盒盖塑料模具设计--毕业设计.doc

毕业设计盒盖塑料模具设计由于文档太多，还包括下面几个文档，下载这个文档后，直接发站内信留下你的邮箱好让我发其它文档给你，我一般3-5天上一次网。绪 论模具是现代工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占重要地位。在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%80%的零件都要依靠模具成型。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.是其它加工方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。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。模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展标志着一个国家上业水平及产品的开发能力，汽车工业中新车型的开发与批量生产，家电工业及日用品工业的产品开发等都与模具行业的发展息息相关，模具技术的应用为我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。模具技术已成为技术发展中最具活力、创造效益最高的应用领域。同时，模具工业也普及、应用最成熟的行业之一。模具不是批量生产的产品。它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。就模具行业来说，引进国外先进技术，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主要是引进已经商品化了的CAD/CAM/CAE软件和精密加工设备等。新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。塑料注射成型工艺的最大特点是复制，能够复制出所需要的直接或者间接使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。特别是在塑料产品的生产过程中，塑料模具的应用及其广泛，在各类模具中的地位也越来越突出，成为各类模具设计、制造与研究中最具有代表意义的模具之一。而注塑模具已经成为制造塑料制造品的主要手段之一，且发展成为最有前景的模具之一。注射成型是当今市场上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作为塑料模的一种，就具有很大的发展前景。注塑成型作为一种重要的加工方法，在加电行业，汽车工业机械工业等都有广泛应用，而且生产的制件具有精度高、复杂度高、生产率高和消耗低的特点。在注塑成型工艺中，涉及设备和原材料状况、制品设计、工艺条件等多种因素，模具是与这些因素紧密相连的关键环节，模具结构的合理性和质量的好坏直接影响到制品的质量以及整个工艺过程的效率和效益。本书主要讲述的是盒塑料的模具设计的总过程，以及型芯和型腔加工的工艺等等。1塑件的工艺性分析1.1 塑件使用材料的分析1.1.1 塑件的工艺特征在注射成型中，塑件的工艺性是对成型加工的适应性，其应当满足使用性能和成型工艺的要求。塑料制件主要是根据使用要求进行设计，要想获得优质的塑件，塑件本身必须具有良好的结构工艺性，这样不仅可使成型工艺得以顺利进行，而且能得到最佳的经济效益。塑件的设计视塑料的成型方法和塑料品种性能不同而有所差异。ABS属于热塑性材料，下面我们就看看ABS的注射工艺参数。1.ABS的注射工艺参数表1-1 ABS的注射工艺参数收缩率0.30.8%密 度g/cm1.021.05模具温度4080注射压力/ MPa70120 MPa料筒恒温220保压压力3090MPa容重g/cm1.031.07背压515MPa残料量 mm28计量行程 mm(0.54)D熔料温度220250射机类型 螺杆式螺杆转速3060 喷嘴形式直通式喷嘴温度 190200料筒温度 前段 中段 后段210200210230 180200注射时间/S35保压时间/S1530冷却时间/S1530成型周期/S40701.1.2 塑件使用材料的分析该塑件材料选用ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。通用级ABS不透水、燃烧缓慢，燃烧时软化，火焰呈黄色、有黑烟，最后烧焦、有特殊气味，但无熔融滴落，可用注射、挤塑和真空等成型方法进行加工。