毕业设计（论文）-塑料提手注塑模设计.doc

0 完整的设计 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 标 题: 姓 名: 系 部： 班 级: 专 业: 指导老师: 株洲职业技术学院教务科制 1 目 录 毕业设计（论文）申报表.4 毕业设计（论文）开题目报告.6 摘要.8 第一章 前言.8 1.1 塑料模的功能.8 1.2我国塑料模现状.9 1.3塑料模发展趋势 .9 第二章 塑料制品成形工艺分析.10 2.1塑件的设计与分析.10 2.2注射性能分析.10 2.3塑件材料的选择. .12 2.3.1塑件特点.12 2.3.2性能参数.13 2.4分型面的选择.13 2.5拟订模具的结构型式.14 2.5.1型腔数量的确定.14 2.5.2型腔排列形式的确定.14 2.6注射注射机型号的确定.15 2.6.1注射量的计算.15 2.6.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算.15 2.6.3选择注塑机.15 第三章 浇注系统的设计.17 3.1主流道设计.17 3.1.1主流道的作用 .17 3.1.2主流道设计要点 .17 3.1.3主流道的设计 .18 3.1.4主流道衬套形式 .18 3.2分流道的设计 .19 3.2.1分流道的作用 .19 3.2.2分流道的设计要点 .20 3.2.3分流道形状、截面尺寸以及凝料体积 .21 3.3浇口的设计 .22 3.3.1浇口的作用.22 3.3.2浇口设计的基本要点.22 3.4冷料穴.24 3.5拉料杆设计.25 2 第四章 模架的确定.25 第五章 成型零部件设计.26 5.1成型零件的结构设计.26 5.2凹模的结构设计.26 5.2.1.整体式凹模.26 5.2.2.整体嵌入式凹模.27 5.2.3成型零件工作尺寸的计算.27 第六章 排气系统的设计.29 第七章 导向、推出及复位机构的设计.29 7.1导向机构的设计.29 7.1.1导向机构的作用.29 7.1.2 导柱.30 7.1.3导套.32 7.2 推出机构的设计.33 7.2.1推出机构的组成.33 7.2.2对推出机构的要求.33 7.2.3脱模机构的分类.33 7.2.4推杆推出机构.34 第八章 侧向分型与抽芯机构的设计.35 8.1 侧向分型与抽芯机构.35 8.1.1 侧向分型与抽芯机构的分类.35 8.1.2 抽芯力的计算.36 第九章 模温调节系统的设计.38 9.1 冷却系统的设计原则.38 9.2 冷却时间的计算.38 9.3 冷却管道传热面积的简易计算.39 第十章 模具工作过程.42 致谢词.44 参考文献.44 株洲职业技术学院 毕业设计（论文）课题申报表 系（部）：机械工程系 专业：模具设计与制造 08 年 11月 11日 3 题目名称塑料提手注塑模设计 谢冬和工程师 指导教师 杨汉钦 职 称 工程师 题目类型 1工程设计类（ ） 2.技术应用类（ ） 3软件设计类（ ） 4.理论研究类（ ） 5实验研究类（ ） 6.其它 （ ） 题目 来源 1、科研生产（ ） 2、自拟 （ ） 题目介绍（含 内容、要求、 工作量、需要 学生数等） 1、 内容：1塑料提手工艺分析 2塑料提手工艺过程分析 3塑料提手模具设计 4绘制图纸 5编写设计计算说明书 2、 要求： 说明书字数10000字以上，绘制完整总装图，绘制所有非 标零件图 零件图 3、 蒋崇贤独立完成 专业教研室 审核意见 专业教研室主任签 字： 年 月 日 4 系部审定 系部主任签字： 年 月 日 注：此表一式两份（A4纸），由指导教师填写，一份交专业教研室，一份交系办。 毕业设计(论文)开题报告 5 1、研究的意义 （）近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右，而 在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高 产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应 变能力等目标。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。在大学期 间学校开设了塑料成型工艺及模具设计，模具制造工艺，模具专业英语，机械设计基础，机 械制图等课程，我掌握了这些课程的大部分知识，通过毕业设计使得这些知识等到更好的融 会贯通，并且通过这段时间的复习，这些基础知识掌握得更加牢固。并且大大提高了CAD 绘图的熟练程度， PROE的绘图水平也得到了提高。通过大量资料的查阅也拓展了我的知识 面，对模具有了更深入的了解和认识。掌握了模具设计的基本步骤和技巧。希望能在以后的 工作中能把握在此过程中的收获得以应用，将来能在模具行业有所发展。 （）锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。 2、研究目标、内容和拟解决的关键问题 目标：设计一副良好的塑料提手塑料模。 内容：编写模具技术要求，订料表，使用 PRO/E软件进行模具型芯和型腔的分模，学 习PRO/E在模具设计中的使用技巧。完成模具的 2D总装图和若干零件图，练习 CAD软件， 掌握CAD的使用技巧。掌握塑料的使用性能和用途。查阅资料完成与模具相关资料的外文翻 译。并了了解国外模具生产的先进技术。掌握模具钢的使用情况，了解企业的模具设计流程 和制造情况。了解企业目前主要的生产设备及其使用方法，理论结合实践掌握模具设计的一 般方法。学习模具设计模拟用的新软件和模具加工的新工艺。结合塑料模具制造工艺知识设 计一套提手塑料件塑料注射模具，并学习设计侧抽芯机构。主要掌握分型面的设计，浇注系 统的设计，推出机构及冷却系统的设计技巧。利用模具分析进行熔体模拟流动分析，掌握 MOULDFLOW软件的使用技巧。利用 CAE软件进行模具结构优化设计。 