塑料多格盒注射模设计本科毕业论文

哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - I - 说明书+CAD 图纸 +qq864200146 摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中 发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - II - 品质量有很大意义。 本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是多分型面注射模具的结构 与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了注射模具浇注 系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明； 利用 CAD/CAM 系统标准软件对模具进行参数化设计。并根据塑件得特殊 性添加了气动脱模装置和限位拉杆装置来使模具结构更加合理，工作更加可 靠。 通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某 些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过绘图使自己对 CAD 制图软件 有了更好的掌握。 关键词：塑料模具；参数化；分型面； Abstract The plastics industry in the world today, one of the fastest growing 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - III - industry category, while the injection mold is one of the fast-growing species, so researchers in understanding the plastic injection mold production process and improve product quality is very significant. This design describes the basic principle of injection molding, in particular, is a multi-parting injection mold the structure and working principle of injection molding products made the basic design principles; details of the injection mold gating system, temperature regulation system and the push-out system design process, and die strength requirement is explained; the use of CAD / CAM system, the parameters of standard software for mold design. And in accordance with particularity of plastic parts were added to limit rod pneumatic ejection devices and devices to make the mold structure is more reasonable and more reliable work. Through the design, injection mold can have a preliminary understanding, noting some of the details of the design to understand the mold structure and working principle; by drawing on the CAD drawing software itself has a better grasp. Keywords: plastic mold; parameter; parting surface; 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - IV - 目录目录 摘要I Abstract.II 第 1 章 绪论.1 1.1 模具工业在国民经济中的地位1 1.2 我国模具工业的现状2 1.3 塑料模具的现状及发展趋势3 1.4 本章小结4 第 2 章 塑件成型工艺性分析6 2.1 产品分析.6 2.2 塑料材料成型特性与工艺参数7 2.3 塑件的注射工艺参数的确定9 2.4 料的成型收缩及尺寸精度10 2.5 注射成型工艺过程 10 2.6 本章小结.10 第 3 章 注塑机的选择.11 3.1 注射机的选择.11 3.1.1 注塑机简介.11 3.1.2 注塑机基本参数12 3.1.3 型腔的配置.13 3.1.4 塑件的参数计算.16 3.1.5 注射压力的校核.16 3.1.6 锁模力校核17 3.1.7 模架的初选与校核17 3.2 本章小结.19 第 4 章模具设计.20 4.1 浇注系统的设计原则20 4.2 流道的设计.21 4.2.1 主流道的设计. 21 4.2.2 冷料穴的设计. 22 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - V - 4.2.3 分流道的设计. 22 4.2.4 浇口套的设计. 22 4.2.5 浇口的选择23 4.3 分型面的设计.24 4.4 确定型腔的排列方式25 4.5 排气槽的设计.26 4.6 拉料杆.26 4.7 导向机构的设计.27 4.7.1 导向机构的作用27 4.7.2 导向机构的设计.27 4.7.3设计导套和导柱须注意的事项.28 4.7.4 导柱与导套.29 4.8 脱模机构设计.29 4.8.1 确定推出机构. 29 4.8.2 气动脱模.31 4.8.3 流道凝料的推出32 4.9 本章小结.32 第 5 章 成型零件设计与计算33 5.1 凹模结构设计.33 5.2 凸模结构设计33 5.3 凹模尺寸的计算.34 5.3.1 凹模径向尺寸的计算.34 5.3.2 凹模深度尺寸的计算35 5.4 凸模尺寸的计算36 5.4.1 凸模径向尺寸的计算36 5.4.2 凸模高度尺寸的计算37 5.5 型腔侧壁以及底板厚度尺寸.38 5.5.1 型腔侧壁厚度计算.38 5.5.2 底板厚度计算. 39 5.6 本章小结39 第 6 章 模具温度调节系统设计41 6.1 温度调节对塑件质量的影响.41 6.2 对温度调节系统的要求.41 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - VI - 6.3 冷却系统设计原则. 41 6.4 本章小结42 结论43 致谢44 参考文献.45 附录46 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 1 - 第第 1 章章 绪论绪论 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固 态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高， 产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 1.1 模具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固 态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高， 产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生 产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大 程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模 