毕业设计（论文）-侧分型机构分析及灯罩注射模具设计.doc

毕业设计侧分型机构分析及灯罩注射模具设计机械工程系田东宝102018114学生姓名： 学号： 材料成型及控制工程系 部： 赵跃文专 业： 指导教师： 二零一四年六月诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目：侧分型机构分析及灯罩注射模具设计系部：机械工程系 专业：材料成型及控制工程 学号：102018114学生：田东宝 指导教师（含职称）：赵跃文副教授 专业负责人：赵跃文1设计的主要任务及目标 1)模具装配图及零件图2)设计说明书一本3)电子资料一份4)在教师的指导下，锻炼学生综合运用所学的基础与专业知识，分析与解决工程实际问题的能力。2设计的基本要求和内容 基本要求：1) 收集、学习和掌握有关资料，熟练使用有关没计手册；2) 同学间互相讨论，按时向老师汇报和讨论，独立完成设计任务；3) 模具图纸符合机械制图规范，使用计算机绘制；4) 设计说明书内容充实、语句通顺，计算准确、论点和公式有据可查。主要内容：1）注塑模的侧分型机构的分析2）对给定工件进行工艺分析，确定工艺方案；3）进行注塑工艺设计：4）模具的总体设计：5）模具的结构设计：6）模具参数的校核： 3.主要参考文献1）王文平，池成忠.塑料成型工艺与模具设计M.北京：北京大学出版社，2005.2）塑料模具技术手册编委会.塑料模具技术手册（轻工模具）M.北京：机械工业出版社，19973）唐志玉.塑料挤塑模与注塑模优化设计M.北京：机械工业出版社，2000.4）王树勋.典型注塑模具结构图册M.长沙：中南工业大学出版社，1992.4.进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1收集资料、完成文献综述2013.122014.3.142完成工艺计算、确定模具结构方案2014.3.152014.4.243中期检查2014.4.244绘制模具图2014.4.252014.5.255完善设计内容、完成设计说明书、准备答辩2014.5.262014.6.10侧分型机构分析及灯罩注射模具设计 摘要：塑料注射模具主要是用于成型热塑性塑料制件，在热固性塑料的成型中也得到了广泛应用。与其他模具相比，注射模具成型的塑料制件内在和外观质量均较好，生产效率特别高。本文以侧分型机构和灯罩注射模具为研究对象，详细的分析了侧分型机构的几种类型，并且阐述了灯罩注射模具的设计过程。侧分型机构有手动、液压、机动等三大类型，机动侧分型机构根据传动零件的不同，可分为斜导柱、斜滑块、弯销、斜导槽和齿轮齿条等许多不同类型的侧分型机构。灯罩注射模具设计的过程包括塑件工艺性分析、模具结构的设计、注射机的选用、浇注系统设计、排气系统设计、冷却系统设计和注射机有关参数的校核。塑料制件有部分螺纹，采用斜导柱-滑块侧分型机构来抽螺纹，不仅制造容易、价格低，而且精度符合要求。关键词：侧分型机构 工艺分析 注射模具设计The side parting mechanism of analysis and the design of lampshade injection mouldAbstract：The plastic injection mold is mainly used for the molding of thermoplastic plastic product, has been widely used in the molding of thermosetting plastics. Compared with other mold, injection molding plastic product appearance and intrinsic quality is good, the production efficiency is very high. In this paper, a side parting mechanism and the injection mould as the research object, a detailed analysis of several types of side parting mechanism, and expounds the design process of the injection mould. The side parting mechanism can be divided into manual, hydraulic, motor three types, motor side parting mechanism according to the transmission parts of different, can be divided into oblique guide pillar, inclined sliding block, bending pin, oblique guide slot and a rack and pinion and so on many different types of side parting mechanism.Design