要完成的技术文件： a) 2D装配图一份和零件图若干份 b) 毕业论文一份 3、拟采取的研究方法、步骤、技术路线 1、塑件测绘，技术要求分析 2、塑件三维动态模拟 3、塑件工艺性分析 4、模具整体设计 5、模具整体分析、校核 6 4、使用的主要仪器设备、软件 1. 测绘工具-游标卡尺、直尺等 2. 计算机-主要用pro/e, AutoCAD等绘图软件 5、进度安排 序 号 实训内容时间分配（天） 1 设计准备工作（确定课题、完成任务书） 2 2 拟定设计方案 5 3 装配草图的绘制 1 4 装配图的绘制 4 5 零件工作图的绘制 3 6 编写设计说明书 10 7 答辩准备 5 合 计 30 报告人签名 ：蒋崇贤 2008-8-14 7 指导老师意见 指导老师签名 年 月 日 摘 要 本设为提手塑料模具设计。采用一模两腔，两个侧浇口注射，斜导柱利用分模力 进行侧抽芯，塑件成型后利用推杆将成型制品从动模上推出，回程杆复位。模具设 计结构紧凑，工作可靠，操作方便，运转平稳，冷却效果好，劳动强度低，生产效 率高，生产成本低，生产的塑件精度高。 关键词：塑料模具、Pro/E、侧抽芯、建模、模具制造、模架、 第一章 前言 1.1 塑料模的功能 模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采 用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压 铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在 成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材 料加工 领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模 优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。 塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产 这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以 8 后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺 寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等， 均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质 量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的 合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当 大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。 现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑 料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观 要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具， 才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。 塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品 及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。 由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造 水平，常棵标志一个国家工业化的发展程度。 1.2 我国塑料模现状 在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、 美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。 在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国 家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。 我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已 有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大， 在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程 度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高； 独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密 集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。 1.3 塑料模发展趋势 1 注射模CAD实用化； 2 挤塑模CAD的开发； 3 塑料专用钢材系列化； 4 塑料模CAD/CAE/CAM集成化； 5 塑料模标准化。 