机械毕业设计（论文）-游戏机插卡器面板的注塑模具设计【全套图纸proe三维】.doc

摘 要本文详细地阐述了插卡器面板注塑模具的整个设计过程。提出了注塑模具设计的一般程序。该零件长度较长，故采用一模一腔结构，为了保证塑件的表面质量，采用三板式点浇口多点进料的冷流道注塑模。设计过程主要使用PRO/E进行塑件的三维造型和塑件分析。流道设计过程中使用了MPA进行塑性流动分析，确定该模具的浇口最佳位置和数量，解决了浇注系统的布局问题。整个模架设计都在PRO/E的外挂模块EMX里完成，在EMX中可以加载标准件，同时可快捷的将3D图转化为2D图，为模具设计节省了大量的时间。提高了设计效率。本文对模具制造和试模过程中可能出现的问题做了详细的分析，并提出了相应的解决方法，并对模具中的主要零件进行了结构设计、分析计算和校核，并给出了模具工作零件的工艺卡。关键词 注塑模；浇注系统； MPA； EMX；PRO/E全套图纸，加153893706ABSTRACT In this paper the process of injection mould design of the card-insert machine panel has been elaborated . Three-plate-type cool-runner system with several pin-points doorway structures of one mould with one cavity are used as the length is too long. Pro/E was used in the design of three-dimensional part. Injection parameter are determined by MPA. EMX are used in mould base design. we can load the standard component, at the same time we can use it turn from the picture of 3D for the picture of 2D, have saved plenty of cost and design time.The article gives detailed analysis to the problems about the manufacturing and testing of the mould and some methods to solve them. And it has some structure design, calculation and power proofs of main spare parts of the mould .The article also includes technology cards working elements.Key words Injection mould； pouring system； MPA； EMX；Pro/E目 录摘 要IABSTRACTII1 塑料制品工艺性及成型工艺条件11.1 插卡器面板三维造型11.2 塑件结构工艺性分析11.2.1 塑件结构分析21.2.2 塑件工艺分析21.3塑件材料性能分析21.3.1塑料基本性能21.3.2 塑料的成型收缩率31.3.3 塑件的流动性41.3.4 注射成型工艺参数确定42 塑件成型工艺与设备42.1 设备选择52.2 注射机校核62.2.1 最大注射量校核62.2.2 注射压力校核62.2.3 锁模力校核62.2.4 安装部分尺寸校核73 注射模具结构设计93.1 EMX简介93.2 注射模具结构分析93.3 制件成型位置及分型面选择103.4 型腔数目确定113.5 流道浇注系统设计113.5.1 主流道设计113.5.2 分流道和浇口设计133.5.3 塑性流动分析153.5.4 冷料穴设计183.5.5 排气系统设计183.6 注射模分型面设计193.7 成型零部件设计193.7.1 成型零件材料选择193.7.2 凹模设计203.7.3 凸模（型芯）设计223.8 结构零件设计233.8.1 侧抽芯机构233.8.2 抽芯力计算233.8.3 斜导柱尺寸计算243.8.4 侧滑块和导滑槽设计253.8.5 楔紧块设计263.8.6 钩料钉设计273.8.7 定距拉杆设计283.8.8导向机构设计283.8.9 推出脱模机构设计294 冷却系统设计324.1 温度控制的作用324.2 冷却系统设计要点334.3 冷却回路形式334.4 冷却系统详细计算344.4.1冷却时间的计算344.4.2 凹模冷却系统计算364.4.3 型芯冷却系统计算374.4.4 水管接头选用385. 