塑件的尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准（型腔的弹性变形不超过允许变形量）；而对于小尺寸的模具型腔，在发生弹性变形前，其内应力往往已超过了模具材料的许用应力，因此强度不够是主要矛盾，设计型腔壁厚应以强度条件为准（型腔在各种受力形式下的应用值不得超过模具材料的许用应力）。对型腔侧壁和底板的厚度做精确的力学计算是相当困难的，一般在工程设计上常采用公式近似计算型腔侧壁和底板的厚度。而在实际生产中，也常用经验数据来简化对型腔侧壁和底板厚度的设计计算。进水阀盖为小尺寸的圆形型腔，所以对型腔不进行计算校核，直接采用经验数据确定型腔侧壁和底板厚度。3.5 注射模具的顶出机构的设计3.5.1 推出机构的设计原则注塑成型每一循环中，塑件必须从模具的凸、凹模上脱出，完成脱出塑件的装置就是推出机构，也称脱模机构。在推出机构中，直接与塑件接触、并将塑件推出型腔或型芯的零件称为推出机构。常用的推出机构有推杆、推管、推板、瓣合凹模和活动镶块等。设计推出机构应遵循下列原则：（1）由于推出机构的动作是通过装在注塑机和模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构应尽量设置在动模一侧。正因如此，分型面的设计也应尽量使塑件开模后能留在动模一侧。塑料收缩时一般对凸模活型芯的包紧力较大，因而注塑模具中经常将凸模或型芯安装在动模部分。（2）为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，推出力应作用在塑件强度和刚度最大的部分，如加强筋、凸缘、厚壁等处。（3）当塑件各处脱模阻力相同时，应均匀布置推出零件，保证塑件被推出时受力均匀，推出平稳、不变形。（4）推出机构应使推出动作可靠、灵活，结构简单、制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度，以承受推出过程中的各种作用力，确保塑件顺利地脱模。（5）必须考虑合模时推出机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。（6）推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。（7）若推出部分需要设在塑件使用或装配的基面上时，为了不影响塑件尺寸和使用，一般推杆与塑件接触处凹进塑件0.1mm，否则塑件会出现凸起，影响基面的平整16。3.5.2 推出机构的分类推出机构可按其推出动作的动力来源分为手动推出机构、液压和气动推出机构、机动推出机构等类型。手动推出机构是模具开模后，由人工操纵的推出机构推出塑件，一般多用于塑件滞留在定模一侧的情况；液压和气动推出机构是依靠设置在注塑机上的专用液压和气动装置，将塑件推出或从模具中吹出；机动推出机构利用注塑机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模。推出机构还可以根据推出零件的类别分类，可分为推杆推出机构、推管推出机构、推板推出机构、型腔推出机构及组合推出机构等。另外还可根据模具的结构特征来分类，如：简单推出机构、动定模双向推出机构、顺序推出机构、二级推出机构、浇注系统凝料的脱模机构；带螺纹塑件的脱模机构等等。（1）简单推出机构在动模一侧施加一次推出力，就可实现塑件脱模的机构称为简单推出机构。包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、型腔推出机构、组合推出机构等，这类推出机构最常见，而且应用也最广泛。（2）二级推出机构由于塑件的特殊形状或生产自动化的需要，在一次脱模后塑件仍然难以从型腔中取出或不能自动坠落。此时，必须增加一次脱模动作。有时为避免使塑件受脱模力过大，产生变形或破裂，采用二次脱模分散脱模力以保证塑件质量。这类在动模边进行二次脱模动作的机构，称二级脱模机构。