process including the plastic process analysis, mold structure design, the selection of injection machine, gating system design, design of the exhaust system, cooling system design and the injection machine and check the related parameters. Plastic part of thread, adopt oblique to lead post - slide side parting mechanism to pull the thread, not only easy manufacture, low price, and the accuracy meets the requirements.Keywords: the side parting mechanism, process analysis,the design of injection mould 目 录1 前 言31.1 中国模具行业概况11.2 国外模具业发展现状21.3 发展趋势22 注射模侧分型机构分析42.1 侧分型机构分类42.2 机动侧分型机构的分析42.2.1 斜导柱侧分型机构42.2.2 斜滑块侧分型机构52.2.3 弯销侧分型机构62.2.4 斜导槽侧向分型机构63 塑件工艺分析83.1 设计任务83.2 塑件的工艺分析83.2.1 塑件材料分析83.2.2 塑件尺寸精度工艺性分析93.2.3 塑件结构工艺性分析93.2.4 确定工艺方案94 注塑设备的选择114.1 塑件工艺参数计算114.1.1 塑件体积的计算114.1.2 塑件质量的计算114.2 型腔数目的确定114.3 注塑机的选择124.3.1 注塑机的分类124.3.2 注塑机的选择方法134.3.3 注塑机的选择结果135 模具总体设计155.1 分型面的选择155.2 浇注系统的设计165.2.1 浇注系统的组成165.2.2 浇注系统的设计原则165.2.3 主流道的设计165.2.4 分流道的设计175.3 确定型腔布置205.4 模具的结构及工作尺寸计算215.4.1 模具结构的确定215.4.2 模具工作部分尺寸计算225.5 侧分型机构的设计235.6 冷却系统的设计255.6.1 模具的温度255.6.2 模具温度调节对塑件质量的影响255.6.3 冷却系统的设计原则265.7 脱模机构系统的设计265.7.1 脱模机构的设计原则275.7.2 脱模阻力的计算275.7.3 确定顶出方式和顶杆位置275.8 合模导向与定位机构的设计285.8.1 导柱导向机构285.8.2 导向孔、导套的结构及要求295.8.3 导柱布置295.9 排气装置的设计306 塑料注射机有关参数的校核316.1 标准模架的选用316.2 开模行程的校核316.3 模具闭合高度的校核316.4 注射量的校核32I6.5 注射压力的校核326.6 锁模力的校核32结 论33参考文献34致 谢345太原工业学院毕业设计1 前言1.1 中国模具行业概况作为与产品质量关系密切的模具行业，中国仍然存在大而不强的问题。业内专家罗百辉呼吁，中国模具行业应该加快数字化、信息化步伐，着力提升精细化设计和精加工能力。中国模具工业协会提供的数据显示：进入21世纪以来，中国模具销售额以年平均20%左右的速度增长，2008年中国模具产品销售额约950亿元。中国 模具生产厂、点达到了约3万家，从业人员近100万人。根据海关统计资料，2008年，中国模具进出口总量为39.26亿美元，其中进口总量为20.04 亿美元，出口总量为19.22亿美元1。近些年来，中国模具的设计和制造水平有了很大提高，计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技术、气辅技术、逆向工程等新技术得到广泛应用。据罗百辉了解，目前中国已能生产的最大模具单套重量已超过100吨。精度达到2微米的多工位级进模，寿命可达3亿冲次以上。一些企业生产的多工位级进 模已可在2000次/分的高速冲床上使用。在大型塑料模具方面，中国已能生产43英寸大屏幕彩电和65英寸背投式电视的塑壳模具、10公斤大容量洗衣机全 套塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具等2。在精密塑料模具方面，中国已能生产绝大部分照相机和手机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及精度达5微米的7800腔塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模等。在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中档新型轿车的覆盖件模具。子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出成形模、精铸或树脂快速成形拉延模等，也已达到相当高的水平，制造出来的模具可与进口模具媲美。