9 我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已 有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大， 在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程 度不高，系列化、商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高； 独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密 集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。 第二章塑料制品成型工艺分析 2.1 塑件的设计与分析 该塑件为一塑料提手，用于承载重物，便于手提。因此该塑件应该具有较强的 负重能力，且外型应尽量简单，入手处面积应尽量合乎手形，便于提携。 图2-1 2.2 注射性能分析 （1）注射成型工艺的可行性分析： 本塑件形状复杂，壁厚不均，尺寸精度要求一般，而且表面质量和尺寸稳定性 10 的要求不大，因此对模具和设备的要求不高。而注射成型方法有如下几个优点： a:形状：几乎没有复杂性限制，容许模具内有不同塑料的成型型腔； b:尺寸：塑件可小到不足1克，大到几十千克，没有限制； c:材料：在一定温度范围内具有适宜流动性的热塑性塑料； d:精度：可注射高精度的塑件，有较好表面质量和尺寸稳定性； e:生产率：中等，循环时间主要由塑件壁厚决定，最短可在十几秒内，可增加 每模的型腔数来提高生产率。 由以上塑件的特点和注射成型工艺的优点，分析可知：该塑件适合于采用注射 成型方法。 （2）表面粗糙度： 由塑件的用途可知本塑件的外表面面积要求不高，内表面应与手接触表面要求 稍高与外表面，所以本设计表面粗糙度，从简化加工工艺和节约加工成本的角度考 虑，其表面选用的表面粗糙度为Ra0.8mm。 一般情况下，模具粗糙度低于塑件12个等级，故取型腔表面粗糙度为 Ra0.2um，而型芯表面粗糙度为Ra0.4um。 （3）尺寸精度： 按SJ13721978标准，塑料件尺寸精度分为8级。本塑件所用材料为PE塑料,由 此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用5级精度。零件具体尺寸及其公差值可 详见零件图。 塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相关，尤以小型精密塑件为甚。从模具制 造精度对塑件精度的影响可知，模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的 关系，由塑件零件图可得，模具精度等级为IT7。 （4） 脱模斜度： 该塑件采用的塑料是PE，而AS的成型收缩率较小（0.25%），但是本塑件形状 较薄，且分型面塑件本身具有斜度，因此的脱模斜度不应过大。再由零件设计图纸 要求可知斜度可以为30。 （5）加强筋： 为了确保塑件的承载能力与抗弯曲能力本设计加加强筋十二根。 （6）圆角： 从塑件可知，该塑件内外表面的转折处加强筋的根部等处都设计了圆角。其采 用圆角不仅降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔 体的流动充模性能，减少了流动阻力。降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲， 也使塑料件外形流畅美观。而且成型模具型腔也有了对应的圆角，提高了成型零件 11 的强度。 2.3 塑件材料的选择 2.3.1塑件特点 该塑件为塑料提手，它具有以下特点： （1）它所工作环境较好，处于室温下，不承受冲击载荷，也不处于酸、碱、 盐性环境中； （2）产量大，用于一般的日常生活中，故要求此塑件材料质优而价廉，且对 人体不产生任何毒副作用； （3）结构简单成型较容易； （4）外观要求不高，但要有很好的韧性，因此我选用通用塑料。 通用塑料分为聚乙烯（PE）、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯 （PP）、ABS塑料等品种，多用于一般工农业生产和日常生活之中，具有价格低等 特点。 聚乙烯PE：是由乙烯单体聚合而成的。 特点：采用不同的聚合条件可得到不同性质的聚合物：有高压PE、中压PE、低 压PE三种。 高压PE：由于有较低的密度、相对分子质量、结晶度，故质地柔软，由于含有较高 的相对分子质量、密度、结晶度，故质地坚硬，耐寒性能良好，在70时还保持 柔软，化学稳定性很高，能耐酸、碱及有机溶剂，吸水性极小有跟突出的电气性能 和良好的耐辐射性等。 缺点：是力学强度不高，热变形温度很低，故不能承受较高的载荷和不能在较 高的温度下正常工作。 聚苯乙烯PS：聚苯乙烯略早于聚丙烯问世，其原料十分丰富，是目前最广泛应 用的材料之一。 聚苯乙烯的密度为1.041.16g/cm3 ,比聚氯乙烯小而大于聚丙烯和聚乙烯。聚 苯乙烯遇火会自燃。 聚苯乙烯的代号为（PS），聚苯乙烯的主链上有结构庞大的苯环，故柔顺性差， 质地脆硬，抗冲击性能差，敲打时发出类似金属的响声。机械强度低于硬质聚氯乙 烯，尤其是相对分子量较小的品种强度更差，聚苯乙烯属于非结晶型聚合物。 聚苯乙烯具有良好的可塑流动性和较小的成型收缩率，是成型工艺最好的塑料 品种之一，容易制造形状复杂的制品。 聚苯乙烯无色透明，透光性仅次于有机玻璃，容易着色，常用于制造要求透明 或颜色鲜艳的制品。 12 聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮湿的环境中尺寸变化很小，适用于制造要求 尺寸稳定的制品，如仪表仪器壳体等。 聚苯乙烯具有优良的电绝缘性能，尤其是在高频条件下的介电损耗仍然很小， 是优良的高频绝缘材料。聚苯乙烯的主要缺点是脆性大，形状复杂的制品成型后存 在较大的内应力时，常会在使用中自行开裂。为改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的 聚丁烯可明显降低脆性，提高冲击韧性。这种塑料称为高冲击聚苯乙烯。 