3.6 注射模具的侧抽芯机构3.6.1 注射模具的侧抽芯机构概述侧抽芯机构的分类，按其抽芯动力来源，注射模侧抽芯机构主要分手动抽芯、液压抽芯和机动抽芯三大类。（1）手动侧抽芯机构它是在塑件开模前依靠人工将侧型芯抽出或在开模后将塑件和型芯一并从模内顶出，然后在模外用手工工具抽出侧型芯，合模前再将侧型芯装入模体内的抽芯方法。这种侧抽芯机构具有结构比较简单，模具成本低，制模周期短等特点，但注射成型效率低，很难得到较大的抽芯力，只在小批量生产或试制生产时采用。（2）液压或气动侧抽芯机构它是依靠液压系统或气动装置为动力，抽出活动的侧型芯的。液压或气动的侧抽芯机构传动平稳，抽芯距和抽芯力较大，其抽芯动作不受开模时间的限制，尤其当抽芯距很大，用其他方法很难满足抽芯要求时，采用液压抽芯较为理想，如较长的弯头、三通等塑料管件的大型注模具的抽芯。但是这种侧抽芯机构要配合整套的液压气动装置，故经济成本较高，使它的适用范围受到了限制，一般应用较少。（3）机动侧抽芯机构它的抽芯方法是在开模是依靠注塑机的开模力，通过抽芯机构机械零件的传动使其改变移动方向，将活动的侧型芯抽出。机动抽芯机构的结构比较复杂，但抽芯不需要人工操作，抽拔力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动化操作、无需另外添置设备等优点，目前已成为主要采用的侧抽芯机构。机动侧抽芯机构根据抽芯方式及机械结构的不同，又分为斜导柱式抽芯机构，弯拉杆式抽芯机构、弯拉板式抽芯机构、斜滑板式抽芯机构、顶出式抽芯机构及齿轮式抽芯机构等等。进水阀盖模具选择机动侧抽芯中的斜导柱式抽芯机构。3.6.2 注射模具的斜导柱侧抽芯机构设计斜导柱是斜导柱侧抽芯机构的重要零件。涉及斜导柱主要包括斜导柱的结构形式和安装形式、斜导柱的工作直径、抽拔角的选择、斜导柱的长度的确定以及斜导柱的加工精度、选用材质及其热处理等。（1）斜导柱倾斜角斜导柱的倾斜角是决定其抽芯工作效果的重要工作。倾斜角的大小关系到斜导柱所承受的弯曲力和实际达到的抽拔力，也关系到斜导柱的有效工作长度、抽芯距和开模行程。计算公式为：式中 斜导柱的抽拔角； S 抽芯距，S=8 mm； H斜导柱完成抽芯距所需的开模行程，H=35mm。根据公式计算：取16根据EMX中滑动装置的设计，以及考虑模板的厚度等因素，取斜导柱的长度为112mm3.7 塑料注射模具的温度调节系统设计3.7.1 塑料注射模具温度对塑件成型的影响注射模具的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的质量（尺寸精度、力学性能和表面质量等）都有重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产效率。一般塑料都需要在200左右的温度由注塑机喷嘴注射到模具内，熔体在60左右的模具内固化、脱模，其热量除少数以辐射、对流的形式散发到大气中，大部分是由冷却介质（一般是水）带走；而有些塑料的成型工艺要求模具的温度较高，在80120时，模具不能仅靠塑料熔体加热，需对模具设计加热系统。由此可见，对成型黏度低、流动性好的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS等，通常要求模具温度较低（一般小于80）。而对高黏度、流动性差的塑料，如聚碳酸酯、聚苯醚等，为了提高充型性能，或模具较大，散热面积广等情况，其模具不仅需要设置冷却系统，还需要设置加热系统，以便在注射之前对模具进行加热。对小型薄壁塑件，且成型工艺要求模温度不太高时，模具可不设置冷却系统而靠自然冷却。3.7.2 进水阀盖注射模具的冷却系统的设计由于进水阀盖为薄壁零件，且零件体积较小，所以热传递的热量也不是很大。所以冷却水道设置在塑件两边，一边一个冷却水道，便可以满足冷却要求。3.8 模架及选用3.8.1 模具的标准化介绍模具的标准化是指在模具设计与制造中必须或应该遵循的技术规范、基准和准则。目前标准模架已被模具行业普遍采用，不仅如此，而且在标准模具的基础上还要实现模具制图的标准化、模具结构的标准化以及工艺规程的标准化。