1.2 国外模具业发展现状美国现有约7000家模具企业，90%以上为少于50人的小型企业。由于工业化的高度发展，美国模具业早已成为成熟的高技术产业，处于世界前列。美 国模具钢已实现标准化生产供应，模具设计制造普遍应用CAD/CAE/CAM技术，加工工艺、检验检测配套了先进设备，大型、复杂、精密、长寿命、高性能 模具的发展达到领先水平3。但自上世纪90年代以来美国经济面临后工业化时代的大调整、大变革，也面对强大的国际竞争来自成本压力、时间压力和竞争压力。目前，日本的模具制造技术仍处于世界领先地位。据日本通产省工业统计，日本共有模具生产厂约10000家，其中20人以下的占91%以上，即日本模具业以 中小企业为主，主要靠专业化分工，完成高质量的模具设计、加工。由于日本的专业化分工做得好，中小模具企业的整体制造水平高，使“日本制造”的模具成为一 种品牌、优质的象征4。近年来，日本塑料模具、粉末冶金模具、压铸模具增长明显，冲压模具和锻造模具则相对呈减少趋势。据罗百辉了解，日本模具目前面临五大 课题缩短交货期、降低制造成本、提高模具质量和精度、劳动力不足以及迎接亚洲各国的挑战。针对此况，日本许多模具厂家都在积极扩大设备投资。在加工方 面，大量采用无人看管的加工单元，或者通过计算机进行联机控制。在设计制造部门几乎都采用CAD/CAE/CAM技术，进行动作仿真分析、DNC（直接数 字控制）加工。模具的技术开发主要向高精度、高速度、长寿命、复杂、大型、一体化和高性能诸方面发展。1.3 发展趋势 展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广3。 （1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。（2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 （3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。 （4） 模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。 （5） 更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。（6） 更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊 的和更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。（8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10）模具标准化程度将不断提高。（11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。2 注射模侧分型机构分析 2.1 侧分型机构分类根据动力来源的不同，侧分型机构分为机动、液压或气动以及手动等三大类型6。（1）手动侧分型机构与抽芯机构 利用人力将模具侧向分型或侧向抽芯从成型塑件中抽出。 操作麻烦、工人劳动强度大、生产效率低，但模具结构简单、制造成本低，常用于产品试制、小批量生产或无法采用其他侧分型机构的场合。（2）液压或气动侧分型与抽芯机构用于抽拔力较大，侧拔距离较长的场合，例如大型管状塑件生产，抽拔动作比较平稳，但液压或气动装置成本较高。（3）机动侧分型与抽芯机构利用注塑机开模力作动力，通过有关传动零件施力于侧向成型零件，将模具侧向分型，合模时又靠它使侧向成型零件复位。这类机构虽然结构比较复杂，但分型无需手工操作、生产效率高。2.2 机动侧分型机构的分析根据传动零件的不同，又可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块等许多不同类型机构。2.2.1 斜导柱侧分型机构斜导柱侧分型机构是利用斜导柱等零件把开模传递给侧向成型块使之产生侧向运动完成分型动作。如图2.1，这类侧向分型机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便，是注塑模常用的分型机构但它的抽拔力和抽拔距离受到模具结构的限制，一般使用于抽拔力不大及抽拔距离小于6080mm的场合。图2.1 斜导柱侧分型机构1锁紧楔2定模座板3斜导柱 4销钉5侧型芯 6推管 7动模板8滑块 9限位挡块10弹簧11-螺钉2.2.2 斜滑块侧分型机构斜滑块侧分型机构利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在塑件被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向分型与抽芯动作。如图2.2，当塑件的侧凹较浅，所需的抽芯距不大，但侧凹的成型面积较大，因而需较大的抽芯力时，可采用斜滑块机构进行侧向分型与抽芯。