具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于 当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一 位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的 重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域 里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业 的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国 家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱 产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具 作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增 加，2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿 元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具 需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种 排量 80 多个车型，1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副 模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等， 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 2 - 也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法 国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳 动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生 产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术， 提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 1.2我国模具工业的现状 自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提 供了巨大的动力。20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工 业的总产值在 1990 年仅 60 亿元人民币，1994 年增长到 130 亿元人民币， 1999 年已达到 245 亿元人民币，2000 年增至 260270 亿元人民币。今后预 计每年仍会以 10%15%的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的 专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独 资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在 广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制 造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最 具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业， 为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科 龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资 和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销 售的约占三分之一。其中，冲压模具约占 50%（中国台湾：40%），塑料模 具约占 33%（中国台湾：48%），压铸模具约占 6（中国台湾：5%），其 他各类模具约占 11（中国台湾：7%）。 中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期 （19811991），成熟期（19912001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电 气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周 边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 3 - 模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具 等。 1981 年1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。 有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982 年起，台湾地区就 将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合 相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金 业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两 大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等 CAD/CAM 技术，所以台湾模具业接触 CAD/CAM/CAE/CAT 技术的时间相 当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994 年，1998 年， 由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与 “工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业 升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997 年 11 月间台湾凭借模 具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世 界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械 性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供 应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与 电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料 射出及精密锻造等模具。 