其密度为1.021.05g/cm，成型收缩率:0.3-0.8%，根据实际经验取值0.5%， 成型温度：200-240 ，干燥条件：80-90 2小时。1. 塑件使用材料的优缺点ABS的优点是ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响。有较高的冲击韧性和力学强度，耐疲劳和耐应力开裂、冲击韧性高。力学性能和热性能良好，有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。 ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。 ABS与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色成型塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.表面易镀金属，成为塑料涂金属的一种常用材料。其流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。 ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度为70C左右，热变形温度为93C左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。ABS在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。 2. 材料ABS的成型特性： （1）无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时。（2）宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度。 （3）如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 （4）如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。3. 级别与用途ABS按用途不同可分为通用级(包括各种抗冲级)、阻燃级、耐热级、电镀级、透明级、结构发泡级和改性ABS等。通用级用于制造齿轮、轴承、把手、机器外壳和部件、各种仪表、计算机、收录机、电视机、电话等外壳和玩具等；阻燃级用于制造电子部件，如计算机终端、机器外壳和各种家用电器产品；结构发泡级用于制造电子装置的罩壳等；耐热级用于制造动力装置中自动化仪表和电动机外壳等；电镀级用于制造汽车部件、各种旋钮、铭牌、装饰品和日用品；透明级用于制造度盘、冰箱内食品盘等。1.2 塑料制品的分析1.2.1 零件图样图1-1 零件图样1.2.2 塑件的综合性能1. 塑件尺寸精度分析塑件厚度为1.2mm，且各处壁厚均匀，以利于零件的成型，防止变形。其表面粗糙为Ra= 1.6m,无飞边毛刺缩孔流痕等工艺缺陷。2. 塑件的表面粗糙度分析塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点外，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度要比塑件的低12级，塑料制件的表面粗糙度Ra值一般为3.20.2m，在模具使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，应随时给以抛光复原。透明制件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同；而不透明制件则根据使用情况而定，非配合表面和隐藏面可取较大的表面粗糙度值,除塑件外表面有特殊要求外，一般型腔的表面粗糙度要低于型芯的表面粗糙度。3. 塑件精度等级分析 塑件公差等级的选用与塑料的品种有关：模具塑件尺寸公差的代号为MT，公差等级分为7级,每一级又可分为A、B两部分，其中A为不受模具活动部分影响尺寸的公差，B为受模具活动部分影响尺寸的公差。塑件尺寸精度的确定应合理选择，尽可能选用低精度等级。故选一般精度等级：五级。表1-2 精度等级类别塑料品种建议采用的精度等级高精度一般精度低精度未注公差1ABS34564. 塑件壁厚分析塑件壁厚的设计与塑料原料的性能、塑件结构、成型条件、塑件的质量及其使用要求都有密切的联系。壁厚过小，会造成充填阻力增大,特别对于大型、复杂制件将难于成型.塑件壁厚的最小尺寸应满足以下要求：具有足够的刚度和强度,脱模时能经受脱模机构的冲击，装配时能承受紧固力。