图2.2 斜滑块侧分型机构1楔紧块 2滑块 3导销 4定模2.2.3 弯销侧分型机构弯销侧分型机构的工作原理和斜导柱侧分型机构相似，所不同的是在结构上以矩形截面的弯销代替了斜导柱，因此，弯销侧分型机构衽离不开滑块得道滑、注射时侧型芯得锁紧和侧抽芯结束时滑块的定位这三大要素。图2.3是弯销侧分型机构的典型结构7。通常，弯销及其导滑孔的制造困难一些，但弯销侧抽芯也有斜导柱不及的优点：一、强度高，可采用较大的倾斜角。弯销一般采用矩形截面，抗弯截面系数比斜导柱大，因此抗弯强度较高，可以采用较大的倾斜角，所以在开模距相同的条件下，使用弯销可比斜导柱获得较大的抽拔距。利用弯销的高抗弯强度，在注射熔料对侧型芯总压力不大时，可在弯销前端设置一个支承块，对侧型芯滑块起到锁紧作用，而简化模具结构；但在熔料对侧型芯总压力较大时，仍应考虑设置楔紧块，以锁紧弯销或直接锁紧滑块。二、可以延时分型。由于塑件的特殊或模具结构的需要，弯销还可以延时侧抽芯8。图2.3 弯销抽芯1挡板2锁紧块3弯销4滑块 2.2.4 斜导槽侧向分型机构由固定于模外的斜导槽板与固定于侧型芯滑块上的圆柱销连接形成的。如图2.4斜导槽板用四个螺钉和两个销钉安装在定模外侧，开模时，侧型芯滑块的侧向移动是受固定在它上面的圆柱销在斜导槽内的运动轨迹所限制的。当槽与开模方向没有斜度时，滑块无侧抽芯动作；当槽与开模方向成一定角度时，滑块可以侧抽芯；当槽与开模方向角度越大，侧抽芯速度越大，槽愈长，侧抽芯的抽拔距也就愈大9。此机构特点模具结构紧凑，抽芯稳定可靠，选取大抽拔角度，能满足较长的抽拔距离，滚动轴承与滑板导滑槽相配，摩擦阻力小。图2.4 斜导槽侧分型机构1锁紧块 2滑块 3滑板 4滚轮3 塑件工艺分析3.1 设计任务设计任务塑件如图3.1所示。 图3.1 塑件材料：PVC 生产批量：大批量 技术要求：未注倒角R13.2 塑件的工艺分析3.2.1 塑件材料分析聚氯乙烯即PVC的性能特点：力学强度高，电气性能优良，耐酸碱力极强，化学稳定性好，但软化点低。成形特性：无定形料，吸湿性小，但为了提高流动性、防止发生气泡则宜先干燥。流动性差，极易分解，特别在高温下与钢、铜金属接融更易分解，分解温度为200，分解时有腐蚀及刺激性气体。成形温度范围小，必须严格控制料温10。用螺杆式注射机及直通喷嘴，孔径宜大，以防止死角滞料，滞料必须及时处理清除。模具浇注系统应粗短，进料口截面宜大，不得有死角滞料，模具应冷却，其表面应镀铬。适用于制造棒、管、板、焊条、输油管及耐酸碱零件。该塑料具有良好的工艺性能，适宜注射成型，成型前原料要干燥处理。注射温度不宜过高，注射速度以较快为宜。3.2.2 塑件尺寸精度工艺性分析 该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按IT10级查取塑件公差值（GB/T1800，1-2009)。塑件没有较高的粗糙度要求和外观要求，表面粗糙度可取Ra=3.2。3.2.3塑件结构工艺性分析此塑件为带外螺纹壳体类零件，塑件的下面是一个薄壁圆筒形,上部分是一个带外螺纹的瓶口,螺纹不能强行推出,瓶子的直径60mm,高72mm,壳体口的螺纹尺寸为M2016mm,壳体的壁厚为2mm,瓶口口径14mm，壳体的内壁和外壳处有一个很小的转角。3.2.4确定工艺方案采取注射成型方式生产该塑件，注射成型工艺包括成型前的准备、注塑成型过程和塑件的后处理三个阶段11。 （1）成型前的准备工作为了保证注射成型的正常进行和保证塑件的质量，在注射前应做一定的准备工作，如对塑件原料进行外观检测，即检查原料的光泽、细度及均匀度等，必要是还要对塑件进行工艺性能测试；由于PVC吸湿性较强，我们还要在成型前进行成分的预热干燥，除去物料中过多水分和挥发物，以防成型后塑件出现水泡和花纹等缺陷。 （2）注射成型过程完整的注射成型过程包括加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却和脱模几个阶段：、加料 将塑料加入注射机漏斗中，由螺杆的旋转将物料带入料筒加热；、塑化 成型塑料在注射机料桶内经过加热、混料等作用以后，由松散的粉末颗粒转变为熔融状态，并具有良好的可塑性；、充模 塑化好的塑料熔体在注射机的螺杆推进作用下，以一定得压力和速度经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模具型腔；、保压 充模结束后，在注射机螺杆推动下，熔体仍然保持进行补料，使料筒中的熔料继续进入型腔，以补充型腔中塑料的收缩，从而成型出形状完整、质地致密的塑件；、倒流 保压结束后，螺杆后退，型腔中的熔料压力解除，这时，型腔中的熔料压力将比浇口的前方压力高，如果此时浇口尚未冻结，型腔中的熔料就会通过浇口流行浇注系统，使塑料产生收缩、变形及质地疏松等缺陷；、冷却 塑件在模内的冷却过程是指从浇口出的素来哦熔体完全冻结时起到塑件将从模具型腔内推出为止的全部过程。在此阶段，补流和倒流不再进行，型腔内的塑料将继续冷却、硬化和定型；、脱模 塑件冷却到一定的温度，即可开模，在顶出机构的作用下将塑件推出模外。（3) 塑件后处理 为改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性，塑件经脱模或机械加工后应进行适当的后处理12。