试模395.1试模的过程395.2试模时的注射工艺条件395.3试模时部分出现的缺陷、原因和调整方法405.4 试模过程记录426 小结42参考文献44致 谢45附 录46第 47 页 共 46 页1 塑料制品工艺性及成型工艺条件1.1 插卡器面板三维造型插卡器面板三维示意图如图1.1所示：图1.1 插卡器面板由于二维零件图图幅较大，具体图纸在说明书附录中。1.2 塑件结构工艺性分析 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。1.2.1 塑件结构分析塑件为插卡器主体面板，其尺寸为195mm48.5mm16mm,体积约52cm3。配合处有精度要求。塑件上表面要求光洁平整，无缩孔、飞边及毛刺。转角处用圆角R0.5过渡。最大壁厚4mm，最小壁厚3mm，平均壁厚3.5mm。有利于成型，选用注射成型是合理的。1.2.2 塑件工艺分析由于塑料冷却后产生收缩，会紧紧包在成型型芯上，或是由于黏附作用，塑件紧贴在凹模型芯内。为了便于脱模，防止塑料表面在脱模时候划伤擦毛等。在设计时塑料表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。脱模斜度的大小与塑件的性能、塑件的几何形状有关。热塑性塑料在脱模时有较大的弹性，即使使用较小的脱模斜度，也可以顺利脱模。但为了减小脱模阻力，一般在产品没有特殊要求的条件下，应选用1脱模斜度作为标准斜度。确定脱模斜度一般按以下标准：（1）、硬质塑料比软质塑料的脱模斜度大。热固性塑料的脱模斜度应大于热塑性塑料。而热塑性塑料中，有机玻璃的脱模斜度应比聚乙烯的脱模斜度大。（2）、形状复杂或是成型孔较多的塑件取较大的脱模斜度；（3）、形状复杂的部分要比形状简单的部分需要较大的脱模斜度；（4）、塑件高度较大、孔较深，取较小的斜度；（5）、精度要求越高，尺寸越大的制品，脱模斜度应越小；（6）、壁厚增加、内孔包紧型芯力大，取较大的斜度。本设计塑件材料是ABS，查表可得：型芯的脱模斜度为：351，型腔脱模斜度为：40130,具体选用1。1.3塑件材料性能分析1.3.1塑料基本性能本塑料制件采用ABS成型，密度为1.02 1.16g/cm3。它是一种三元共聚物，拥有三种组元的共同性能。使其具有“坚韧，质硬，刚性”的特点。ABS树脂具有较高的的冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好。易成型和机加工的特点。此外，表面还可以镀铬，成为塑料涂金属的一种常用材料。它是一种无定形材料，吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件要求长时间预热干燥。成型时宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗击型树脂，料温宜取更高），料温对物性影响较大、料温过高易分解。（分解温度约为250），对要求精度较高塑件模具温度取50至60，要求光泽和耐热型料取60至80，一般使用柱塞式注塑机料温取180至230螺杆式注塑机时料温取160至220，注射压力取100至140Mpa。使用螺杆式注塑机时料温取160至220，注射压力取70至100Mpa。在设计时候要注意浇注系统的料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，要注意选择浇口位置、形式。顶出力不宜过大。查14附录3常用热塑性塑料主要技术指标，得到ABS的一些物理参数：表1.1 ABS主要技术指标比重（g/cm）：1.021.16比容（cm/ g）：0.860.98吸水性（24小时）%：0.20.4收缩率（%）：0.40.7熔点（）：130160硬度（HB）：9.7抗拉屈服强度（MPa）：50拉伸弹性模量（MPa）：1800弯曲强度（MPa）：801.3.2 塑料的成型收缩率 塑件自模腔中取出冷却至室温后，其尺寸发生缩小的这种性能称之为收缩性。塑件尺寸收缩不仅是树脂本身热胀冷缩的结果，而且还与各成形因素有关。