毕业设计（论文）-带螺纹的壳体注塑模具设计.doc

蚌埠学院本科毕业设计毕业设计带螺纹壳体塑料模具设计系 别 ：机械与电子工程专业（班级）：机械设计制造及自动化08级1班作者（学号）：指导教师：完成日期： 2012年5月11日- 47 -目 录摘 要- 3 -Abstract- 4 -1 引 言- 5 -1.1 中国模具行业概况- 5 -1.2 国外模具业发展现状- 5 -1.3 发展与展望- 6 -2 塑件的工艺分析- 7 -2.1塑件的工艺分析- 7 -2.2 壳体的材料特性- 8 -2.3 塑件的结构工艺性- 9 -2.3.1 塑件的尺寸精度分析- 9 -2.3.2 塑件表面质量分析- 10 -2.4 总装图- 10 -3 注射设备的选择和注射成型工艺- 11 -3.1 计算塑件体积和质量- 11 -3.2 型腔数目及注射机的确定- 11 -3.3 注塑机分类- 12 -3.4 注射机的选择方法- 12 -3.5 注塑机的选择结果- 13 -3.5.1 注射机类型的选择- 13 -3.5.2 注射机型号的确定- 14 -3.6 部分参数校核- 15 -3.7 产品结构要素确定- 16 -3.7.1 确定脱模斜度- 16 -3.7.2 确定塑件的壁厚- 16 -3.7.3 确定圆角- 17 -3.7.4 确定塑件的尺寸公差及精度- 17 -3.8 注射成型工艺- 17 -3.8.1 成型前的准备工作- 17 -3.8.2 注射成型过程- 18 -4 分型面选择和浇注系统的设计- 19 -4.1 浇注系统设计- 20 -4.1.1 浇注系统的组成- 20 -4.1.2 浇注系统的设计原则- 20 -4.2 主流道设计- 20 -4.2 分流道的设计- 21 -4.2.1 分流道的截面设计- 21 -4.2.2 分流道的尺寸- 22 - 22 -图4-2-2 分流道- 22 -4.2.3 浇口的设计- 22 -5 模具设计的方案论证- 24 -5.1 确定型腔布置- 24 -5.2浇口套的选用- 24 -5.2.1 浇口的断面设计- 24 -5.2.2 浇口形式的选择- 24 -5.2.3 浇口位置的选择- 25 -5.3 冷却系统的设计论证- 26 -5.3.1 模具的温度是指模具型腔和型芯的表面温度。- 26 -5.3.2 模具温度调节对塑件质量的影响- 26 -5.3.3 冷却系统的设计原则- 27 -5.3.4 冷却系统水管孔径的计算- 27 -5.4 推出机构的确定- 28 -5.4.1 推件力的计算- 28 -5.5.1 脱模机构系统的设计- 29 -5.5.3 确定顶出方式和顶杆位置- 32 -5.4 合模导向与定位机构的设计- 32 -5.4.1 导柱导向机构- 33 -5.4.2 导向孔、导套的结构及要求- 33 -5.4.3 导柱布置- 33 -6 主要成型零件的设计- 34 -6.1 成型零部件的设计与计算机构形式- 34 -6.1.1 凹模的结构设计- 34 -6.1.2 型芯的结构设计- 34 -6.2 成型零件的成型尺寸计算- 34 -6.3 模具型腔壁厚的确定- 35 -6.4 模具型腔模板总体尺寸的确定- 35 -6.5 成型部分的尺寸设计- 35 -6.5.1 型腔的内径计算- 35 -6.5.2 型腔深度尺寸计算- 36 -6.5.3 型芯的内径计算- 36 -6.5.4 型芯深度尺寸计算- 37 -6.5.5 型芯尺寸设计- 37 -6.5.6 成型中心矩尺寸- 37 -7 塑料注射机有关参数的校核- 39 -7.1.1 定模座板（250mm315mm25mm）- 39 -7.1.2 定模板（250 mm250mm25mm）- 39 -7.1.4 动模座板（250mm315mm25mm）- 39 -7.2 开模行程校核- 40 -7.3 模具安装部分校核- 40 -7.3 模具安装部分校核- 40 -7.4 注射压力的校核- 40 -7.5 注射机锁模力校核- 41 -7.6 模具在注射机上的安装- 41 -8 排气与引气系统- 42 -8.1 排气系统的作用及气体来源- 42 -8.2 排气系统的设计要点- 42 -8.3 引气装置- 42 -结 论- 43 -参考文献- 45 -摘 要摘要:本设计是壳体的模具设计。此产品的材料为PP塑料，有利于提高制品的强度，采用一模两腔的布局方法。从模具设计的一般步骤开始，首先分析工件的工艺性，然后制定出多种加工方案并比较各个方案之间的区别与各自的特点，然后从中选择出最理想的加工方案。为了节省成本，在螺纹部采分用斜导柱-滑块。制造容易，价格低，且精度符合要求。通过以下的计算和设计，此设计是可行的，并可以用于实际生产当中。关键词：螺纹、侧抽芯、滑块、成本。Abstract The design is the design of the shell mold.The materials of this product for PP plastic，Help to improve the strength of the products，A two-cavity mold layout method.From the general steps in the mold design，First analysis of parts of the process，And then work out the differences between a variety of processing programs and compare the various options with their own characteristics，Then choose the best processing solutions.In order to save costs，Thread the Ministry of Mining Bevel Pillar - slider.Easy to manufacture，Low prices，And accuracy to meet the requirements.Through the following calculation and design，This design is feasible，And can be used for actual production.Keywords：Thread,side core,the slider,the cost1 引 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。