壁厚过大，不仅浪费原料，还会延长冷却时间，降低生产效率，另外也容易产生表面凹陷、内部缩孔等缺陷。塑件的壁厚均匀一致，不会因冷却和固化速度不均产生附加应力、引起翘曲变形，不会在壁厚处产生缩孔。从塑件的壁厚来看，壁厚较为均匀，有利于零件的成型。5. 塑料模具钢的性能要求（1）要求材料有较高的硬度、好的耐磨性，其型面硬度应为3060HRC，淬硬性55HRC，有足够的硬化深度，材料中心部位有足够强韧性，以免脆断、塑性变形等。（2）要求材料具有一定的抗热性，能在150250C的温度下长期工作，且不氧化、不变形，尺寸稳定性良好。（3）要求材料具有一定的耐腐蚀性。（4）要求材料的焊接性能、锻造工艺性能良好。6. 塑件的结构工艺性分析（1）该塑件尺寸适中，表面质量要求表面较光泽，其余的尺寸都无特殊要求,因此所有的尺寸都按照自由尺寸查取. 塑件的尺寸精度一般，型腔脱模斜度取30，型芯脱模斜度取25。为了降低费用和提高生产率，采用一模两腔的加工方式,并不对制件进行后加工。（2）在根据材料的成型性能和材料的流动性，以及满足塑件的使用性能下采用侧浇口。（3）由于塑件边上有孔型结构,所以我们采用侧抽芯结构。（4）为了方便加工和热处理,型腔和型芯部分采用镶拼结构。（5）为了使塑件能够顺利脱模,我们采用顶出机构。7. 塑件生产时需要注意的问题（1）塑件的生产率，使用寿命：该塑件为大批量生产，初步确定模具的型腔数为两个，即一模两腔生产，塑件有较好的机械性能,可满足需要,在一般使用条件下,预计使用寿命为5年。（2）制品塑料分型面的选择：塑件的分型面取在最大截面处,十分有利于分模。（3）模具材料选择的合理性、经济性、适用性：从注塑材料和生产率及塑件结构综合分析来看，初步选用45钢来作为模具材料。该钢种具有切削加工性好，调质后有较高的强度和韧性，用于模具结构零件及要求不高的成型零件。所以选用45钢有明显的合理性、经济性、适用性并且切合实际。根据以上的分析，我们对塑件和其使用材料性能都有了一定的了解，从而有利于我们更好的设计模具。2 成型设备的选择2.1注射机的参数塑料注射成型所用的设备主要是注射机, 注射模安装在注射机上工作，按其所安装的注射机的配置形式，可分为立式注射机，卧式注射机和角式注射机三种。根据我们所需以及经验，我们一般选择卧式注射机。根据该设塑件的一些要求我们选择成型设备如下： 图2-1 注塑机结构示意图1 温度在注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。其中料筒温度、喷嘴温度主要影响塑料的塑化和流动，模具温度主要影响塑料的流动和冷却定型。在此设计中，因所用的是ABS塑料，所以它的温度控制如下所示。（1）料筒温度：前段 140160，中段 210230，后段 180200， （2）喷嘴温度：190200（3）模具温度：50802 压力注射成型过程中的压力直接影响塑料的塑化和塑件的质量，它们主要包括塑化压力、注射压力和保压压力。ABS塑料的三种压力如下：（1）塑化压力：620MPa（2）注射压力：70122Mpa。（3）保压压力：可达100Mpa3 时间完成一次注射成型过程所需的时间称为成型周期。它包括合模时间、注射时间、保压时间、模具内冷却时间和其它时间等。这直接影响到生产率和注射机使用率，生产中在保证质量的前提下应尽量缩短成型周期中各个阶段的有关时间，其中以注射时间和冷却时间最重要，它们对塑件的质量均有决定性的影响。此塑件的时间控制如下：（1）合模时间：为2S（2）注射时间：05S（3）保压时间：1530S（4）模内冷却时间：1560S（5）其它时间：1020S（6）成型周期：4070S常用热塑性材料成型条件，如表2-1所示：表2-1 常用热塑性材料成型条件注射机类型螺杆机模具温度/5080螺杆转速/（r/min）3060r/min注射压力/mpa70120喷嘴形式直通式保压压力/mpa5070温度/190200注射时间/s05料筒温度/前段210200保压时间/s1530中段210230冷却时间/s1530后段180200成形周期/s40702.2 塑件的质量和体积的计算2.2.1 塑件的体积计算利用PRO/E软件进行三维实体建模，并可直接通过软件进行分析，查询到塑件的体积为： V件= 9.7 cm3我们可以按照前面的分析为一模两腔,根据经验初略定为浇注系统的质量为总质量的20%，所以塑件和浇注系统的总体积为:V件=21.2 9.7 =23.28cm3 （2-1）2.2.2 塑件的质量计算查得：=1.021.05g/cm3，取1.05g/cm3根据塑件形状及尺寸，采用一模两腔的模具结构。