所以准确地说，成形后塑件的收缩应称之为成形收缩。影响收缩的因素主要有：1.塑料品种的影响 2.塑料特性的影响 3.模具结构的影响 4.成形条件的影响 查手册得，计算收缩率为0.4至0.7%，这里取0.6%。本塑件各部分的壁厚均匀，且尺寸不是很大，长宽方向均取0.6%的收缩率。1.3.3 塑件的流动性塑料的流动性是比较塑料成型加工难易的一项指标。与粘度一样，塑料的流动性不仅依赖于成型条件，而且还依赖于聚合物的性质。塑料的流动性一般可从聚合物的相对分子质量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表现粘度以及流动比（流程长度/制品壁厚）等一系列指标进行分析。相对分子量小、分子量分布宽、分子结构规整性差、熔融指数高、螺旋线长度长、表现粘度小、流动比大则流动性好。 影响塑料流动性的因素一般有1.温度 2.压力 3.模具结构 4.塑料品种查手册可以得到ABS流动性较好。1.3.4 注射成型工艺参数确定具体工艺参数如下表：表1.2注射机类型预热和干燥料筒温度（）喷嘴温度（）模具温度（）温度（）时间（h）后段中段前段螺杆式80-954-5150-170165-180180-200170-18050-80注射压力(MPa)成形时间（s）螺杆转速（r/min）后处理高压时间保压时间冷却时间成形周期方法温度（）时间（h）60-1000-515-3015-3040-7030-60红外线灯、烘箱702-42 塑件成型工艺与设备2.1 设备选择利用PRO/E模型分析可以测得塑件体积为52cm3，取其密度为1.05g/ cm3。那么质量m=52cm31.05g/ cm3=78g。塑料制件在分型面上的投影面积为7214mm2。注射模具是安装在注射机上使用的。在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用的注射机有关技术参数有全面了解，才能生产出合格的塑料制件。模具设计时，必须使得在一个注射成型周期里所需的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%内。考虑到本制件的形状为长条形，使用一模一腔，多点进料，并且估算流道里熔体体积为制件体积的30%，所以总体积为521.3=67.6 cm3。由此可得注射机所需体积为67.6/80%=84.5 cm3。根据注射机所要的总体积，查有关资料，预选国产SZ-250/1300型注射机。该注射机的最大理论注射容量可达到250cm3。锁模力可达1300KN。该注射机的主要技术参数如下所示：螺杆直径mm最大理论注射容量cm3250注射压力MPa165锁模力KN1300注射速率g/s134喷嘴孔径mm喷嘴球面半径mm15模板行程mm345最大模具厚度mm380最小模具厚度mm180模具定位孔直径mm 2.2 注射机校核2.2.1 最大注射量校核为了保证正常的注射成型，塑料制品连同流道内的凝料及毛边在内的重量一般不应超过注射机额定最大注射量的80%。注射机额定最大注射量通常是用聚苯乙烯来标定的（其在常温下的密度为1.05g / cm）。由于各种塑料的密度不同，在使用其他塑料时，应按下式对注射机的最大注射量（g）进行换算：G max=G(1/2 ) 2.1式中，G为注射机的最大注射容量（g），1 为所用塑料在常温下的密度（g / cm）；2 为聚苯乙烯在常温下的密度（1.05g / cm）。由于我们取的ABS的密度恰与聚苯乙烯相同，因此，Gmax380%=25080%=200g由此可知，该型号的注射机的一次注射量能满足要求。2.2.2 注射压力校核 注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要。只有在注射机的额定注射压力范围内才能调整出某一制品所需的注射压力，因此，注射机的最大注射压力要大于成型该制品所需的最大注射压力。制品成型时所需的注射压力一般很难确定，它与塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、制品形状的复杂程度以及浇注系统等因素有关。在确定制品成型所需的注射压力时可利用类比法或参考各种塑料的注射成型工艺参数等，一般制品的成型注射压力在70MPa至150MPa的范围内。显然，螺杆注射压力满足要求。