1.3塑料模具的现状及发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出 来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放 以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速 度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入 力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院 校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界 超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖 于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展， 模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48“（约 122CM）大屏幕 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 4 - 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，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形 腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具 材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方 面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平， 但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿 美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技 术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术 创新，以缩小与国际先进水平的距离。 1.注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速 发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精 密化。 2.加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期， 降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必 将日渐广泛。 3.推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发 展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制 造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 4.重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不 断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术， 高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的 应用。 1.4本章小结 本章调查了模具在国民经济中的地位和我国模具技术和模具工业的现 状及发展趋势，分析了模具工业与国外技术的差距。以及如何来缩小差距。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 5 - 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 6 - 第第 2 章章 塑件成型工艺性分析塑件成型工艺性分析 2.1产品分析 1制件如图 2-1 2-2 所示。 图 2-1塑料多格盒二维零件图 图 2-2 塑料多格盒三维零件图 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 7 - 该塑件为多格盒而且深度较大，因此不方便脱模，因此需要在凸模上 添加进气口，这样在脱模时能保证腔内腔外大气压强一致，脱模板能方便脱 下塑件。也是因为塑件为多格，因此要考虑填充时进料得速度和是否能均匀 填充，同时还要不影响塑件外观，这样我们应选用多点浇口，通过对塑件材 料、形状及外形尺寸的观察分析和设计方案制定。 2.2塑料材料成型特性与工艺参数 此次材料是采用 PP 注塑成的。查相关手册可知:PP 聚丙烯英文名 称:Polypropylene分子式:C3H6n简称: PP ,由丙烯聚合而制得的一种热 塑性树脂。有等规物、无规物和间规物三种构型，工业产品以等规物为主要 成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固 体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化,故熔点高达 167,耐热,制品可 用蒸汽消毒是其突出优点。密度 0.90g/cm3,是最轻的通用塑料。耐腐蚀,抗 张强度 30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性 差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。特点：无毒、无 味，密度小， 强度 、刚度、硬度耐热性均优于低压 聚乙烯 ,可在 100 度 左右使用.具有良好的电性能和高频 绝缘 性不受湿度影响,但低温时变脆、 不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的 酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。 材料聚丙烯的成型特性： 1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解. 2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形. 3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型 温度.料温低温高压时容易取向,模具温度低于 50 度时,塑件不光滑,易产 生熔接不良,流痕,90 度以上易发生翘曲变形 4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中. 下表 2-1 介绍了聚丙烯（PP）的某些性能。 表 2-1热塑性材料的某些性能 材料名称拉 伸弹 性模 量 压缩 比 成型 收缩率/% 与 钢的摩 擦因数 泊 松比 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 8 - /MPa 聚 乙烯 HDPE LDPE 8 40 950 1.73 1.9 1.8 1.3 1.5 3.0 1.5 3.6 0. 11 0. 23 0 .38 聚 丙烯 PP GFR 1 100 1600 1.92 1.96 1.0 3.0 0.4 0.8 0. 14 0.34 0 .32 有 机玻璃 PMM A 与苯 乙烯共聚 3 160 3 500 0.5 0.7 0 .35 聚 氯乙烯 硬 PVC 软 PVC 2 400 4200 2.3 2.3 0.2 0.4 1.5 3.0 聚 苯乙烯 GPC HIPS GFR （20% 30%） 2 800 3500 1 400 3100 3 200 1.9 2.2 0.2 0.8 0.2 0.8 0.3 0.6 0. 12 0. 45 0 .32 AB S 抗冲 型 耐热 型 GFR （30%） 1 900 1 800 1 800 1.8 2.0 0.5 0.7 0.4 0.5 0.1 0.14 0. 21 聚 甲醛 POM F-4 填 充 2 800 1.8 2.0 2.0 3.5 2.0 2.5 0. 10.2 聚 碳酸脂 PC GFR （20% 30%） 1 440 3 120 4000 1.750.5 0.7 0. 35 0. 37 0 .38 0 .38 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 9 - 尼 龙-1010 PA101 0 GFR （30%） 1 800 8 700 2.0 2.1 1.0 2.5 0.3 0.6 0. 31 尼 龙-6 PA101 0 GFR （30%） 2 600 2.0 2.1 1.0 2.5 0.3 0.6 0. 