ABSABS 它是苯乙烯-丁二烯-丙烯腈的共聚物，综合性能较好,冲击韧度、力学强 度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能好。易于成形和机械加工，与372有机玻 璃的熔接性能好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。 ASAS塑料是丙烯腈苯乙烯的聚合物。注塑的高透明、抗静电、优良的尺寸稳 定性，具有良好的流动性能，耐热耐化学性、耐冲击、高强度。用于汽车零件， 如灯罩反光片代表面板；工业部件，如计算器面板，琴键等；家用电器部件，如 电视机保护镜，风扇叶片，电器外壳等和一般家庭器皿、文教用品、日用品。 通过以上分析结合塑件本身的特点及成型的独特性，选用聚乙烯作为原料。 2.3.2 性能参数 与模具设计有关的PE的性能参数有： 密度 0.910.97 比体积 1.031.06 吸水率 0.01 收缩比 1.53 熔点 105137 热变形度 6082 抗拉屈服强度 2239 拉升弹性模量 0.840.9510 3 抗弯强度 20.840 硬度 2.07 体积电阻系数 1010 1516 击穿强度 17.719.7 2.4分型面的选择 分型面是指分开模具能取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。合理地 选择分型面对于塑件质量、模具制造、与使用性能都有着很大的影响，模具设计时 应根据塑件的结构、尺寸精度、浇注系统形式、脱模方法、嵌件位置、排气条件及 13 制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择，是使塑件能完好的成形的先决条件。 分型面的方向尽量采用与注射机开模垂直的方向，特殊情况下采用与注射机开 模方向平行的方向。选择分型面的位置是应当注意： 1）塑件在型腔中的方位确定后，分型面必须设在塑件断面轮廓最大的地方， 才能保证塑件顺利从模腔中脱出。 2）不要设在塑件要求光亮平滑的表面或带圆弧的转角处，以免意料飞边、拼 合痕迹影响塑件外观。 3）开模时，尽量使塑件留在动模一边，一般在动模边设脱模机构较为方便。 4）尽力保证塑件尺寸的精度要求。 5）应有利于侧面分型和抽芯。 6）尽量使分型面位于料流末端，以利于排气。 7）尽量使模具加工方便。 根据塑件结构形式分型面选在塑件中部如下图所示 图2-4 图中取塑件的中间剖面为分型面。 2.5 拟订模具的结构型式 2.5.1 型腔数量的确定 该塑件精度要求不高，又是大批量生产，可以采用一模多腔的形式，考虑到 模具制造费用和设备运转费用以及塑件的外形，初步定为一模两腔的模具形式。 2.5.2 型腔排列形式的确定 图2-5-2 塑件呈均匀对称图形，且有两个较大对称突出部分，初步拟订用上图方式进行排列。 14 2.6 注射注射机型号的确定 2.6.1 注射量的计算 通过Pro/e建模分析塑件是质量m 为26.15g塑件体积为 1 v= m/p=28.73Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given. 流道凝料的质量m 还是一个未知数，可以按照塑件的质量的0.6倍来估算。 2 从上述分析中确定为一模两腔，所以注射量为： m=1.6nm1 =1.6 2 26.15=83.68g 2.6.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 流道凝料在分型面上的投影面积A ，在模具设计前是一个未知值，根据多型 2 腔模统计分析，大至是每个塑件在分型面上的投影面积A 0.2到0.5倍，因此可用 1 0.35nA 来进行计算，所以 1 A=nA + A 12 =1.35 nA =10902 mm 1 2 式中A =403786 mm 1 2 F=AP =10902 30=327KN 式中型腔压力取30Mpa 2.6.3 选择注塑机 注塑成型机按结构形式可分为立式、卧式、和直角式三类。立式注塑机是注射 柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，主要优点是占地 面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）安放嵌件，嵌件不易 倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需靠人工取出，这就 有碍于全自动操作，但附加机械手去产品后，也可实现全自动操作。卧式注塑机是 注射柱塞或螺杆与合模运动方向均沿水平装设，其优点是机体较低容易操纵和加料， 制件顶出后可自动坠落，故易实现全自动操作。直角式注塑机是注塑机柱塞或螺杆 与合模运动方向相互垂直，这种注塑机的主要优点是结构简单，便于自制，适用于 单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模时丝杆的转动 来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。考虑到生产成本和易于实现自动化， 塑件还是靠自身重力下落比较合适，且重心较低安装稳妥。通过分析，根据每一周 期的注射量和锁模力的计算值，了选用SZ-60/450卧式注塑机（上海第一注塑机械 15 厂）其规格如下 理论注射量/cm 78 3 螺杆直径/mm 30 注射压力MPa 170 注射速度（g/s) 60 塑化能力（g/s) 5.6 螺杆转速(r/min) 14200 喷嘴球半径 SR20 锁模方式 双曲肘 锁模力/KN 450 拉杆内间距/mm 280 250 移模行程/mm 220 大模厚/mm 300 最小模厚/mm 100 定位孔直径/mm 55 喷嘴孔直径/mm 3.5 注塑机有关参数的校核 由注塑机料筒塑化速率校核模具的型腔数n n 1 2 3600/ m mkMt = 15.26 6 . 0215.263600/3036006 . 