2.2.3 锁模力校核高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向方向的很大推力，其大小等于制品与浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应小于注射机的额定锁模力T合，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。型腔内塑料熔体的胀模力T推（N）可按下式计算：查7 113页 5-3T推=Ap平均Ap=Akp02.2其中：T推-型腔内塑料熔体沿注射机轴向推力，N； A-塑料与浇注系统在分型面上的投影面积，mm2; p平均-熔体内塑料熔体的平均压力，Mpa; p-型腔内塑料熔体压力，Mpa; p0 -注射压力，Mpa； k-压力损耗系数，随塑料品种、注射机形式、喷嘴阻力、流道阻力等因素变化，可在0.2到0.4的范围内选取。这里我们取k=0.3，那么T推=Akp0=72140.3100=216.4KN1300KN可见，锁模力符合要求。2.2.4 安装部分尺寸校核为了使注塑模能够顺利地安装在注射机上并生产出合格的产品，在设计模具时必须校核注射机上与模具安装有关的尺寸，因为不同型号和规格的注射机，其安装模具部分的形状和尺寸各不相同。一般情况下设计模具时应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板上的螺孔尺寸等。1、喷嘴尺寸如图，注射机喷嘴头部的球面半径R1应与模具的主流道始端的球面半径R2吻合，以避免高压塑料熔体从缝隙处溢出。一般R2 应比R1大1-2mm，否则主流道内的塑料凝料将无法脱出。本注射机的R1=15mm,而R2=17mm，故属于正确的配合。2、定位圈尺寸 定位圈是使浇口套和注射机喷嘴孔对准定位所用。为了使主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上凸出的定位圈应与注射机固定模板上的定位孔呈松动的间隙配合。定位圈直径D为与注射机定位孔配合直径，应按选用注射机的定位孔直径确定，定位环与注射机定模固定板定位孔相配合，配合精度为H11/h11，以便于装模。定位圈用内六角螺钉固定在定模座上。本注射机的模板定位孔径为mm， 模具定模座上凸出的定位圈直径为mm，因此，它们是间隙配合，符合要求。3、最大、最小模具厚度在模具设计时应使模具的总厚度位于注射机可安装模具的最大模厚与最小模厚之间。同时应校核模具的外形尺寸，使得模具可从注射机的拉杆之间装入。本设计所选用的注射机的最大模厚为380mm,最小模厚为180mm,设计的模具厚度为255mm，满足要求。4、模具的长度与宽度 模具的长度为400mm，宽度280mm，与注射机拉杆间距410mm410mm相适应，使模具安装时可以穿过拉杆空间在动、定模固定板上固定。5、螺孔尺寸注射模具的动模和定模的固定板上的螺孔尺寸应分别与注射机动模板和定模板上的螺孔尺寸相适应。模具在注射机上的安装方法有用螺栓固定和用压板固定两种。当用螺栓直接固定的时候模具固定板与注射机模板上的螺孔要完全吻合；而用压板固定的时候，只要在模具固定板需要安放压板的外侧附近有螺孔就能固紧，因此压板方式有较大的灵活性。对于重量较大的大型模具，采用螺栓直接固定较为安全。本模具属小型模具，但考虑到安装的灵活性，采用的是压板固定方式。6、开模行程的校核 注射机的开模行程应该大于脱模取出塑件所需的开模距离，由于模具为三板模，且有侧抽芯机构，并根据本模具的实际情况，查7 115页 5-9 得 SmaxH1+H2+Hc+a+a+（5-10）2.3 式中 Smax：注射机最大开模行程(mm) H1： 塑件脱模所需顶出的距离(mm) H2： 塑件高度 Hc： 侧向抽芯所需的开模行程(mm) a： 脱料板与定模板的分离距离(mm) a： 脱料板与定模型板的分离距离(mm)根据产品结构知道H2=16mm， 经过分析开模顺序后，设定H1=56，a=30，a=10，初步估计Hc为20mm，因此： Smax=345H1+H2 +Hc +a+a+（510）=56+16+20+30+10+（510）=142 (mm)所以满足要求。7、顶出装置的校核 该型号注塑机采用中心顶出杆机械顶出顶出孔为35mm，模具采用中心孔顶出，中心孔的直径为55mm3 注射模具结构设计3.1 EMX简介本设计结构和模架设计是利用模架设计专家系统设计的。