26 尼 龙-66 PA66 GFR （30%） 1 250 2880 6 020 1260 2.0 2.1 10 2.5 0.4 0.55 2.3塑件的注射工艺参数的确定 PP 的注射成型工艺参数: 注塑机类型：螺杆式 喷嘴形式：直通式 料筒一区/180200 料筒二区/200220 料筒三区/160170 喷嘴温度/170190 模具温度/4080 注塑压力/MPa70120 注塑时间/s05 保压时间/s2060 冷却时间/s1550 成型周期/s40120 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度：220275C，注意不要超过 275C。 模具温度：4080C，建议使用 50C。结晶程度主要由模具温度决 定。注射压力：可大到 1800bar。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 10 - 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果 制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是 47mm。建议 使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的 浇口直径范围是 11.5mm，但也可以使用小到 0.7mm 的浇口。对于边 缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁 厚的两倍。PP 材料完全可以使用热流道系统。 2.4料的成型收缩及尺寸精度 塑料制件从模具中取出发生尺寸收缩的特性称为塑料的收缩性。因为 塑料制件的收缩率不仅于塑料本身的热胀冷缩性质有关，而且还与模具结构 及成型工艺条件有关，故将塑料制件的收缩称为成型收缩。 由于塑料多格盒壁厚较薄，因此对模具的精度要求较高。初选精度等级为 6 级。查表得聚丙烯的成型收缩率为 1.02.5%。 2.5注射成型工艺过程 1.预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射 保压冷却脱模塑件送下工序 2.清理模具、涂脱模剂合模注射 2.6本章小结 本章主要介绍了本设计使用的材料聚丙烯的基本特性、主要用途与其 成型特点；通过分析聚丙烯材料的特性及工艺参数，确定了本设计提供塑件 的壁厚和表面质量。使用 CAD 绘图软件绘制出塑料多格盒的二维图形；又 使用 Pro/E 三维绘图软件绘制出塑料多格盒的三维图形，知道了此塑件的体 积与质量，为以后的设计奠定了基础。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 11 - 第第 3 章章 注塑机的选择注塑机的选择 3.1注射机的选择 1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术 的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整 个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机 种之一。 3.1.1 注塑机简介 根据塑料注射成型过程,一般可将注射机分为以下几个部分: （1）注射装置 （2）合模装置 （3）液压传动和电器控制 随着现代电子技术的飞速发展,注射机控制系统升级换代很快。微型计 算机控制的注射机已较常见。其控制系统由CPU、存储器、显示器等组成， 并有初始化和调试、注射和模具动作、压力和速度控制、数字PID调节、油 路和诊断等功能软件。 注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法。常用 的说法有: （1）按设备外形特征分类: 卧式,立式,直角式,多工位注塑机； （2）按加工能力分类: 超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。 此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较 少。注射机为塑料注射成型所用的主要设备，图3-1所示为最常用的卧式注 射机。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 12 - 图3-1卧式注射机外形 1-锁模液压缸；2-锁模机构；3-动模板；4-推杆；5-定模板 6-控制台；7-料筒及加热器；8-料斗；9-定量供料装置；10-注射缸 注射成型时注射模具安装在注射机的动模板和定模板上，由锁模装置 合模并锁紧，塑料在料筒内加热呈熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入型 腔内，塑料制品固化冷却后由锁模装置开模，并由推出装置将制件推出。 3.1.2 注塑机基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力, 合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买 和使用注塑机的主要依据。 (1)公称注塑量 指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射 行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。 (2)注射压力为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或 柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。 (3)注射速率 为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外, 熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注 射速度。 常用的注射速率如表3-1所示。 表3-1 注射量与注射时间的关系 注射 量/Cm 3 12 5 2 50 5 00 1 000 2 000 4 000 60 00 10 000 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 13 - 注射 速率/Cm/s 12 5 2 00 3 33 5 70 8 90 1 330 16 00 20 00 注射 时/s 11 .25 1 .5 1 .75 2 .25 33. 755 (4)塑化能力 单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个 成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装 置的能力,反之则会加长成型周期。 (5)锁模力 注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作 用下模具不应被熔融的塑料所顶开。 (6)合模装置的基本尺寸 包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模 板的行程,模具最大厚度与最小厚度等。这些参数规定了机器加工制件所使 用的模具尺寸范围。 (7)开合模速度 为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制 件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢 到快在到停。 (8)空循环时间 在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完 成一次循环所需的时间。 3.1.3 型腔的配置 型腔的配置决定了模具结构总体方案的设计。一但型腔布置完成，浇 注系统走向和类型便确定。冷却系统和脱模机构在配置型腔时也必须统筹考 虑。若冷却通道布置与推杆孔、螺孔发生冲突时要在型腔配置中进行协调。 当型腔、浇注系统、冷却系统、脱模机构的初步位置确定后，模板的外行尺 寸也基本确定。 多型腔在模具上通常采用圆形排列、H 形排列、直线形排列以及复合排 列等，在设计时应注意如下几点： (1)尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量 的均一稳定。 (2)型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产 生溢料现象，如图 3-2（b）的布局就比 3-2（a）的布局合理。 (3)尽量使型腔排列得紧凑一些，以便减小模具的外形尺寸。