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。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。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。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 发展与展望展望未来，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。（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 塑件的工艺分析 2.1塑件的工艺分析图2-1 壳体零件图零件名称：壳体材料：PP技术要求：（1） 未注倒角R1 （2） 工件精度5级2.2 壳体的材料特性（1） 塑料成型特性聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻。密度仅为0.900.91g/cm.它不吸水，光泽好，易着色。屈服强度、抗压、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的曲疲劳强度。如用聚丙烯注射成型一体铰链（盖和本体合一的各种容器），经过7*10次开闭弯折未产生损坏和断裂现象。聚丙烯熔点为164170，耐热性好，能在100以上的温度下进行消毒灭菌。其低温使用温度达-15，低于-35时会脆裂。聚丙烯的高频绝缘性能好。因不吸水，绝缘性能不受湿温的影响。但在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。本产品的成型工艺采用注射成型，产品材料为：乳白色ABS，即丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组合各自的特性。使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味、显微黄色，成型的塑件有较好的光泽，密度为1.021.05g/, ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。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、碱类和酸类对ABS几乎无影响，但在酮、醛、酯、氯化烃中会溶解或形成乳浊液。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塑料表面受冰酯酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度为93左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应力要求。根据应力要求的不同，ABS可分为超冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。主要用途：ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。在汽车工业领域，用ABS制造汽车档泥板、热手、热空气调节导管、加热器等，还可用ABS夹层板制小轿车车身。ABS还可用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。热变形温度：85106连续最高温度：65（1） 由资料查得ABS的成型特性为： 非结晶形塑料，吸湿性强，要充分干燥； 流动性中等，溢边值为：0.04mm； 宜用高料温，高模温，注射压力亦较高； 模具浇注系统对料流阻力要小，应感注意选择浇口的位置和形式，脱模斜度取20以上。（2） 应对措施： ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理。 严格控制型腔型芯等成型零部件的加工、装配精度。 使用相应的螺杆式注射机，在条件允许的情况下可给模具预热。 查资料，模具使用一模两件，模具使用点浇口，主流道为圆形截面，以减小摩擦阻力，设计合适的浇口位置。（3） 查资料：ABS的脱模斜度的推荐值及其它参数 型腔脱模斜度：40120型芯脱模斜度：351 选用模具制造精度等级为：3、4、52.3 塑件的结构工艺性2.3.1 塑件的尺寸精度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MT5查取公差，其主要尺寸要求如表2.1所示。表2.1 塑件上主要尺寸按MT5级精度的公差要求塑件标注尺寸塑件尺寸公差塑件标注尺寸塑件尺寸公差外形尺寸30300-1.54内形尺寸21210+0.3225250-0.5022220+0.32660+0.202.3.2 塑件表面质量分析该塑件没有提出特殊要求，通常，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取到Ra=0.8um，没有特殊要求时塑件内表面粗糙度可取到Ra=3.2um。