EMX（Expert Moldbase Extension）是PRO/E系统中的一个外挂模块，专门用来建立各种标准模架及模具标准件和滑块、斜销等附件，能够建立冷却水管，能够自动产生模具工程图和明细表，还可以模拟模具开模过程进行动态仿真和干涉检查，并可将仿真结果输出成视频文件，是个功能非常强大且使用非常方便的模具设计工具。型腔和型芯设计可以在EMX里设计，也可以事先在PRO/E的制造模块里完成。本设计全部都在EMX里完成。由于事先确定了该模具是使用多点浇口进料的三板式模具，所以选择三板的标准模架。在模架调入之后可以根据需要添加、删除各种模具零件。也可以修改现成的标准件使之满足自身设计。完全的参数化设计，使用非常方便。本套模具设计都是在EMX系统中完成的。3.2 注射模具结构分析该塑料制件的长为195mm,宽为48.5mm。根据制件的结构特性和外观，并且考虑成型工艺要求，使用一模一腔多点浇口进料的三板式冷流道注射模具比较合适。这类模具在开启时，不仅动定模在分型面处进行分离（取出制件），而且定模部分也出现了一次分离，以达到取出流道中废料的目的。这种模具的一大特点是使用点浇口成型，浇注系统能和塑件自动分离，多用于多腔成型或者中型塑件。和两板式模具相比，这种模具除动模和定模之外多了一个脱料板。浇注系统常在定模板和脱料板之间，而塑件则在定模板部分和动模固定板之间。型腔开设在定模板部分，而浇口也是开设在定模板部分，有时候流道和浇口用镶拼方式开在浮动部分，而本模具采用整体式机构。三部分打开和合模顺序由定距分型机构完成。3.3 制件成型位置及分型面选择由塑料制品的分析得：脱模时，由于塑料的冷却而产生收缩阻力，使制品滞留在动模一侧，因此应以分型面为界将凹模部分置于定模部分，将凸模部分置与动模部分。在注塑过程中，打开模具用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直，分型面大多是平面，也有倾斜面、曲面或台阶面。分型面是决定模具机构形式的重要因素，分型面选择的是否合适对塑件质量、模具制造与使用性能都有很大影响，它决定了模具的机构类型，是模具设计中的一个重要环节。 模具设计时应根据制品的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出方式、排气方式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。在选择分型面时一般应遵循以下原则：1、 符合塑件脱模。为使塑件能从模具内取出，分型面的位置应设在塑件断面尺寸最大的部位。这是一条最根本的原则。2、 合理确定分型面的数目及形状。通常只采用一个与注射机开模运动方向相垂直的分型面，特殊情况下才采用一个以上的分型面或其他形状的分型面。确定分型面形状时应以模具制造及脱模方便为原则。3、 型腔方位的确定。在决定型腔（塑件）在模具内的方位时，分型面的选择应尽量防止形成侧孔或侧凹，以避免采用较复杂的模具结构。4、 确保塑件质量。分型面不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响外观质量，将塑件有同轴度要求的部分全部放到分型面的同一侧，以确保塑件的同轴度，要考虑减小脱模斜度造成塑件大小端的尺寸差异要求等。5、 有利于塑件的脱模。由于模具脱模机构通常设置在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。6、 考虑侧向抽拔距，一般机械式分型抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此，选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合方向上，而将短抽拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。7、 锁紧模具的要求。侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积较小的方向作为侧向分型面。8、 有利于排气。当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设计在塑件熔体的流动末端，以利于排气。9、模具零件易加工，选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工的困难。3.4 型腔数目确定 最经济模腔数的确定实质上是注塑件生产成本的经济核算。