如图 3-3 所示，图（b）的布局优于图（a）布局，因为图（b）的模板总面积小，可 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 14 - 节省钢材，减轻模具质量。 (4)型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但 加工麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常用直线排列和 H 形排列，从平衡的角度来看应尽量选择 H 形排列，从平衡的角度来看应 尽量选择 H 形排列，如图 3-4（b） 、 （c）的布局比（a）要好。 （a）（b） 图 3-2型腔的布置力求对称 （a）（b） 图 3-3型腔的布置力求紧凑 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 15 - 图 3-4一模十六腔的几种排列方案 注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确 定时主要考虑以下几个有关因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生产效益； （4）模具制造难度。 型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数 目。其公式如下： n2=(G-C)/V(3-1) 式中 G注射机的实际公称注射量/cm3 V单个制品的体积/cm3 C浇道和浇口的总体积/cm3 生产中每次实际注射量应为公称注射量 G 的（0.750.45）倍，现取 0.7G 进行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（0.21）倍， 现取 C0.6V 进行计算。 由公式（3-1）得， n2=0.7G-0.6V/V = 0.6994 取一个，根据制件的最后要求，最后确定模具为一模一腔的模具结构。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 16 - 3.1.4 塑件的参数计算 （1）根据塑件形状估算体积： V=417.464mm 塑件的质量： M=V（3- 2) =417.4640.90=375.7176g 式中 M塑件的质量（kg） ； V塑件的体积(cm3) ； 塑件的密度(kg/ cm3) 。 由公式（3-2）得，M=375.7176g （2）注射机的选择 根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射 机为：SZY-1000 型注塑成型机，该注塑机的各参数如表 3-2 所示。 表 3-2 注塑机参数 理论注射量/cm31000移模行程/mm700 螺杆直径/mm85最大模具厚度/mm700 注射压力/Mpa121最小模具厚度/mm300 锁模力/KN4500喷嘴球半径/mm18 拉杆内间距/mm650550喷嘴口孔径/mm7.5 3.1.5 注射压力的校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料 和飞边） ，通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的 80%。所 以选用的注塑机最大注塑量应满足： 0.8 V 机 V 塑V浇 （3-3） 式中 V 机注塑机的最大注塑量，1000cm3 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 17 - V 塑塑件的体积，该产品 V塑404.216cm3 V 浇浇注系统体积，该产品 V浇13.248cm3 故由公式（3-3）, V 机417.464cm3 3.1.6 锁模力校核 F 锁PA (3-4) 式中 p熔融型料在型腔内的压力 A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算 A=10920 mm3 F 锁注塑机的额定锁模力。 故由公式（3-4） ， F 锁pA=200Mpa10920 mm3 选定的注塑机的锁模力为 4500KN，满足要求。 3.1.7 模架的初选与校核 （1）模架的选定 目前塑料注塑模具标准模架国家标准有两个，即塑料注射模中小型 模架及技术条件（GB/T12556-90）和塑料注射模大型模架 （GB/T12556-90）。本设计中考虑到塑料多格盒型腔较深，故将多格盒腔 模板分为两块模板的加工方法，这样可以较好的解决深腔底部的型腔板加工 困难的工艺问题。经过各方面的协调考虑与比较，使用非标准模架。如下图 3-5 所示 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 18 - 图 3-5 模架 （2）模具与注射机安装部分相关尺寸校核 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适。 模具长模具宽拉杆面积(3-5) 由公式 3-5 得 175000357500 （3）模具闭合高度校核 HmaxHHmin(3-6) 式中 Hmin注塑机允许最小模厚，取值为 300mm； Hmax注塑机允许最大模厚，取值为 700mm； H模具闭合高度，取值为 536mm。 故模具的闭合高度满足设计要求。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 19 - （4）开模行程校核 注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机） ，故 注塑机的开模行程应满足下式： S 机(H模Hmin)H1H2a (510)(3-7) 式中 S 机注塑机最大开模行程，取值为 700mm； H1顶出距离，取值为 115mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度，取值为 200mm； a取出浇注系统凝料所需浇口板与固定模板之间的距离。 由公式 3-7 得 464335 满足设计要求。 3.2 本章小结 对注射机的结构和性能参数概述，通过对塑件的体积和质量的计算和 对注射机的校核，初步选用国产注射机的型号和工艺参数。并对一系列的参 数进行校核。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 20 - 第第 4 章章模具设计模具设计 4.1浇注系统的设计原则 所谓浇注系统是指注射模中从主流道的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。此次设 计主要介绍普通流道浇注系统。 普通流道浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。浇 注系统的作用是使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳而顺利的充模、压实和保 压。 浇注系统设计的基本原则： 1适应塑件的工艺性为此，应深入了解塑料的工艺性，分析浇注系统 对塑料熔体流动的影响，以及在充模，保压补缩和倒流各阶段中，型腔内塑 料的温度，压力变化情况，以便设计出适合塑料工艺特性的理想的浇注系 统，保证塑件的质量； 2排气良好排气的顺利与否直接影响成型过程和塑件质量，不能顺利 排气会使注射成型过程充填不满或产生明显的熔接痕等缺陷。因此，浇注系 统应能顺利地引导熔体充满型腔，并在填充过程中不产生紊流或涡流，是型 腔内的气体能顺利地排出； 3流程要短在保证成型质量和满足良好排气的前提下，尽量缩短熔体 的流程和减少拐弯，以减少熔体压力和热量损失，保证必需的充填型腔的压 力和速度，缩多填充及冷却时间缩多，缩短成型周期，从而提高效率，减少 塑料用量；提高熔接痕强度，或使溶接痕不明显。对于大型塑件可采用多浇 口进料，从而缩短流程； 4避免料流直冲型芯或嵌件高速熔体进入型腔时，要尽量避免料流直 冲小型芯或嵌件，以防型芯和嵌加变形和位移； 5修整方便，保证塑件外观质量设计浇注系统时要结合塑件大小，结 构形状，壁厚及技术要求，综合考虑浇注系统的结构形式，浇口数量和位 置。做到去除，修整浇口方便，无损塑件的美观和使用。