4 注塑设备的选择4.1 塑件工艺参数计算4.1.1 塑件体积的计算根据塑件三维模型，用Proe分析得塑件体积为V1=27362 mm3=27.362cm3。生产中，每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的(0.21)倍，考虑到流道较长，初步估算流道的体积V2=V1=27.362cm3。4.1.2 塑件质量的计算查询有关手册，塑料PVC的密度为=1.38 g/cm3。塑件的质量m=v =27.362x1.3837.76 g4.2 型腔数目的确定型腔数目的确定主要参考以下几点来确定13：（1） 根据经济性确定型腔数目:根据总成型加工费用最小的原则,并忽略准备时间试生产原材料费用,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。（2） 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目,当成型大型平板制件时常用这种方法。（3） 根据注射机的最大注射量确定型腔数目,根据经验,在磨具中每增加一个型腔,制品尺寸精度要降低4%,对于高精度制品,由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件一致,故推荐型腔数目不超过4个（4） 由于此塑件较小，在确定型腔时，可以考虑用多腔的结构，为保证塑件质量和精度，暂定2个。（5） 注射机额定注射量mg 每次注射量不超过最大注射量的80，即n=（0.8mgmj）/mz式中 n 型腔数 mj 浇注系统重量（g） mz 塑件重量(g) mg 注射机额定注射量(g)设n=2则：一次注射所需要的塑料总体积V=2 V1+ V2= 82.086cm3塑件与浇注系统的总质量为M=V=113.28 g由于采用一模二腔的方案，故其注射总体积及质量为二个塑件的体积与质量。由注射机的最大注射量公式得：m注n m件s/0.8am注注塑机的额定注塑量（g）； m件单个塑件的质量和它均分到的浇注系统质量之和（g）；塑件室温下的密度（g/cm3）；s聚苯乙烯塑料室温下的密度，为1.05g/cm3；a校正系数，非结晶型塑料取1。m注n m件s/0.8a=113.28X1.05/1.38=107.74gV注m注/sc=110.3cm3V注注塑机额定注塑容积；c在塑化温度和压力下塑料密度变化的校正系数，非结晶型塑料取0.93；4.3 注塑机的选择 4.3.1 注塑机的分类塑料注射机(全称塑料注射成型机）发展很快,种类日益增多，分类的方法也不一样。 按注射容量的大小，可分为小型注射机、中型注射机和大型注射机。 按机型外表特征，可分为卧式注射机、立式注射机、角式注射机和多模式（即转盘式）注射机。 按塑化方式和注射方式，可分为柱塞式注射机、螺杆式注射机和螺杆预塑柱塞式注射机。 按用途，可分为多用途注射机和专门用途注射机。专门用途注射机又分为热固型、排气式、发泡、多色、转盘式和玻璃纤维增强塑料注射机。 按螺杆形式分类，可分为单螺杆预塑化式注射机、螺杆复合式注射机、斜角螺杆式注射机、平角螺杆式注射机、直角螺杆式注射机、连续式注射机、三阶螺杆式注射机与多级柱塞式注射机等14。4.3.2 注塑机的选择方法(1)注射量。根据塑件的尺寸和材料计算出塑件的最大质量，再加上浇注系统塑料的质量mj,即为一次注射到模具内所需的塑料量，考虑到注射系数，应增大25%左右15。因为注射剂的注射量是以聚苯乙烯为标准的，因此若加工其他材料的塑料制品，应根据其密度换算成聚苯乙烯料的质量，在根据型腔数N来选择注射量，即： Mmax=(N+mj)1.25(2)注射压力。不同尺寸和形状的塑料制品，以及不同的塑料品种，所需的注射压力是不同的。应根据塑料的注射成型工艺来确定塑件的注射压力，所选则的塑料珠设计的最大注射压力应能满足该制品的成型需要。(3)合模力。注射成型时，熔体在模具型腔内的压力很高，作用在分型面上的压力也很大，易使模具沿分型面胀开。首先应根据加工条件，确定模腔压力，作用在分型面上力的大小等于塑件和浇注系统在分型面上投影面积之和乘以型腔内熔体的压力。所选的塑料注射机的额定合模力应大于作用在分型面上的力。 4.3.3 注塑机的选择结果根据4.2中的有关计算，选定XS-ZY-250/160型注塑机，技术参数如表4.1。表4.1 XS-ZY-250/160型注塑机参数参数部分XS-ZY-250/1601螺杆直径Mm502额定注射量Cm32503注射时间S24最大成型面积Cm23605注射压力Mpa1276螺杆转速rpm100-1407开模行程Mm3508拉杆空间Mm370x3709最大模厚Mm40010最小模厚Mm20011注射行程Mm22012合模力KN160013喷嘴前端球半径Mm1214喷嘴孔直径Mm45 模具总体设计 5.1 分型面的选择为了将塑件和浇注系统凝料等从密闭的模具内取出以及为了安放嵌件，将模具适当的分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触面，通称为分型面。从分型面数目来看，有单分型面、双分型面、多分型面。从分型面形状来看，有平面、斜面、梯形面、曲面。