注射模具在结构上存在着相似性，不管是简单的二板式注射模还是较复杂的三板式注射模，除了凹模和型芯取决于塑件以外，其余的模具零件极其相似，连各个模具零件的装配关系都有着一致性。正是由于注射模具结构上的相似性，才使模具零件和模架的标准化成为可能。目前，国内外已有许多标准化的模架形式供选择。选用标准模具有很多的优点：简单方便、买来即用、不必库存；简化了模具的设计与制造；降低了模具成本，缩短了模具生产周期，加快了塑件的更新换代；模具的精度和可靠性得到保证；提高了模具中易损零件的互换性，便于模具的维修等17。 3.8.2 标准模架的选用选择标准模架主要考虑模架的组合形式、模板的周界尺寸和厚度。可根据塑件成型所需要的结构来确定模架的结构组合形式。在确定型腔到模板边缘之间的壁厚后就可以确定模板周界尺寸；确定型腔深度后，在充分考虑副模架的闭合高度、开模空间等与注塑机有关的参数后就可以确定模板厚度。本毕业设计中涉及到的模架标准按GB/T12556-1990执行。3.9 注射模具材料选用塑料注塑模具结构复杂，其组成零件多种多样，各个零件在模具中所处的位置、作用不同，对材料的性能要求就有所不同。选择优质、合理的材料，是生产高质量模具的保证。3.9.1 成型零件材料选用成型零件材料选用的要求如下。（1）机械加工性能良好要选用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的钢种。为此，以中碳钢和中碳合金钢最常用，这对大型模具尤其重要。对采用电火花加工的零件，还要求该钢种的烧伤硬化层较薄。（2）抛光性能优良注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，表面粗糙度，要求钢材硬度3540为宜，过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，不应有气孔、粗糙杂质等缺陷。（3）耐磨性和抗疲劳性能好注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热交变温度应力作用。一般高碳合金钢，可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不宜采用。所选钢种应使注射模能减少抛光修模的次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到批量生产的使用寿命期限。（4）具有耐腐蚀性对有些塑料品种，如聚氯乙烯和阻燃性塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。另外还可以采用镀镍、鉻等方法提高模具型腔表面的抗腐蚀能力。3.9.2 进水阀盖零件材料选用本毕业设计中，模架模板材料均为45钢，各种镶块及型芯的材料为T8A。3.10 模具结构设计模具结构设计在方案和详细设计计算的基础上采用三维CAD系统进行具体设计。目前的CAD软件很多，如工程图设计普遍采用的二维AutoCAD，功能强大的三维设计加工软件UG、Pro/Engineer等，本毕业设计中选用Pro/Engineer作为设计工具。设计采用了自下而上、上下结合的设计方法。首先根据模具结构方案进行各主要零件的三维造型和设计，然后进行装配体装配设计，在装配设计过程中发现的干涉碰撞等结构问题再进行修改，最后完善零件的设计。由于对三维软件参数设置的不熟悉，相关设置及功能掌握还不充分，设计最后生成的工程图导入为CAD后进行了尺寸标注及图层等相关的修改。为了提高设计效率采用EMX模具专家进行具体设计，某些参数的标准未按相关国标进行18,19。设计结果为全部三维零件模型、三维装配体模型、所有零部件的工程图纸。 图示3.10为定模板三维模型，图示3.11为装配爆炸图模型。图3.10图3.114 注射模加工工艺的设计塑料模具的零件类型很多，加工条件不同其加工方法各不相同。