利用PRO/E软件进行三维实体建模，并可直接通过软件进行分析，查询到单个塑件的质量为：M=1.05 9.7=10.2g 塑件和浇注系统的总质量为:W总=21.2 M （2-2） =1.2210.2=24.48g2.3 注塑机的初选择根据前述的ABS的成型性能及制件的形状特点，结合生产的实际需要，采用一模两腔的模具结构。考虑到外形尺寸、对塑件原材料的分析以及注射时所需的压力情况，参考文献17，采用卧式注射机，初选柱塞式注射机：XS-Z-60。根据上面的分析我们可以初选柱塞式注射机：XS-Z-60，柱塞式注射机：XS-Z-60的有关技术参数如下所示：查参考文献17上表6-24常用国产注射机。表2-2 注射机的参数型 号XS-Z-60额定注射量60柱塞直径/mm38注射压力/Mpa122注射行程/mm170注射方式柱塞式锁模力/KN500最大成型面积/ cm3130模板最大行程/mm180模具最大厚度/mm200模具最小厚度/mm70喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴孔直径/mm 4顶出形式中心设有顶杆，机械顶出动定模固定板尺寸mmmm330440拉杆空间/mm350300合模方式液压-机械液压泵流量L/lim70，12液压泵压力Mpa6.5电动机功率/KW11加热功率/KW2.7机器外形尺寸316085015502.3.1 有关参数的校核1最大注射量的校核最大注射量应满足以下关系：NM+MjKMn （2-3）其中 N-型腔数量； M-单个塑件的体积或质量,cm3或gMj-浇注系统的凝量，cm3或g；Mn-注射机最大注射量，cm3或g；K-注射机最大注射量利用系数，一般取0.8；M=9.7 cm3 ，Mj=3.8g，KMn=0.860=48 g将已知数据带入可得：NM+Mj=24.48gKMn=48g根据计算结果得知: 柱塞式注射机：XS-Z-60的最大注射量满足要求。2锁模力的校核模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力其关系按下式校核： P腔FP锁 （2-4） 式中 P腔表示模具型腔压力,一般取(400500)X105Pa F表示塑件与浇注系统在分型面上的投影面积总和(厘米2) P锁表示注射机额定锁模力(10N),见注射机技术规格 计算: F=7660+0.254-0.251+(60-2)1+0.522+(3-1)(10-2) +43+0.5112 2=4560+(0.753.14+58+18-13) 2=4690.71 mm2 所以 PF=404690.712=375.3KN查文献17国产柱塞式注射机：XS-Z-60的注射参数可知:P锁模力=500KNP腔FP锁 即 PF=375.3KN小于P锁模力=500KN故锁模力可以满足要求。3注射压力的校核查文献14ABS注射成型工艺参数可知:P成型=70120Mpa查文献17国产柱塞式注射机：XS-Z-60的注射参数可知:P注=122Mpa注射机的注射压力为122Mpa，即注射压力型腔成型压力，所以注射压力满足要求。根据上面的分析我们初选国产柱塞式注射机：XS-Z-60符合我们的要求。3 盒塑料模具的结构设计注射模是成型塑件的一种重要的工艺装备，它主要用于成型热塑性塑料制件，近年来也用于成型热固性塑料。注射模均可分为定模和动模两部分。定模安装在注射机的定模固定板上，动模安装在注射机的动模固定板上。注射时，动模和定模闭合构成型腔和浇注系统；动模与定模沿分型面分开，并由脱模机构推出制件。开模时，动模和定模分离分离以便取出塑料制品。注射模具的设计一般包括成型部件的设计、浇注系统的设计、导向部件的设计、推出机构的设计、调温系统的设计、排气槽的设计、侧抽芯的设计以及模架的选择等等。3.1 模具结构的确定3.1.1 拟定模具结构方式由于热塑性塑料ABS适合于注射成型，本设计采用单分型面注射模。由于塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般，装配精度要求不高。型腔的数量是由厂方给定，为一模两腔，他们已考虑了本产品的生产批量（大批量生产）和选定的注射机型号。因此我们设计的模具为两型腔的模具。考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式为对称排列。3.1.2 型腔数目的确定制件为大批量生产，制件较小，故采用一模两腔注射模，采用塑件留在动模中的分布。优点：（1）保证产品的精度要求；（2）冷却系统便于设置冷却系统；（3）工艺参数易于控制；3.1.3 脱模斜度的设计设定一定的脱模斜度有利于减少抽芯力的大小，防止在抽芯过程中对制件的拉裂。