分型面的选择有以下几个基本原则：（1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处（2） 应尽量减少塑件（型腔）在分型面上的投影面积（3） 考虑排气效果 分型面与塑料熔体在型腔中最后充填部分的型腔内壁表面重合时，排气效果好。（4） 保证塑件的形状和尺寸精度要求（5） 满足塑件的外观质量要求（6） 应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧（7） 对侧抽芯的影响（8） 便于模具加工制造综上所述应选择塑件的最大曲面为分型面，分型面的选择要保证塑件脱模方便，使模具结构简单且要有利于型腔排气顺利，保证塑件质量。分型面选择如图5.1，标出了一个分型面，上下分型为推出机构推出塑件的分型，左右分型为滑块抽螺纹的分型，在分型的时候先左右分型再上下分型。图5.1 分型面选择5.2 浇注系统的设计5.2.1 浇注系统的组成浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑件流动通道，其由主流道、分流道、浇口和冷料穴等部分组成。5.2.2 浇注系统的设计原则浇注系统的设计原则如下：（1） 塑料从喷嘴中喷射到型腔中时应尽量保持温度不下降或下降的很小。（2） 塑料在流道中的流动应为层流，并在规定时间内充满型腔。（3） 对于多型腔要尽量做到同一时间完成充型。（4） 流程要尽量短，要减少弯道，以降低压力损失。（5） 浇口位置要适当，要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外观。（6） 浇注系统的容积要尽量小，以减少材料消耗。5.2.3 主流道的设计根据相关资料，查得XS-ZY-125型塑料注射机喷嘴的有关尺寸为：喷嘴前端出口孔径do=4mm 喷嘴球半径Ro=12mm图5.2 主流道衬套采用一模二腔，需设定分流道:采用分体式，浇口套材料选用优质钢T8A，淬火处理。为了便于凝料的拔出，主流道设计为锥孔如图5.2，内壁Ra为0.63um，锥角为4，其小端直径d1=d0+(0.51)=4+1=5，主流道大侧面圆角R=3mm，浇口套大端定位圈高出定模板端面H=5mm，其定位作用，与定位圈的定位孔成间隙配合，衬口套球面半径Sr=R0+（12），取Sr=13mm，定位环外径D取70mm，厚度为10mm。为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度取2，同时为了使熔料顺利进入分流道。主流道衬套可采用可拆卸更换的浇口套，浇口套的形状及尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套；为了能与定位圈相配合，采用外加定位环的方式，这样不仅减小了浇口套的总体尺寸，还避免了浇口套在使用中的磨损。5.2.4 分流道的设计分浇道是指主浇道与浇口之间的这一段，它是熔融塑料由主浇道流入到型腔的过渡段，也是浇注系统中通过断面面积变化和塑料转向的过渡段，能使塑料得到平稳的转换12。作用：分流道是主流道与进料口之间的一段通道。塑料熔体在分流道改变流向，对多型腔模起着向各型腔分配塑料的作用。 （1）分流道的截面设计根据理论分析可知，在同等截面面积的条件下，正方形的周长最长，圆形最短。因此从增大传热面积考虑，分流道的截面最好采用正方形。从减少散热面积考虑，分流道的截面宜采用圆形。从压力损失考虑，由于在同等断面积时圆形的周边比正方形的短，因此料流阻力小，压力损失小。从加工方便出发，常用U型、梯形、正六边形截面。图5.3是分流道截面图图5.3 分流道截面 （2）分流道的尺寸 根据塑料的品种来粗略地估计分流道的直径，本塑件选用的材料为PVC。分流道是进料通道，采用半球形截面，其分流道加工较容易，热量损失和流动阻力小，是最常用的形式，分流道截面尺寸视塑件尺寸、塑件品种、注射速率以及分流道长度而定：分流道侧面尺寸应满足良好的压力传递和保证合理的填充时间，半圆形侧面分流道深度h=r（r为圆弧半径），h=r=3mm，分流道长度Lf通常取830mm，分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取Ra0.8Ra3.2um。 （3）浇口的设计浇口的设计与塑料性能、塑件形状、侧面尺寸、模具结构及注射工艺参数等有关，要是熔料以比较快的速度进入并充满型腔，同时在充满后能适时冷却封闭。因此浇口的侧面要小，长度要短这样可增大料流的速度，快速冷却封闭，且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件的外观质量、浇口位置，形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大8。浇口可分为限制性和非限制性浇口两种，限制性浇口一方面通过侧面的突变，使其成为理想的流动状态，迅速而均衡的充满型腔；另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调整浇口尺寸，可是多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时起着封闭型腔，防止塑料熔体倒流。