目前模具的主要加工手段有：通用加工、电火化成型与线切割加工、精密数控加工、高速切削加工等。由于进水阀盖注射模精度要求一般，模具结构尤其是型腔结构复杂程度一般，因此模具的加工立足于经济、可行，故采用了普通加工与电火花成型结合的工艺方法。根据零件类型下面简单分析一下主要类型零件的加工工艺。4.1 模板的平面加工4.1.1 模板平面的粗加工平面切削加工是指车床、刨床、铣床等对坯料的6个方面进行粗加工，再去掉坯料的加工余量后，在留出足够的半精加工余量，同时对模板上较大的孔也应该进行粗加工。粗加工完成了以后，应进行一次退火处理或调质处理，以去除模板的内部应力，使其组织稳定，以防止在模具制造、模具成型或淬火过程中的变形或淬裂。4.1.2 模板平面的半精加工在经过退火而消除内应力之后，模板会产生不同程度的变形。半精就是去除其变形量，并给精加工留出适当的加工余量。4.1.3 模板平面的精加工通过以上的加工程序，模板已形成了基本轮廓。采用平面磨床磨削模板厚度的两平面，并达到要求的厚度尺寸和表面粗糙度。这两个分模面即是z轴方向上的加工基准面。取任意相邻的两个侧面进行高精度的直角加工，并与模板平面相互垂直。这两个面即是x，y方向上的加工基准面，分别作文字标记，如x，y。当平面的精度要求，特别是平面度公差要求很高时，可以采用研磨的方法，即采用铸铁平板作为研具，由很细的金刚砂做磨料，施以较小的压力均匀平衡的去除配合面的余量，达到多面积的良好接触。4.2 孔及孔系的加工在模板平面加工完成之后，在模板上需要加工的部位，包括镶嵌成型零件的各种形状的孔，导柱孔、复位杆孔、顶杆孔、侧抽芯时的导滑槽、固定模板的螺栓孔以及冷却水道孔等。塑料模上的加工方法主要有：钻孔、扩孔、镗孔、磨孔等，这是根据孔的精度等级和表面粗糙度的要求决定的。塑料模的同一零件上经常出现由相互位置精度要求的多个孔称为孔系。对孔系的加工除了要保证孔本身的精度要求和粗糙度要求外，还要保证孔与孔之间的位置精度要求，各平行孔之间的轴线平行度、各同轴孔之间的轴线同轴度以及孔的轴线与基准面之间的平行度和垂直度等等。4.2.1 孔系的加工孔系的加工在一般情况下是以x，y，z为基准面的，找出需要加工部位的中心，并划出与x，y相互垂直的交叉中心线，依照蓝图画出加工轮廓线来。孔系的加工大体有如下几种方法：（1）精密划线加工找出中心线后，在中心处用冲头打窝，首先选用比被加工孔直径小的钻头钻孔。钻孔后，检验孔与基准面的相对位置以及各孔之间的相对位置是否满足位置精度的要求，如果发现偏差可用整形锉修正，然后再扩孔，再检验，直到各孔位置精度达到欲求位置，最后进行留有铰孔位置余量的最后扩孔，并进行粗铰和精铰。（2）对合加工对于加工和直径均相同的孔是以x，y各侧边为基准面时，安装配时的排列顺序，将它们装夹在一起，只需一面划线，并对模板找平，就可以同时将对应的两个通孔同时加工出来，各孔的位置不必有严格的要求，他们在同一位置加工的磨只要按模具的装配位置顺序组装，位置度的偏差对整体没有影响。对位置相同，但孔的直径不同的孔，在装夹两块模板时，在其中间平行垫起一个进刀距离的平行垫板，并将带大孔的模板位置在上部划线，同时加工出底部的小孔后，再对打孔进行扩孔，同样达到以上的效果。（3）坐标镗床加工这是目前最常用的加工孔系方法，坐标镗床是具有二维坐标的高精度机床，它是通过带有误差补偿装置的精密丝杠，或带有游标的精密直尺以及作为标准读数的光学装置来控制工作台，精确移动坐标直尺，并通过有精密回转工作台等附件，保证在二维坐标的位置空间，完成各相对位置的精确定位及精密加工，因此，保证模板上的相对应的孔即使分别加工，也能达到组装的精度要求。由于坐标镗床是精密设备，当孔的直径大于20mm时，应在其他机床上先加工出预留孔，留出镗加工余量。当孔的直径较小时，可以在镗床上直接钻孔，为防止钻头的偏摆，在钻孔前先用刚度大，刃磨正确的中心钻，钻出中心底孔。当孔距精度公差大于正负0.015mm时，钻孔后，即可直接铰孔。当孔距精度要求较高时，应采用精镗加工20。