由于本塑件的外形比较复杂，若采用一模两件，生产效率虽然较高，但塑料的流程会较大，模具制造的成本相对教高；而采用一模一件的话，模具制造成本不高，能够适应生产的需要，点浇口上端进料，料流比较顺畅，流程较短，生产出来的产品质量较好，且塑件脱模后不需要去除浇口。3.5 流道浇注系统设计 浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流经的一段路程的总称。浇注系统是由主流道、分流道、进料口、冷料穴等组成。其作用是使来自喷嘴的熔体平稳而顺利的充模、压实和保压。 在设计模具浇注系统时，首先考虑使得塑料熔体迅速填充型腔，减少压力与热量损失。其次，应从经济上考虑，尽量减少由于流道产生的废料比例。最后，应容易修除制品上的浇口痕迹。 对浇注系统进行总体设计时，一般应遵守如下基本原则：1、了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性；2、采用尽量短的流程，以减小热量与压力损失；3、浇注系统设计应有利于良好的排气；4、防止型芯变形和嵌件位移；5、便于修整浇口以保证塑件外观质量；6、浇注系统应结合型腔布局同时考虑；7、流动距离比和流动面积比的校核。3.5.1 主流道设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于塑料熔体按序顺利地向前流动。开模时主流道凝料又能顺利的拔出。主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，甚至塑件的内在质量。主流道设计时，其设计要点如下：1、一般主流道设计成圆锥形，锥度为28 48。以便凝料从流道内取出。查资料可得，ABS的流动性中等，取3合适。内壁表面粗糙度取Ra=0.4m。2、为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道与喷嘴接触处紧密对接，主流道对接处制成球形凹坑，其半径R2=R1+（12）mm，其小端直径d2=d1+(0.51)mm。凹坑深h取35mm。具体结构如图所示： 图3.1 浇口套与注射机喷嘴关系1定模板 2.浇口套 3.注射机喷嘴 由于所选注塑机的喷嘴孔径为4mm，具体选d1=4mm。球半径为12mm，那么，d2=d1+(0.51)mm=4+1=5mm。R1=12mm, 那么，R2=R1+（12）mm=12+2=14mm。凹坑h=4mm。3、 为减少料流转向时的阻力，主流道大端与分流道连接处呈圆角过渡，其圆角半径取13mm。我们这里取r=3mm。4、在保证塑料良好成型条件的前提下，主流道长度尽量取小值，否则，会增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多影响成型。通常主流道长度由模板厚度决定，一般取L60mm。5、 由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套，便于钢材的加工和热处理。通常将主流道衬套在淬火后嵌入模具，这样在损坏时便于更换或修磨。材料选择T8A，热处理后硬度为HRC 50-55，浇口套与定模座之间的配合采用H7/m6，与脱料板配合为H7/f6。为了使主流道与喷嘴和料筒对中，将定位环与主流道设计成整体结构，定位环与注射机定模固定板定位孔相配合，配合精度为H11/h11 3.5.2 分流道和浇口设计（一）、分流道和浇口的数量及位置在多型腔或单型腔多浇口时应设置分流道。分流道是指主流道末端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的过渡段，因此要求所设计的分流道应满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。浇口是连接分流道与型腔的通道。浇口的数量及位置布置极大地影响制品的成型周期和质量。确定浇口数量及位置布置的一般原则如下：（1） 考虑熔融树脂的填充性。一般浇口设于制品的中央部分或中心线附近，并且应尽量设置在制品的厚壁部分。（2）浇口不应设在影响制品外观的部位，避免影响制品的商品价值。（3）浇口应设在便于进行浇口修整的部位。（4）浇口应设在不易产生熔接痕、气体容易排除的部位。（5）因浇口部分易残留应力而变脆，所以浇口应避免设置在受外力的部位及要求强度的部位。（6）应尽量减少因浇口数量或浇口位置造成的制品变形。