本设计采用的是侧浇口，浇口的断面形状常用圆形和矩形，而矩形浇口用得比较广泛，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，也可用于单行腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。由侧浇口的尺寸计算的经验式：b= t= b 通过Proe软件计算出塑件的外表面面积A=27545mm2 则浇口各部分尺寸值，L=2mm，a=2mm，b=5mm浇口的位置开设正确与否，对塑件的质量影响很大，因此合理的选择浇口的位置是提高塑件质量的重要环节。一般来说，选择浇口位置时应遵循下述原则：浇口的尺寸及位置选择应避免产生喷射和蠕动。浇口赢开设在塑件断面最厚处。浇口的位置选择应使塑料的流程最短，料流变相最小。浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出。浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加溶解挠度。浇口位置的选择应防止料流将型腔、型芯、嵌件挤压变形。 （4）冷料井的设计 冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。起作用是捕集料流先锋的“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中的冷凝料拉出。冷料井直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。本设计采用底部带有推杆的Z型冷料井，如图5.4。图5.4 倒锥孔冷料井5.3 确定型腔布置塑件形状较简单、质量较小，所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件有外螺纹。需侧向抽螺纹，所以模具采用一模二腔，平衡式型腔布置如图5.5，这样模具结构尺寸较小，制造加工方便，生产效率高塑件成本低。图5.5 平衡式型腔5.4 模具的结构及工作尺寸计算5.4.1 模具结构的确定为了使加工工艺方便，型腔采用组合式双滑块型腔，型芯整体式型芯，这样可以使塑件表面光滑，保证塑件质量，提高生产效率。如图5.6,5.7分别为型腔，型芯。图5.6 组合式双滑块型腔图5.7 整体式型芯5.4.2 模具工作部分尺寸计算（1）型腔的工作尺寸计算由零件图可知，决定型腔径向尺寸的主要有：60、M20，决定轴向尺寸主要有：16mm 、56mm。按IT10级查取公差值：、。型腔径向尺寸的计算LM=(1+Scp) Ls-XScpPVC塑料的收缩率0.8%X系数取0.75取由上式代入得：LM1=60.39 型腔螺纹处的尺寸计算按IT5级查螺纹公差表得DS大=20mm DS中=18.701mm DS小=17.825mm 中=0.14mm 大 =0.03 中 =0.02 小=0.03螺纹计算公式：DM=(1+Scp)Ds-中由上式计算得：DM大=20.02 DM中=18.71 DM小=17.84型腔深度计算 由公式得：Hm1=16.0476 Hm2=56.3676（2）型芯尺寸计算由零件图分析可知，决定型芯径向和轴向尺寸有：、。由式LM=(1+Scp)Ls-X代入得：Lm1=56.538 Lm2=14.1645由式 代入得：Hm1=54.512 Hm2=18.195.5 侧分型机构的设计由于塑件带有螺纹，需要侧向分型，本设计采用斜导柱斜滑块侧分型机构，如图5.8所示，图5.8 斜导柱斜滑块侧分型机构斜导柱主要参数的计算如下：（1）抽芯距S型芯从成型位置抽到不防碍塑件脱模的位置所移动的距离叫抽芯距。用S表示。一般抽芯距等于侧孔或侧凹深度S0加上25 mm的余量，即 S= S0+（25）mm=+（25）=30.mm（2）斜弯销的倾角a因开模行程受到注塑机开模行程的限制，而且斜导柱工作长度的加长，会降低斜导柱的刚度，所以斜导柱斜角应综合考虑斜导柱的强度、刚度和注射机开模行程，在理论上推导，a取，在生产中斜角a一般，最大不超过。本设计a取。（3）抽拔力= （ E= f=0.5） =5469.6N(4)斜导柱的截面直径d 式中硬度在HRC5055的T8刚的许用弯曲应力 由装配图可知Hw=16mm则：d=19.2mm(5)斜导柱的长度LL=162mm(D=24.2mm h=52mm )5.6 冷却系统的设计5.6.1 模具的温度模具的温度是指模具型腔和型芯的表面温度,模具温度是否合适、均一与稳定，对塑料熔体的充模流动，固化定型，生产效率及塑料制作的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响，模具中设置温度调节系统地目的是要通过控制模具温度，使注射成型塑料制件有良好的产品质量和较高的生产效率。注射入模具的型腔的熔融热塑性塑料，必须模具内冷却固化才能成为塑件，所以模具温度必须低于注射入模具型腔的熔融塑料树脂的温度，即达到Tk（玻璃化温度）以下的温度范围。为了提高成型效率，一般通过缩短冷却时间的方法来缩短成型周期，由于树脂本身的性能不同，所以不同塑件要求不同的模具温度。