2.4 总装图总装图如图2-4所示图2-4 总装图1.动模座板 2.推板 3.推杆固定板 4.内六角螺钉 5.推杆 6.拉料杆 7.支撑板 8.动模镶件 9.动模板 10.尼龙拉钩 11.水嘴 12.定模板 13.定模底板 14.滑块 15.内六角螺钉 16定位圈 17浇口套 18.顶距拉杆 19.内六角螺钉 20.复位杆 21.内六角螺钉 22.导柱 23导套 24.斜销 25.楔紧块 26.内六角螺钉 27.定位珠3 注射设备的选择和注射成型工艺3.1 计算塑件体积和质量由图2-1可知，塑件的体积计算：经计算得到塑件的体积为（计算过程略）塑件的质量计算：查有关手册，取塑料PP的密度为所以，塑件的质量为:3.2 型腔数目及注射机的确定型腔数目的确定主要参考以下几点来确定（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，每次注射量不超过最大注射量的80，即：式中，n为型腔数 为浇注系统重量（g） 为塑件重量(g) 为注射机额定注射量(g)浇注系统体积Vj,根据浇注系统初步设计方案进行估算设n=2则得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：式中，为注射机的公称质量注射量 为注射机最大注射量的利用系数，取0.8 为塑件质量 为浇注系统等废料的质量则：3.3 注塑机分类塑料注射机(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。（1） 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。（2） 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。（3） 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。（4） 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。3.4 注射机的选择方法（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，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。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：（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。3.5 注塑机的选择结果注射机主要有合模装置、注射装置、驱动装置和控制系统等四部分组成见图3-51-锁模油缸 2-锁模机构 3-移动模板 4-顶出杆 5-定模固定板6-控制台7-料筒及加热器 8-料斗 9-定量供料装置 10-注射油缸图3-5 注射机的组成3.5.1 注射机类型的选择注塑机分卧式注塑机和立式注塑机。卧式注射机卧式注射机机体较低，容易操作，开模后顶出的塑件在其重力作用下可自行落下，易于提高生产效率，实现自动化操作。优点：螺杆和塑化装置的塑化能力强,且均匀,注射压力可达68657845N/cm2压力损失小，塑件内应力及定向性小，可减少变形和开裂倾向；螺杆式注射机可采用不同的螺杆，使用调节螺杆转数及背压等适应能力，可加工各种塑料及不同要求的塑件。缺点：装模麻烦，安放嵌件及活动型芯不便，易倾斜落下；螺杆式注射机加工低粘度塑料，薄壁及形状复杂塑件时，易发生副料回流；螺杆不易清洗，贮料清洗不净，易发生分解。立式注射机优点：占地面积小，安装和拆卸方便，嵌件及活动型芯易于安放，料斗中的塑件能均匀地进入料筒。缺点：由于柱塞式送料塑料的塑化不均匀，引起成型压力高注射速度不均，其塑件内应力大，这类注射机多是小型的。一般注射机容量为60 cm3以下。根据此次的设计任务要求选用卧式螺杆式注射机为这次设计的注塑机。3.5.2 注射机型号的确定最大注塑量是指注塑机一次注塑机的最大容量。前面已经用UG软件分析出了PP塑件的重量为3.84(g)，体积为4.22。规定螺杆式注射机一次能注射的量为注塑机的最大注射量，本次选取的注塑机的最大注塑体积，最大注塑量,这些数据都是注塑机本身决定的。初步计算出流道内的凝料体积为2.34，重量为2.475g，以下为注塑机注射量的校核过程：式中：为注塑机最大注塑容量，； 成型塑件与浇注系统体积的和，； 0.8为最大注塑容量的利用系数。本次模具设计中，计算如下：式中：为单个成型速降的体积，由于本模一模两腔； 为教主系统的体积所以经查表知，选用国产SZ60/40，最大体积为60cm3，满足选用要求。查表知：表2-3-2 SZ60/40性能表参数部分SZ60/40参数部分SZ60/401螺杆直径Mm381螺杆直径Mm382额定注射量Cm3602额定注射量Cm3603注射时间S2.93注射时间S2.94最大成型面积Cm21304最大成型面积Cm21307注射压力Mpa1227注射压力Mpa1223.6 部分参数校核（1） 注射量校核1模具开模行程校核模具开模行程应满足：其中：为最大开模行程，查注射机型=180mm，为模具的开模行程；=塑件的高度+浇注系统的高度+顶件的顶出高度+（5-10）mm=30+70+10+7=117mm可见 ，XS-Z-30满足其开模行程2.模具安装部分的校核该模具的外形尺寸为30mm25mm ，XS-Z-30型注射机模板最大安装尺寸为250mm280mm，故能满足模具安装要求。3注塑机的参数校核=10.78 cm3最大注射量的校核计算校核式：(0.80.85)其中：10.78 cm3（0.80.85)=0.860=48cm3可见满足校核式，即所设计模具注射量满足SZ60/40型注塑机 最大注射量要求。