注塑成型时由于浇口的数量或者浇口的位置的不同，造成熔融树脂的流动取向不同及制品内残留应力状态不同，应尽量避免。（二）、分流道的设计分流道设计时，应尽量考虑减小在流道内的压力损失和尽量避免熔体温度降低，同时还要考虑减小流道容积。常用的流道截面有圆行、梯形、U形和六角形等。一般用流道的截面积与周长的比来表示流道的效率，比值越大则流道的效率高。虽然圆形和正方形的效率最高，但是他们的凝料不容易顶出，所以一般采用梯形流道，我们这里采用的也是梯形流道。根据经验，取梯形流道的深度为梯形截面上端宽度的2/3-3/4，脱模斜度取58-108。查表得ABS材料的分流道直径为4.8-9.5mm。下面用经验公式做更精确确定。第一级分流道熔体体积流量 qv1 =V/t=52/1.61=32.2(cm3 /s )取剪切速率=5102s-1 ，查-Q-Rn的关系曲线得分流道的当量半径Rn1 =5mm。查得分流道断面形状公式：h=2 w /33.1x=3 w /43.2Rn2=(w+x)h/2 3.3则w=6mm, h=4mm,x=4.5mm 其形状如下图（图3.2）所示：图3.2 分流道断面形状（三）、浇口的设计 1、浇口的选择 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两种。浇口的作用可以概括为，非限制性浇口起着引料、进料的作用；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，提高减切速率，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。常用的浇口类型及特点： 直接浇口，又称非限制性浇口，在单型腔模中，塑料熔体直接流入型腔， 因而压力损失很小，进料速度快，成型比较容易，对各种塑料都能运用。它的传递压力好，得压补缩作用强，模具结构简单紧凑，制造方便。但去除浇口困难，浇口痕迹明显，浇口附近热量集中冷凝较迟，易产生较大内应力，也易产生缩孔或表面凹陷。 侧浇口，又称边缘浇口，其特点是浇口截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精密加工，浇口位置选择比较灵活，以便改善充模状况，不必从注射机上卸模就能进行修正，去除浇口方便，痕迹小。 扇形浇口，是逐渐展开的浇口，是侧浇口的变异形式，常用来成型宽度较大的板状塑件。塑料熔体在宽度方向得到均匀分配，可降低塑件内应力，减小其翘曲变形，型腔排气良好，避免包围空气。但是浇口切除比较困难，痕迹明显。 点浇口，又称针点式浇口、橄榄形浇口或菱形浇口，其尺寸很小。这类浇口由于前后两端存在较大的压力差，能有效地增大塑料熔体的减切速率并产生较大的减切热，从而导致熔体的表观粘度下降，流动性增加，利于填充，因而对于薄壁塑件以及表观粘度随减切速率变化而敏感改变的塑料成型有利，但不利于成型流动性差及热敏性塑料，也不利于成型平薄易变形及形状复杂的塑件。并且去除浇口后残留的痕迹小，易取得浇口系统的平衡，也有利于自动化操作，但压力损失大，收缩大，塑件易变形，同时在定模部分需加一个分型面，以便浇口凝料脱模。 潜伏浇口，又称减切浇口，由点浇口演变而来。其分流道位于分型面上，而浇口本身设在模具内的隐蔽处，塑料熔体通过型腔侧面斜向注入型腔，因而塑件外表不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量及美观效果。 护耳浇口，又称分接式浇口或调整式浇口。可以防止浇口直接对型腔注 料时产生的喷射现象，是一种典型的冲击型浇口。它可减小浇口附近的内应力，防止型腔压力过大，但缺点是浇口去除比较困难，痕迹大。纵上所述，并根据产品结构，本塑料注射模采用点浇口。3.5.3 塑性流动分析考虑到塑件的成型面积较大，故使用多点浇口进料。但是如何确定进浇点比较困难。在这里，我们使用了Moldflow中的Part Adviser确定最佳的浇口位置。Part Adviser的功能十分强大。 它提供注塑成型过程中的模拟分析功能。可提供如下分析：1.产品结构是否合理2.怎样选择合适的注塑材料。3.怎样确定合理的浇口位置。4.浇口位置自动优化。5.预测熔接痕位置。6.模具型腔否充满。7.最终质量如何。8.怎样选择合适的注塑机9.缩痕分析。10.成本顾问。首先用PRO/E打开塑件，然后点击“应用程序”，打开塑性顾问。此时，系统要求点选一个注塑位置。我们单击鼠标中键不选择。系统马上就进入MPA分析对话框。