当模具温度要求在80以上时需对模具进行加热。PVC温度是160200，模具温度4080.所以不需要加热装置。5.6.2 模具温度调节对塑件质量的影响 （1）尺寸精度：对一般塑件，必须使模温较低，并保持恒定温度，以减少塑件成型收缩率的波动，提高塑件尺寸稳定性。 （2）形状精度：模具型芯和型腔的各部分温差太大，会使塑件收缩不均匀导致翘曲变形，特别是对于壁厚不一致和形状复杂的塑件，常常会出现因收缩不均匀而变形的情况，因此，必须设计合适的冷却回路，使其模具型腔、型芯各个部分的温度基本一致，从而使塑件各部分的冷却速度相同 （3）力学性能：对于结晶型塑料冷却速度影响其结晶度，而结晶度有影响其力学性能，冷却速度快，结晶度低，应力开裂的倾向小。一般可采用较高的熔体温度、较低的模具温度、较短的保压时间和快速填充，这样成型条件来减少塑件应力开裂的倾向。（4）表面质量：当模具的温度过低时，会使塑料熔体粘度提高，流动阻力增大，从而出现填充不满，塑件轮廓不清，或者产生熔接痕或振动痕。提高模具温度即可改善塑件表面状态，使塑件表面粗糙度降低。5.6.3 冷却系统的设计原则(1) 冷却系统的布置应先于脱模机构(2) 合理地确定冷却管道的直径中心距以及与型腔壁的距离(3) 降低进出水的温度差，普通模具的进出水温差不应超过5(4) 浇口处应加强冷却(5) 应避免将冷却水道开设在塑件熔接痕处(6) 冷却水路应便于加工和清理 冷却水孔应尽量多、孔径应尽量大 冷却水道至型腔表面的距离应尽量相等。一般冷却水孔至型腔表面的距离应大于10mm，常用12-15mm 浇口处加强冷却。一般熔融塑料填充型腔时，浇口附近的温度最高，距浇口距离越远温度越低。因此浇口附近应加强冷却，在它的附近设冷却水的入口，而在温度较低的远处只需通过加热交换后的温水即可。 降低入水与出水的温度差。如果冷却水道较长，则入水与出水的温差较大，这样就会使模具的温度分布不均匀。为了避免这种现象，可通过改变冷却水稻的排列方式来克服这个缺陷。 冷却水道要尽量避免接近熔接痕部位。为了避免溶解不牢，影响塑件强度，冷却水道要尽量避免接近熔接痕部位。(7)冷却水道的大小要便于加工和清理。一般冷却水道的直径为810mm，内循环式的冷却水道，水道的直径取6mm。综上所诉，一般较大的塑件需要开设冷却水道，本设计塑件较小，无需设计冷却水系统。5.7 脱模机构系统的设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。5.7.1 脱模机构的设计原则（1）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。（2）防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模具腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性地选择合理的脱模装置，使推出中心与脱模阻力中心重合。（3）力求良好的塑件外观，在选择顶出位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件外部影响较小的部位。（4）结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且具有足够的强度和刚度。5.7.2 脱模阻力的计算根据塑件的基本形状及需要脱出的部分分析，脱模力应按薄壁圆环形的公式计算：Q=+通过查塑料注射模具技术手册表3-29， E= f=0.5 代入式中Q=7447.3N5.7.3 确定顶出方式和顶杆位置 普通的圆形顶杆按GB4169.11984选用，均可满足顶杆刚度要求。查表选用8218型号的圆形顶杆4根。由于制件较小，顶出机构可以不设置导向装置。顶杆设计要点如下：（1）顶杆应设在塑件能承力较大的部位，尽量使推出的塑件受力均匀，但不宜与型芯或镶件距离过近，以免影响凸、凹模强度。（2）顶杆直径不宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取2.512mm。对3mm以下的推杆宜用阶梯式，即推杆下部增粗。（3）顶杆装配后不应有轴向窜动，其端面应高出型腔或镶件平面0.050.1mm。（4）塑件浇口处尽量不设推杆，以防该处内应力大而碎裂。（5）顶杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯，以免推杆和抽芯机构发生干扰。如果无法避开侧抽芯，则应设置先复位机构。本设计顶杆的顶出位置在塑件内部，不会影响塑件的表面质量。5.8 合模导向与定位机构的设计注射模在工作中周期性地开模、合模。当动、定模完全分开时，可依靠注射成型机的拉杆导向，但仅靠注射成型机的拉杆导向并不能保证注射模具正常工作，注射模本身必须设置导向与定位机构。导向机构的作用是： （1） 定位作用：为了避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至于因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均，或者模塑失效；另外，导向机构在模具的装配过程中也起定位作用，