注射机压力的校核一般ABS取 100120Mpa，XS-Z-30注射机的最大注射压力P机=119Mpa，可见XS-Z-30注射机满足ABS注射压力的要求。验证，SZ60/40型注塑机完全能满足此模具的注射要求。3.7 产品结构要素确定3.7.1 确定脱模斜度由于本塑件的材料为ABS，查表知型腔脱模斜度为1 130，防止拉伤或擦伤塑件，在脱模方向应具有一定的脱模斜度，则取斜度为1。型芯的脱模斜度为4，取4。3.7.2 确定塑件的壁厚表2-2 产品选的材料为ABS，则该材料壁厚的常用值材料料温/C注射压力/Mpa模温/C壁厚/mmABS200-26080-20040-601.5-4.5根据上表结合实践设计经验可确定设计中壁厚最薄处取1.5mm，最厚处选取4mm。3.7.3 确定圆角为了避免应力集中，提高塑件的强度，而且美观，流动性好。改善塑件的流动情况及便于脱模，在塑件的各面或内部连接处应采用圆弧过渡，圆弧半径的大小取决于壁厚，本设计中结合壁厚选取小圆弧半径为1.5mm，大圆弧半径取取4m。3.7.4 确定塑件的尺寸公差及精度（1） 塑件尺寸产品尺寸大小取决于塑料的流动性。在注塑成型流动性的塑料或薄壁塑件是，塑件的尺寸就不能设计的太大，否则，塑件就会不完善或产生熔接痕而影响塑件质量。此外，注塑成型塑件的尺寸要受到注塑机的注塑量、锁模力和模板尺寸的限制塑件精度（2） 塑料收缩率的波动、模具成型零件的制造误差及其磨损、成型工艺的变化、塑料的种类及其性能、模具的结构形状、塑件的形状、塑件成形后的时效变化、飞边厚度的变化以及脱模斜度等因素，都会影响塑件的尺寸精度。根据我国目前的塑件成型水平可分8个精度，在结合本次的产品的设计要求，选用5级精度。3.8 注射成型工艺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。3.8.1 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PP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。3.8.2 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：（1） 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；（2） 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；（3） 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；（4） 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；（5） 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；（6） 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；（7） 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。4 分型面选择和浇注系统的设计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，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。从分型面数目来看，有单型面、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。分型面的选择考虑一下几个基本原则：（1） 考虑塑件质量1） 确保塑件尺寸精度。2） 确保塑件表面要求。（2） 考虑注塑机技术规格。1） 考虑锁模力2） 考虑模板间距。（3） 考虑模具结构1） 尽量简化脱模部件。2） 尽量方便浇注系统的布置。3） 便于排溢4） 便于嵌件的安放。5） 模具总体结构简化（4） 考虑模具制造难易性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，确保塑件质量。该塑件为壳体注射模设计，外形表面质量要求较高。并且螺纹处有镶块，再选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量，便于清除毛刺及飞边，有利于排除模具型腔内的气体，分模后塑件留在定模一侧，便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图4-1图4-1 分型面如图4-1，标出了一个分型面，为上下分型和左右分型，上下分型为推出机构推出塑件分型，左右分型为人工取出镶块。部分分型面有重合的部分已经用黑色的线条代替。在分型的时候先上下分型在左右分型。4.1 浇注系统设计4.1.1 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、浇口和冷料穴等几部分组成。4.1.2 浇注系统的设计原则（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得很小。（2） 塑料在流道中内的流动应为层流，并在规定时间内充满型腔。（3） 流程要尽量短，要减少弯道，以降低压力损失。（4） 对多型腔要尽量做到同一时间完成充型。（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的外观。（6） 浇注系统的容积要尽量小，以减小材料消耗。