4.2.2 导柱导套的孔加工导柱导套组成了塑料模的导向装置，导向装置除具有模板的导向作用外，还有模板间相互移动的定位作用以及承受一定侧压力的作用，导柱和导套分别安装在动模板上，当不设置导套时，模板一侧是导柱定位孔，另一侧则是导向孔。它的相对位置误差一般要求在0.01 mm范围内，因此导柱和导套的孔可以在坐标镗床上分别加工，也可采用对合加工的方法，将动模板和定模板安装配位置的排列顺序装夹在一起同时加工。导柱和导套的孔安排在什么时候加工，根据具体情况决定。（1）先加工导柱导套孔 定模和动模上固定成型零件的孔均为通孔，可以首先安排加工导柱导套的孔，在加工成型零件固定孔时，可以利用导柱导套孔作为定位（有两个以上不相邻的孔定位即可），采用对合加工的方法，在同一工位，将两块模板的固定孔加工出来。（2）先加工成型固定孔，后加工导柱孔 在定动模之间设有定位装置的模具结构，在合模时，它们能够正确定位时，可采用后加工导柱导套孔的方式。成型零件加工完毕后，组合合模装夹在一起同时加工导柱孔。5 塑料注射模具型腔常用加工方法及设备5.1 型腔的普通加工方法及设备5.1.1 车床车床是以加工回转体零件为主的机械加工机床。车床的种类很多，包括卧式车床(普通车床)、立式车床、转塔车床，自动车床等。车床工作时被加工工件装在卡盘上，主轴使工件做旋转运动，刀具在进给箱的带动下做直线运动，完成切削加工。5.1.2 铣床铣床可以加工平面，曲面等各种表面，常见的铣床有立式铣床、卧式铣床、万能铣床、工具铣床等，铣床可以加工出平面、沟槽、曲面等形状。5.1.3 刨床刨床主要用于平而加工，常见的刨床有牛头刨床、龙门刨床、插床等。牛头刨床工作时，被加工工件用平口U钳安装于工作台上，工作台可以做左右移动。刨刀固定在滑枕上的刀架中，刨刀做前后移动，通过刨刀与工件的相对运动，完成平面加工。5.1.4 磨床磨床是用砂轮或其他磨料对金属工件进行加工的机床。常见磨床有平面磨床、外圆磨床、自圆磨床等。磨削一般常用于半精加工和精加工。不同的磨削机床可以加工平面、外圆表面、内圆表面以及各种曲面。5.1.5 钻床钻床是以加工孔为主的机械加工机床，常见的钻床有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等。钻床工作是将被加工工件固定在工作台上，钻头旋转并做直线运动完成孔的加工。利用钻床可以自I F模具上的各种孔，深孔钻床还用来加工冷却水道等较深的孔。5.1.6 数控加工机床数控加工机床简称为数控机床(NC机床)，数控就是指把控制机床或其他设备的操作指令(或程序)，以数字形式给定的一种控制方式。利用这种控制方式，按照给定程序自动地进行加工的机床称为数控机床。目前数控机床已经得到广泛应用，数控机床的种类有数控车床，数控铣床，数控磨床，加工中心等，其机械部分与普通车床的差别不大。数控车床不仅能够完成普通的车削加工，而且利用数控系统和进给伺服系统复杂曲线组成的回转表面。5.2 型腔的特种加工方法特种加工是直接利用电能、化学能、光能等进行加工的方法。特种加工与普通机械加工有本质的不同，它不要求工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工过程中施加明显的机械力它可以解决普通机械加工无法完成的加工工作，适合于加工各种不同材料而且结构复杂的模具零件，是模具制造中一种必不可少的重要加工方法。5.2.1 电火花加工电火花加工的原理是基于工具电极与工件电极(正极与负极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来对工件进行加工，以达到一定形状、尺寸和表面粗糙度要求的加工放法。电火花加工机床一般由四大部分组成，脉冲电源、间隙自动调节器、机床床身、工作液及其循环过滤系统。电火花加工特点：脉冲放电的能量密度高；工具电极与工件间无作用力；工件加工质量高；加工适应性广；自动化程度高。塑料模具型腔常用的电火花工艺方法有：单电极平
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