例如电视机，录音 机等外壳，浇口绝不能开设在对外观有严重影响的外表面上，而应设在隐蔽 处； 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 21 - 6防止塑件变形由于冷却收缩的不均匀性或需要采用多浇口进料时， 浇口收缩等原因可能引起塑件变形，设计时应采取必要措施以减少或消除塑 件变形； 7浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小，容积也应尽量少，这样既 能减少塑料耗量，又能减小所需锁模力； 8浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称，浇注系统与型腔的布置应尽 量减小模具的尺寸。 4.2流道的设计 4.2.1 主流道的设计 按按主流道的轴线与分型面的关系，浇注系统有直浇注系统和横浇注 系统。在卧式和立式注射机中，主流道轴线垂直于分型面，属于直浇注系 统；在直角式注射机中，主流道轴线平行于分型面，属于横浇注系统。 浇口套又称为主流道衬套。主流道上端与注射机喷嘴紧密接触，因此 其尺寸应该按注射机喷嘴尺寸选择。浇口套的长度按模具模板厚度尺寸选 取。 主流道一般位于模具中心线上，它与注射机喷嘴的轴线重合，以利于 浇注系统的对称布置。主流道一般设计得比较粗大，以利于熔体顺利地向 分流道流动，但不能太大，否则会造成塑料消耗增多。反之主流道也不宜过 小，否则熔体流动阻力增大，压力损失大，对冲模不利。因此，主流道尺寸 必须恰当。通常对于黏度大的塑料或尺寸较大的塑件，主流道截面尺寸应设 计得大一些；对于黏度小的塑件或尺寸较小的塑件，主流道截面尺寸设计得 小一些。 为了便于凝料从主流道拔出，主流道设计成圆锥形，其半锥角 62，取 2，内壁必须光滑，粗糙度 Ra 一般为m63. 0。小端直径 一般取mm63比注射机喷嘴直径大mm15 . 0，Rammr) 15 . 0(，主流道 的长度有定模座厚度确定，一般总长度不超过 60mm。 根据设计手册查得 SZY-1000 型注射机喷嘴有关尺寸如下： 喷嘴前端孔径：d0=7.5mm 喷嘴前端球面半径：R018mm 为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径 D 应稍大于注射喷嘴直径 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 22 - d。 Dd+(0.51)mm（4- 1） 根据公式（4-1） ，D=8.5mm 主流道的半锥角通常为 12过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空 气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处 的锥角选用 2。经换算得主流道大端直径 D17mm,为使熔料顺利进入分 流道，可在主流道出料端设计半径6mm 的圆弧过渡。主流道的长度 L 一般控制在 60mm 之内，可取 L55mm。 4.2.2 冷料穴的设计 冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前 锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴位于主流道正对面的动模板上， 或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔 而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大 端直径，长度约为主流道大端直径。 4.2.3 分流道的设计 分流道在设计时应考虑尽量减小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。圆形和正方形流道的效率最 高，当分型面为平面时一般采用圆形的截面流道，但考虑到加工的方便性， 可采用半圆形的流道。 一般分流道直径在 310mm 范围内，分流道的截面尺寸可根据制品所 用的塑料品种、重量和壁厚，以及分流道的长度由中国模具设计大典第 2 卷中图 9.212 所示的经验曲线来选定，经查取 D=8mm 较为合适，分流 道长度取 L90mm 从图 9.214 中查得修正系数 fL=1.02，则分流道直径经 修正后为 DDfL=81.02=8.16，取 D8mm 4.2.4 浇口套的设计 由于主浇道要于高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以要模具的主流道部 分通常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。主流道小端入口处与注射机喷嘴 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 23 - 反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆 卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进 行加工和热处理。本次选用的浇口套如图 4-1 所示。 图4-1 浇口套 4.2.5 浇口的选择 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，也是浇注系统的关健 部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。浇口能使从分 流道送来的熔融塑料的流速产生加速，形成理想的流态，顺序迅速地充满型 腔，同时还可封闭型腔防止熔料倒流，并在成型后便于使浇口与塑件分离。 浇口表面粗糙度不高于mRa4 . 0，否则产生摩擦阻力。模具设计时，浇口的 位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用 何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口 的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。 总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通 常要考虑以下几项原则： 1避免引起熔体破裂现象； 2有利于熔体流动和缩补口； 3保证流动比在允许范围内； 4有利于型腔内气体排出； 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文） - 24 - 5减少塑件熔接痕增加熔接强度； 6防止撩流将型芯或嵌件挤压变形； 7高分子取向对塑件性能的影响。 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量 保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允 许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截 面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式。综合以上分析，塑料多格盒浇口 设计成多点点浇口形式来保证以上的技术要求。 1.点浇口尺寸确定 （1）直径 d =0.5 1.8mm； （2）长度 l=0.52.0mm。 2.浇口位置与数目 根据浇口选择和多格盒的具体结构特点，将点浇口设在多格盒的底部 比较合适，为了更好的成型将点浇口设计成对角线形式的五点交口。 4.3分型面的设计 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在 模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形 状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在 选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择 分型面时一般应遵循以下几项原则： 1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 2.便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 3.保证塑件的精度要求。 4.满足塑件的外观质量要求。 5.便于模具加工制造。 6.对成型面积的影响。