4.2 主流道设计根据相关资料，查得国产SE-60/40型塑料注射机喷嘴的有关尺寸为：图4-2-1 主流道采用一模二腔，须设定分流道；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，内壁Ra为0.63um,锥角为5，其小端直径，主流道大侧面圆角R=3mm，浇口套大端高出定模端面H=510mm，起定位作用，与定位圈的定位孔呈间隙配合，衬口套球面半径Sr=SR+(12),取Sr=20mm，定位环外径D取50mm，厚度取5mm。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4，同时为了使熔料顺利进入分流道。主流道衬套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。4.2 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。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，对多型腔模具起着向各型腔分配塑料的作用。4.2.1 分流道的截面设计（1） 根据理论分析可知，在同等截面面积的条件下，正方形的周边最长，圆形最短。因此从增大传热面积考虑，分流道的截面最好擦用正方形。（2） 从减小散热面积考虑，分流道的截面宜采用圆形。（3） 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。（4） 从加工方便出发，常用U形、梯形、正六边形截面。图4-2-2示为分流道的截面图图4-2-2 分流道的截面4.2.2 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ABS。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，是最常用形式，分流道截面尺寸视塑件尺寸、塑料品种、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，U形侧面分流道深度h=r(r为圆弧半径)，h=3mm,分流道长度通常取830mm，分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取Ra1.25Ra2.5um。图4-2-3示分流道图4-2-2 分流道4.2.3 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。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，同时起着封闭型腔，防止塑料熔体倒流。我们采用的是侧浇口口，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。浇口各部分尺寸取的都是经验值，L=0.32mm，a=0.60.9b=1.86。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。一般说来，选择浇口位置时应遵循下述原则：（1） 浇口的尺寸及位置选择应避免产生喷射和蠕动。（2） 浇口应开设在塑件断面最厚处。（3） 浇口的位置选择应使塑料的流程最短，料流变向最小。（4） 浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出。（5） 浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度。（6） 浇口位置的选择应防止料流将型腔、型芯、嵌件挤压变形。5 模具设计的方案论证5.1 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。考虑到塑件有内螺纹。需侧向抽螺纹，所以模具采用一模二腔，平衡式型腔布置，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。型腔布置如图5-1所示。 图5-1 型腔布置5.2浇口套的选用浇口又称进料口或内流道。踏实分流道与塑件之间的狭窄部分，也是浇注系统中最短小的部分。5.2.1 浇口的断面设计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。根据经验，浇口断面积雨分流道断面积之比约为0.030.09，浇口长度约为0.52mm。5.2.2 浇口形式的选择浇口的形式：（1） 侧浇口：普通侧浇口、扇形浇口、平缝式浇口、护耳式浇口、隙式浇口（2） 点浇口：一般点浇口和潜伏式浇口（3 盘环型浇口：盘状浇口、分流浇口、直接浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、圆形浇口5.2.3 浇口位置的选择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。一般说来，选择浇口位置时应遵循下述原则：（1） 浇口的尺寸及位置选择应避免产生喷射和蠕动。（2） 浇口应开设在塑件断面最厚处。（3） 浇口的位置选择应使塑料的流程最短，料流变向最小。（4） 浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出。（5） 浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度。（6） 浇口位置的选择应防止料流将型腔、型芯、嵌件挤压变形。如图5-2示交口套图图5-2 交口套图由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触和碰撞,所以常将主流道设计成可拆卸的浇口套，材料为T10A钢,并淬火处理到洛氏硬度5055HRC.T10A钢适于制造切削条件差、耐磨性要求较高，且不受忽然和剧烈振动，需要一定韧性及具有锋利刀口的各种工具，可用作不受较大冲击的耐磨零。