因此设置一定的脱模斜度很有必要。本设计中取脱模斜度0.5度。3.2分型面选择和确定分型面的选择是注射模设计中的一个关键。它是决定模具结构形式的一个重要因素。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）分型面的确定应以模具结构简单，容易制造，易于分型。（2）选择在塑件的最大外形轮廓处。（3）保证塑件的留模方式尽量留在动模一侧，便于塑件顺利脱模。（4）满足塑件的外观要求，尽量不产生毛刺飞边，而且易清除。（5）保证塑件的精度要求，如塑件有孔应注意同轴度要求。（6）减少成形面积，即在合模分型面上的投影面积小，保证塑模可靠。（7）增强排气效果，即设计时使得熔体料流末端在分型面上，有利于增强排气效果。在考虑不影响素件的外观质量要求以及成型后能顺利取出塑件，有两种选择方法（见图3-1和图3-2）。图3-1 分型面图3-2 分型面图3-1：选择塑件的上端平面A-A面作为分型面，如图3-1所示。 图3-2：把分型面设置在下端平面B-B面作为分型面，如图3-2所示。方案一：选择的是3-1图，A-A面做分型面。优点：抽芯距离减小，开模距离减小。缺点：模具结构复杂，表面容易留下熔接痕影响塑件的表面质量。方案二：选择的是3-2图，B-B面做分型面。优点：模具结构简单，便于分型，符合分型面选择在最大轮廓处。缺点：抽芯距离增大，开模距离增大。 通过分析比较，第二方案是盒塑料模具分型面的最佳选择，模内结构简单，模具紧凑。在盒塑料的模具设计中，注射模具只有一个分型面，分型面的形状采用平直分型面，将分型面选在塑件外形最大轮廓处，并使塑件在开模后留在动模一侧，有利于塑件的顺利脱模，分型面的选择保证了塑件的尺寸精度和表面质量，有利于模具的加工，有利于排气，符合设计原则。3.3 热流道系统的设计 常见的热浇道系统，主要由分流板、热咀和温度控制器三大部份组成。热浇道系统是透过精密的温控手段，将熔融塑料通过精密设计的分流板和热嘴，直接输送至模腔里，其好处包括：有效减低浇道的压力；熔体的流动性得到提高；材料密度均匀；产品的内应力减少，使产品获得较小的变形、较好的产品表面质量和力学性能。热浇道系统的另一特点，是热嘴直接将熔融塑料注入模腔内，在脱模的过程中，浇口自然断开，消除了传统注塑工艺带来的浇道废料，除免去处理浇道废料的后加工工序外，更消除了废料所带来的附加热量，缩短冷却时间，获得更快的生产周期。分流板在一模多腔或者多点进料、单点进料但料口偏置时采用。材质通常采用P20或H13。分流板一般分为标准和非标准两大类，其结构形式主要由型腔在模具上的分布情况、喷嘴排列及浇口位置来决定。温控箱包括主机、电缆、连接器和线插座。热流道附件通常包括：加热器和热电偶、流道密封圈、接插件及接线盒。3.3.1 流道系统的分类热喷嘴一般分两种：开放式热喷嘴和针阀式热喷嘴。由于热喷嘴形式直接决定热流道系统选用和模具的设计制造，因而常相应的将热流道系统分为开放式热流道系统和针阀式热流道系统。一般说来，热流道系统分为单头热流道系统、多头热流道系统以及阀浇口热流道系统。单头热流道系统主要由单个喷嘴、喷嘴头、喷嘴连接板、温控系统等组成。单头热流道系统塑料模具结构较简单，将熔融状态的塑料由注射机注入喷嘴连接板，经喷嘴到达喷嘴头后，注入型腔。多头热流道系统塑料模具结构较复杂，熔融状塑料由注射机注入喷嘴连接板，经热流道板流向喷嘴后到达喷嘴头，然后注入型腔。热流道系统的喷嘴与定模板有径向尺寸配合要求和轴向尺寸限位要求。 阀浇口热流道系统塑料模具结构最复杂。它与普通多头热流道系统塑料模具有相同的结构，另外还多了一套阀针传动装置控制阀针的开、闭运动。该传动装置相当于一只液压油缸，利用注射机的液压装置与模具连接，形成液压回路，实现针阀的开闭运动，控制熔融状态塑料注入型腔。综上分析：盒塑料模具设计采用的是单头热流道。3.3.2 热流道的注意事项 为了令浇口达到最佳效果，必须注意以下各项：浇口强度：这问题和使用的塑料、热嘴的材料和系统的结构都有关系。如果热嘴的安装不稳固，用不了多久便产生磨损，引致注塑质量下降，同时也增加维修费用。浇口冷却：能否保持浇口的质量，也和热嘴的嘴尖部位的冷却情况有关。一定要做到和保持热平衡，才能保证浇口的质量。温度控制：在每一次注塑循环中，塑料流过热嘴的嘴尖时，会产生剪切力，使嘴尖的温度因而升高。因此，需要利用温度控制器，精确及迅速地对温度的波动作出补偿，以防止温度过高或过低，使浇口质量变化。选择温度控制器时，一定要考虑该系统是采用什么类型的控制算法。