58 . 0 =42合格 式中 k注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8 M注射机的额定塑化量（5.6g/s) T成型周期，取30s。 其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定才可以进行。 第三章 浇注系统的设计 3.1 主流道设计 3.1.1 主流道的作用 主流道（也叫进料口），它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是熔 16 融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及 充模时间长短有着密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收冷料多， 冷却时间增长，使包藏的空气增多，如果排气不良，易在塑料制品内造成气泡或组 织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足，主 流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量 损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料制品成形困难。 主流道部分在成型过程中，其小端入口与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料 熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高因而模具的主流道部分常 设计成可拆卸更换的主流道衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用钢材单独进行 加工和热处理。一般采用碳素工具钢T8A、T10A等，热处理要求淬火5357HRC。 在一般情况下，主流道不直接开设在定模板上，而是制造成单独的浇口套，镶 定在模板上。小型注射模具，批量生产不大，或者主流道方向与锁模方向垂直的模 具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。 浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的座垫，在注射时它承受很大的注射机喷嘴 端部的压力同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接，所以也承受模具型腔 压力的反作用力。为了防止浇口套因喷嘴端部压力而被压入模具内，浇口套的结构 上要增加台肩，并用螺钉紧固在模板上，这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇 口套顶出。 3.1.2 主流道设计要点 (1)浇口套的内孔（主流道）呈圆锥形，锥度 2 6。若锥度过大会 造成压力减弱，流速减慢，塑料形成涡流，熔体前进时易混进空气，产生气孔；锥 度过小，会使阻力增大，热量损耗大，表面黏度上升，造成注射困难。 (2)浇口套进口的直径 d 应比注射机喷嘴孔直径 d1 大 0.5mm。若等 于或小于注射机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注射压力下降， 塑料冷凝后，脱模困难。 (3)浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角 r，一般为 0.53mm。 (4)浇口套与注射机喷在接触处球面的圆弧度必须吻合。设球面浇口套球 面半径为 SR，注射机球面半径为 r，其关系式如下： SRr0.51mm 浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大，接触时圆弧度吻合的好。 (5)浇口套长度（主流道长度）应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压 力损失和热量损失。 (6)浇口套锥度内壁表面粗糙度为 Ra1.6Ra0.8m,保证料流顺利，易脱 17 模。 (7)浇口套不能制成拼块结构，以免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。 (8)浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分型面上， 否则会造成合模困 难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。 (9)浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑件 质量，要考虑冷却措施。 3.1.3 主流道的设计 主流道尺寸 根据所选注塑机、则主流道小端尺寸为： d=注塑机喷嘴尺寸+（0.51）=3.5+0.5=4mm 主流倒球面半径 SR=喷嘴球面半径+（12）=20+2=22mm 3.1.4 主流道衬套形式 设计浇口套的结构形式有两种，一种是整体式，即定位圈与浇口套为一体，并 压配于定内，一般用于小型模具；另一种为将浇口套和定位圈设计成两个零件，然 后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本设计塑件为小型塑件所以采用整体式。 材料选用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为5357HRC 具体如下： 图3-1-4 锥度2 18 主流道小端直径d4mm 球面配合高度h=3mm 主流道球面半径SR r=22 mm 主流道长度L=64mm 主流道大端直径D=6 mm 主流道凝料体积为： q=q= d d L L 4 2 n = =( () ) 4 2 64+ 2 64 =1256mm=1256mm =1.256cm=1.256cm3 3 3.2 分流道的设计 3.2.1 分流道的作用 分流道式指主流道末端与浇口之间着一段塑料熔体的流动通道。