5.3 冷却系统的设计论证5.3.1 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的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（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，所以不同的塑料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。PP温度是160-200，模具温度40-80。所以不需要加热装置。5.3.2 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，而结晶度又影响其力学性能。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。5.3.3 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。因此浇口附近应该加强冷却，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，可通过改变冷却水道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。为了避免熔接不牢，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8-10mm，内循环式的冷却水道，水道的直径取6mm。5.3.4 冷却系统水管孔径的计算根据热平衡计算：在单位时间内熔体凝固时放出等热量等于冷却水所带走的热量，故有公式：式中：qv为冷却水的体积流量（m/Min）； W为单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料重量（Kg/Min）； 为单位的重量的塑料制品在凝固时所放出的热量（KJ/kg）； 为冷却水密度； c为冷却水的比热容； 为冷却水出口温度； 为冷却水入口温度； （1） 求塑料制品在固化时每小时释放的热量Q设注射时间为2s，冷却时间为20s，保压时间为15s，开模取件时间为3s.，得注射成型周期为40s。设用20的水作为冷却介质，其出口温度为60，水呈湍流状态，一个小时成型次数n3600/4090WMn3.8490345.6g/h=0.35Kg/h查手册1得PP单位重量放出的热量5.910KJ/h，故Q=W0.355.910KJ/h206.5KJ/h （2） 水的体积流量由公式=（3） 求冷却水道直径d根据水的体积流量查手册取4根d=6mm的水路5.4 推出机构的确定5.4.1 推件力的计算推件力式中：A塑件包络型芯的面积（） 塑件对型芯面积上的包紧力，取 脱模斜度； 大气压力0.09Mpa; 塑件对刚的摩擦系数，约为0.10.3； 制件垂直于脱模方向的投影面积（）。脱模力是指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力。塑件在模具冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小，而将型芯或凸模包紧，在塑件脱模时必须克服这一包紧力。对于不带通孔的壳体类塑件，脱模时还要克服大气压力；此外，尚需克服机构本身运动的摩擦阻力几塑料和钢材之间的粘附力。一般而论，制品刚刚开始脱模之瞬间的摩擦力最大A3.142124+3.1466=16.95248N5.5.1 脱模机构系统的设计脱模机构的作用是先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离（称为脱出），然后把从模具脱出的塑件和浇注系统凝料从模内取出，即脱模动作可分为脱出和取出两个步骤。取出机构的设计1 取出机构的方式（1） 掉落取出：就是使塑件或浇注系统凝料等掉落取出的方法。取出的动作有时靠塑件和浇注系统凝料等的自重，在脱出部件使其从模具脱出后自动掉落，而离开模具。（2）非掉落取出。就是塑件或浇注系统凝料等从模具中被拿出。取出有时依靠人工，有时依靠机械手。模具中脱出掉落而划伤塑件产品的表面，所以不采取掉落取出，考虑到在实际生产加工过程中，主要采用的是半自动化操作。故可以利用人工来将汽车工具箱盖产品从模具上取下来。脱模机构的形式多种多样，在设计和选用脱模机构时，必须遵循以下原则：（1） 脱模机构应保证脱模时不损坏塑件，必须把脱模机构的脱模力作用在塑件能承受较大力的部位。（2）脱模机构应保证不损伤塑件的外观表面。脱模机构应尽可能简单、动作可靠。（3）由于注射机合模系统与注射机内部带有推出装置，为了便于在动模的一边。（4）脱模机构应确保塑件在脱模时，不致因脱模力的作用而变形，必须正确考虑塑件对注射模粘附力的大小和作用位置，以便选择合适的脱模方式和位置，尽可能使脱模力的分布均匀合理，并使脱模力的作用面积尽量增大而靠进型芯。（5）脱模时必须克服制品和注射模之间懂得摩擦力，因此要求脱模机构中各有关脱模的零部件应具有足够的强度，刚度和硬度。应使脱模零件运动和终止的位置合理，以确保塑件脱模可靠。2 承接输送装置 为实现自动化生产，使掉落下来的塑件及浇注系统凝料等落在承接器中，并通过传送装置而送离注射机。3 取出确认装置：光电式、重量式及机械式。综上所述，结合设计要求采用顶杆脱模机构，成型活动镶块及侧抽芯机构共同来充当脱模机构，完成产品的顶出。设计如下：顶杆脱模机构是注射模脱模机构中用的最多的一种脱模机构，其制造简便，滑动阻力小，可在塑件的任意位置上配置，更换方便，脱模效果好。奇瑞汽车工具箱盖内表面的上部一般可以采用18个顶杆脱模机构来完成内表面上部的脱模动作。1