例如比例积分微积分算法，此种系统对温度波动的响应比较协调，原因是这种算法是测量温度的变化率，并能预计何时温度会达到设定值，因此能减少热嘴的嘴尖温度过高和过低的现象。3.3.3 成型温度的维持热浇道系统上的温度控制是十分重要的一环。但不少用家都会误解热浇道系统是将塑料温度再度提升，但事实上，塑料经过螺杆的剪切加热，由固态转化为液态后，其成型温度已经确立，而热浇道系统的作用正是要将塑料的成型温度一直维持，而性能卓越的热浇道系统，能够在熔融塑料的温度出现变化时，即时作出补偿。在实际应用时，由于一般工程塑料的成型温度均有10至20的上、下限，例如华南地区厂商经常采用的三种塑料：ABS（成型温度200280）、PS（成型温度200250）、LDPE（成型温度180260）、HDPE（成型温度240300），只要温度控制能在指定范围内，注塑制品的质量便会得到保障。当然，对于热敏感的塑料，如PVC、尼龙及含玻璃纤维的塑料，在采用热浇道系统时，其温度控制必须有极高的精确度，若温度太低便会呈现冷却及结晶；若温度过高则会导致变质分解等现象。3.4 浇注系统的设计所谓的浇注系统是指注射模从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通.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。我们通常用的浇注系统一般为普通流道浇注系统。普通流道浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成。浇注系统的作用是使来自注射模得的塑料溶体平稳而顺利得 充模、压实和保压。浇注系统的设计也就是对主流道的设计、分流道的设计、浇口的设计以及冷料穴的设计。设计时应根据模具类型、型腔数目、塑件的原料尺寸等设计。浇注系统的设计原则：（1）了解塑件的成形性能，包括塑料的流动性以及温度、剪切速度对黏度的影响，以设计出合适的浇注系统。（2）尽量避免或减少产生熔接痕，熔体流动时应尽量减少分流次数。（3）有利于型腔气体的排出，浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个部分，使浇注系统及型腔中原有的气体能有序的排出，避免充填过程中产生紊流或涡流，也避免因气体积存而引起凹陷，气泡，烧焦等塑件的成形缺陷。（4）防止型芯的变形和嵌件的位移。（5）尽量采用较小的流程充满型腔，这样可以减少各种质量缺陷。（6）流动距离比的校核。塑件的形状决定采用侧浇口式浇注系统，其主流道垂直于模具分型面，塑料直接进入型腔。3.4.1 主流道的设计(1) 主流道尺寸主流道位于模具的入口处，主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段。作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。形状为圆锥形，便于塑料熔体的流动及流道凝料的拔出。主流道前端以衬套的下端相接，流道的表面粗糙度Ra1.6m。带有锥度的流动通道。根据上面所选择的注射机可知：喷嘴圆弧半径为R2=12mm，喷嘴孔直径为4mm。模具浇口套主流道球面半径R与注射机喷嘴球面半径RO的关系为：R=RO+(12)=12+(12)=14 mm模具浇口套主流道小端直径d与喷嘴喷嘴出口直径do 的关系为：d=do+0.5=4+0.5=4.5 mm锥度=26，本课题取2球面凹坑半径R1=喷嘴半径R2+3mm=12+3=15mm图3-3 主流道衬套(2) 主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，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，这边称唧咀），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有12 mm，16 mm，20 mm等几种。由于注射机的喷嘴半径为12 mm，所以唧咀的为R14 mm。(3) 主流道衬套的固定因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件。具体固定形式如下图所示：图3-4 主分流道分布图3.4.2 分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。1主分流道的形状及尺寸主分流道是图3-4中水口板下水平的流道。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U 形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失不大，流动阻力流动性较低，根据相关经验，我们分流道的截面半圆半径为R4.5mm。