其基本作用是 在压力损失最小的条件下，将来自主流道的熔融塑料，以较快的速度送到浇口处充 模。同时，在保证熔体均匀地分配到各型腔的前提下，要求分流道中残留的熔融塑 料最少，以减少冷料的回收。 3.2.2 分流道的设计要点 （1）由于机械加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。常用的分流道 截面形状一般分为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等；圆形分流道的直径一般在 3.29.5mm，对于粘度大透明度要求高的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯等）应采用较 大的分流道，但对于流动性好的聚丙烯，尼龙等，分流道短时，可小到直经为2毫 米。 （2）在保证正常的注射成型工艺条件下，分流道的截面尺寸应尽量小，长度 尽量短。 （3）较长的分流道应在末端开设冷料穴，以便容纳注射开始时产生的冷料和 防止空气进入模腔。 （4）在多型腔注射模具中，各分型面的长度均应一致，保持相对平衡，以保 证熔融的塑料同时均匀地充满各个型腔。主流道的截面积应大于各分流道截面积之 和。 （5）设计分流道时，应先取较小的尺寸，以便于试模后根据实际情况进行修 19 正。 （6）如果分流倒道较多时，应加设分流锥。 （7）分流道内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6 m 左右即可，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，以保证熔体流动有适宜的剪切速率和剪切热。 多分腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式，而以平衡式布置为佳，所谓 平衡式的布置，就是从流道到各个腔的分流道其长度、形状、断面尺寸都是对应相 等的，这种设计可达到各个型腔均衡地进料。 在本设计中分流道采用平衡式分流道如下图所示： 图3-2-1 3.2.3 分流道形状、截面尺寸以及凝料体积 （1）形状及截面尺寸 为了便与机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在动模分型面上，截面形 状采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔料体及流动阻力均不大， 一般采用下面经验公式来确定截面尺寸： B=0.265= 3.436m 4 L 取B=6mm H=B=4 3 2 分流道L 截面截面形状下图如图所示 1 20 图3-2-2 （2） 凝料体积 分流道长度 L=（10+10+10+10+30）=70 分流道截面面积 A=20mm 2 凝料体积 q=70 20=1400mm 3 （3） 分流道剪切速率校核 把整个分流道近似看作是一个圆柱形 根据经验公式 = = =1.6810 S,在510 510 S之间，剪切速率 3 3 . 3 n v R q 31231 比较合理。 式中，熔体体积流量（） v q s cm3 =28.73 v q t v 1 2 1 v s cm3 =2.696 mm=0.2696cm A Rn 塑件体积（22.829 cm ） 1 v 3 t 注射时间 (由课本塑料制品与模具设计中表4-4查得 t=1s ) A 平均截面面积（1.824）； 2 cm （4） 分流道的表面粗糙度 21 分流道的表面粗糙度并不要求很低，一般取0.8m1.6m即可。 a R 3.3 浇口的设计 3.3.1 浇口的作用 浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注射模具浇注系统的最后部分，通 过浇口直接使熔融的塑料进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快 的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未 冷却的热料回流。 浇口设计与塑料制品形状、塑料制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数 （压力等）及塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料 流速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显。 塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等， 往往都是由于浇口设计不合理而造成的。 3.3.2 浇口设计的基本要点 （1）尽量缩短流动距离 浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模 具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体， 这对大型塑件更为重要。 （2）浇口应设在塑件制品断面较厚的部位 当塑件的壁厚相差较大时，若将浇 口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷 却，以致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。另外从补缩的角度考 虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开设在薄壁处， 则厚壁处极易因液态体积收缩得不到收缩而形成表面凹陷或真空泡。