主分流道长度分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失，将分流道设计成直的。图3-5 副分流道分布图2副分流道的设计副分流道即图3-5中的主分流道以下的两个土字形的流道副分流道中竖直方向上有锥度的流道的锥度为单边20mm。3分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。4分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。3.4.3 浇口的设计 1浇口设计要点可归纳如下: （1）浇口开设在塑件断面较厚的部位,使熔料从厚料断面流入薄断面保证充模完全; （2）浇口位置的选择,应使塑料充模流程最短,以减少压力损失; （3）浇口位置的选择,应有利于排除型腔中的空气; （4）浇口不宜使熔料直冲入型腔,否则会产生漩流,在塑件上留下旋形的痕迹,特别是窄的浇口更容易出现这种缺陷； （5）浇口位置的选择,应防止在塑料表面上产生拼缝线,特别实在圆环或是圆筒形的塑件中,应在浇口的面的熔料浇合处加开冷料井；（6）带有细长的型芯的注塑模的浇口位置,应当离成型芯较远,不使成型芯受料流冲而变形；（7）大型或扁平塑件成形时,为防止翘曲、变形、缺料可采用复式浇口； （8）浇口应尽量开设在不影响塑件外观的位置，如边缘底部； （9）浇口的尺寸取决于塑件的尺寸、形状和塑料的性能； （10）设计多个型腔注塑模时，结合流道的平衡来考虑浇口的平衡，尽量做到熔融料同时均匀充。 2浇口的选用浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。其基本作用为：（1）使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔。 （2）型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔能还未冷却的塑料回流。 浇口的设计和塑件的尺寸、形状模具结构,注射工艺条件及塑件性能等因素有关.但是根据上述两句基本作用来说,浇口截面小,长度要短,因为只有这样才能满足增大流料速度,快速冷却封闭,便于塑件分离以及浇口残痕最小等要求. 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。从图3-5中可看出，我们采用的是侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这灯浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。具体到这套模具，浇口各部分尺寸都是取的经验值。实际加工中，是先用圆形铣刀铣出分流道，再将材料进行热处理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这个浇口来的。3 浇口位置的选择模具设计时，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）尽量缩短流动距离。（2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。（3）必须尽量减少熔接痕。（4）应有利于型腔中气体排出。（5）考虑分子定向影响。（6）避免产生喷射和蠕动。（7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。（8）注意对外观质量的影响。（9）注入模穴各部份的胶料应尽量平均. （10）注入工模的胶料,在注料过程的各阶段,都应保持统一而稳定的流动前线. （11）应考虑可能出现焊痕,气泡,凹穴,虚位,射胶不足及喷胶等情况. （12）应尽量使除水口操作容易进行,最好是自动操作. （13）浇口的位置应与各方面配合：4浇口浇口是一条横切面面积细小的短槽,用以连接流道与模穴.横切面面积所以要小,目的是要获得以下效果: （1）模穴注不久,浇口即冷结. （2）除水口简易. （3）除水口完毕,仅留下少许痕迹 （4）使多个模穴的填料较易控制. （5）减少填料过多现象. （6）浇口尺寸 浇口的尺寸可由横切面积和浇口长度定出,下列因素可决定浇口最佳尺寸: （1）胶料流动特性 （2）模件之厚薄 （3）注入模腔的胶料量（4) 熔解温度（5）工模温度 3.4.4 浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模两腔的形式，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，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。