因此为保证塑 料熔体的充分流动性，也为了有利于压力有效地传递和比较容易进行因液态体积收 缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。 （3）必须尽量减少或避免熔接痕 由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑料 充填型腔时造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接 痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤为 严重。有时为了增加熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低 塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。 一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可以避免熔接痕的产生，有时为了增加熔 体汇合处的溶接牢度，可以在溶接处外侧设一冷料穴，使前锋冷料引如其内，以提 高熔接强度。在选择浇口位置时，还应考虑熔接的方位对塑件质量 及强度的不同 影响。 （4）应有利于型腔中气体的排除 要避免从容易造成气体滞留的方向开设浇 22 口。如果这一要求不能充分满足，在塑件上不是出现缺料、气泡就是出现焦斑。同 时熔体充填时也不顺畅，虽然有时可用排气系统来解决，但在选择浇口位置时应先 行加以考虑。 （5）考虑分子定向影响 充填模具型腔期间，热塑性塑料会在流动方向上2呈 现一定的分子取向，这将影响塑件的性能。对某一塑件而言，垂直流向和平行于流 向的强度、应力开裂倾向等都是有差别的，一般在垂直于流向的方位上强度降低， 容易产生应力开裂。 （6）避免产生喷射和蠕动（蛇形流） 塑料熔体的流动主要受塑件的形状和尺 寸以及浇口的位置和尺寸的支配，良好的流动将保证模具型腔的均匀充填并防止分 层。塑料溅射进入型腔可能增加表面缺陷、流线、熔体破裂及气，如果通过一个狭 窄的浇口充填一个相对较大的型腔，这种流动影响便可能出现。特别是在使用低粘 度塑料熔体时更应注意。通过扩大尺寸或采用冲击型浇口（使料流直接流向型腔壁 或粗大型芯），可以防止喷射和蠕动。 （7）浇口与塑件连接得部位应成R0.5的圆角或0.545的倒角；浇口和流道 连接的部位一般斜度为3045，并以R1R2的圆弧和流道底面相连接。 本次设计采用侧浇口形式。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇 口一半开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝 （也有半圆型的注入口）。这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据素件的形 状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的浇口形式，普遍用于中小型塑件 的多型腔模具，且对于各种塑料的成型适应型较强，这些都是本次设计采用侧浇口 的主要原因；但侧浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等缺陷，且注射压力 损失大，对深型腔塑料排气不便。这次设计的塑件允许存在熔接痕，且型腔不深， 故可采用。 侧浇口的尺寸按经验公式计算如下： b（0.60.9）3=2.4mmA h=nt =1.8mm 浇口剪切速率的校核 浇口的经验公式 =1.15 10 s . 2 4 R q 41_ 在10 10 s之间剪切速率合适 451 3.4 冷料穴 当注射机未注射塑料之前，喷嘴最前端的熔融塑料的温度较低，形成冷料渣， 23 为了集存这部分冷料渣，在进料口的末端的动模板上开设一个洞穴或者在流道的末 端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。 在注射时必须防止冷料渣进入流道或模具型腔内，否则将会堵塞流道和减缓料 流速度，进入模具型腔就会造成塑料制品上的冷把或冷斑。 冷料穴位于主流道正对面的动模板上,或者处于分流道的末端，其作用是收集 熔体前锋的冷料,防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种,一种专门 用于收集、贮存冷料，另外一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的作用。 根据需要，不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型腔 的末端开设冷料穴。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体 流向，冷料穴的长度通常为流道直径d 的1.52倍,如图。有的冷料穴兼有拉料的 作用，在圆管形的冷料穴底部装有一根Z形头的拉料杆，称为钩形拉料杆，这是最 常用的冷料穴形式。同类形的还有倒锥形和圆环糟形的冷料穴。本设计采用常用的 圆管形冷料穴。 图3-4-1 并不是所有注射模都需要开设冷料穴，有时由于塑料性能或工艺控制较好，很 少产生冷料或塑件要求不高时，可不必设置冷料穴。如果初始设计阶段对是否需要 开设冷料穴尚无把握，可流适当空间，以便增设。 本设计开设冷料穴长度为 1.5d=1.56=9mm。 3.5 拉料杆设计 拉料杆的作用是勾着浇注系统冷料，使其随同塑件一起留在动模一侧，其分为 主流道拉料杆和分流道拉料杆，本设计只设计了主流道拉料杆图如下： 图3-5-1 24 材料：T8A 热处理5055HRC d=8mm D=13mm 第四章 模架的确定 根据型腔的布局可看出，型腔分布尺寸问104180，考虑到导柱、导套及连接 螺钉布置应占有的位置和采用推板推