1冷料穴的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标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，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。3.5 成型零件结构设计成形零部件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。是指构成模具型腔的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，凸模亦称型芯，是成型塑件内表面的零件。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。凹、凸模按结构不同主要可分为整体式和组合式两种结构形式。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。本设计采用镶拼式其特点是加工方便，易损件便于更换。采用镶块式优点：（1）冷却充分利于模具温度的控制。（2）零件更换方便。 （3）缩短模具制造周期。型芯采用台肩固定优点：（1）加工方便。（2）减少安装过程中出现的偏差。3.6 脱模机构的设计与计算3.6.1 推出机构的分类和原则推出机构一般由推出、复位和导向等三大元件组成，推出机构设计的合理性与可靠性直接影响到塑料制件的质量。推出机构按基本传动形式可分为机动推出、液压推出和手动推出等三类。本设计采用机动推出，它是利用开模动作，由注射机上的液压缸推动模具上的推出机构，将塑件从动模部分推出。推出机构按推出元件的类别可分为推杆推出、推管推出、推件板推出等。另外，不需另设复位机构，在合模过程中，待分型面一接触，推件板即可在合模力的作用下回到初始位置。 制件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则： （1）推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。 （2）保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。 从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。 （3）机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。 （4）良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。 （5）合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。本套模具的推出机构为机动推出，形式较为简单。全部采用推杆推出。对于他的设计我们要注意以下几个方面：（1）推杆应设置在脱模阻力大的地方;（2）推杆应有足够的强度和刚度承受推出力，以免推杆在推出时发生弯曲或者折断；（3）推杆端面和型腔在同一平面或者比型腔的平面高出0.050.10mm;（4）对带有侧向抽芯的模具，推杆位置应尽量避开侧向型芯，否则需设置推杆先复位装置。以免与侧抽芯发生干涩；（5）对于开有冷却水的模具，应尽量避免穿过冷却水道，否则会出现漏水现象。3.6.2 推件力的计算根据推件力公式 Ft=AP （cossin）+qA1 （3-1）式中 A塑件包络型芯的面积，mm2； P塑件对型芯单位面积上的包紧力。一般情况下，模外冷却的塑件，P取2.4X1073.9 X107Pa；模内冷却的塑件，P取0.8 X1071.2 X107Pa。脱模斜度；q大气压力0.09Mpa；塑件对钢得摩擦系数，约为0.10.3A1塑件垂直于脱模方向的投影面积，mm2A总=A1 +A2+A3 （3-2）其中 A1图3-6所示截面的面积 A2图3-7所示截面的面积A3图 3-8所示截面的面积计算：图3-6 制件部分图形A1=7660=4560 mm2图3-7 制件部分图形A2=1/44-1/41+(60-2)1+0.522+(3-1)(10-2)-43+1/2112 2=3/4+58+1