如下图所示图3.3 MPA分析对话框首先我们按照前面所确定的成型材料及成型工艺参数，将其输入成型工艺对话框。在“adviser”下拉列表框中选择“Molding Parameter”项。然后在弹出的“Select Material”菜单中选择成型材料，再在“Processing Condition”菜单中输入前面已经确定的成型工艺参数。单击“确定”，回到系统界面。再一次单击“adviser”，选择下拉菜单的“Analysis selection”项，可以看到在可分析选项中只有“Gate Location Analysis”可以进行操作。选择这个选项后，单击对话框下方的“Start”即开始进行浇口位置分析。经过一段时间的分析后，屏幕上即出现最佳浇口位置图，如下图所示：（蓝色区域为最佳位置）图3.4 最佳浇口区域但是，这只是给出一个浇口范围，并没有确定浇口数量和具体的浇口位置。所以，我们继续进行下面的分析。单击浇口图标或者在“adviser”下拉菜单中选择“Pick Injection Location”选项，手动设置若干进浇点,进行如下的测试，发现测试的结果达到预期效果如下图所示：图3.5 4浇口布置图及充填质量确定点浇口的数量和位置后，下面来确定点浇口的形式和尺寸。点浇口的结构形式如下图所示：图3.6 点浇口（塑料模具手册216页）点浇口的熔体体积流量为32.2cm3 /s ，取点浇口处的剪切速率=1105s-1 ；查-Q-Rn的关系曲线得点浇口直径d=2Rn4 =21=2mm。本套模具最后确定的浇注系统如下图所示：图3.7 浇注系统图3.5.4 冷料穴设计 冷料穴一般设置在主流道末端，即主流道正对面的动模板上或处于分流道的末端。它的作用是用来储存注射间歇期间 ，喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料。在注射时，如果它们进入流道，将堵塞流道并减缓料流速度；进入型腔，将在塑料件上出现冷疤或冷斑。影响塑料件质量。同时在开模时，冷料井又起到将主流道的凝料从浇口套中拉出的作用。冷料穴的直径应大于主流道大端直径，其长度约为主流道的大端直径，这样有利于物料流动。但在三板式模具上一般不设计主流道冷料穴，只在分流道上设计冷料穴，其长度约5-8mm。3.5.5 排气系统设计 排气系统的作用是在注射过程中，将型腔中的气体有序而顺利的排出，以免塑料件产生气泡，疏松等缺陷。注射系统过程中需要排出的气体主要有以下几种： 1、浇注系统中原有的自然空气；2、塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸气；3、塑料熔体在受热或凝固时分解产生的低分子挥发气体；4、塑料熔体中某些添加剂的挥发和化学反应所生成的气体。在高速成型过程中，高温塑料熔体将这些气体驱赶并压缩到死角，形成多个高温高压气室。这些高压气室的反压作用，阻止熔料的正常快速冲模，而高温也可能引起塑料件的局部炭化，烧焦。同时，这些高温高压的气室也会渗入塑料熔体内部,造成填充不足，产生气孔、空洞、组织疏松等影响塑件强度的缺陷。 因此，及时有序的将气体排出是十分必要的。注射模成型时的排气通常以以下四种方式进行： 利用配合间隙排气，通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.03-0.05mm。以不超过ABS溢料间隙为宜。 在分型面上开设排气槽排气，对于大中型塑件的模具，需排除的气体量多，通常都应开设排气槽。排气槽通常开设在分型面上凹模一边。排气槽的位置以处于熔体流动末端为好，排气槽的尺寸以气体能顺利地排出而不溢料为原则。 利用排气塞排气，如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔深出镶排气塞。 强制性排气，在气体滞留区设置排气杆或利用真空泵抽气，这种做法很有效，只是会在塑件上留有杆件等痕迹，因此排气杆应设置在塑件内侧。根据本制品的特点，制定排气系统。由于本模具顶杆、顶管、活动型芯和镶嵌的结构比较多，所以可以利用分型面之间的间隙、顶杆和顶杆孔等之间的间隙排气。3.6 注射模分型面设计 模具上用于取出塑料件和（或）浇注系统凝料的可分离接触表面称分型面。分型面的种类有：1.平面分型面 2.曲面分型面 3.阶梯分型面 4.斜面分型面 5.瓣合分型面 6.双分型面。一副模具可以有多个分型面，常见的单分型面只有一个与开模运动方向垂直的分型面。有时候为了取出浇注系统凝料，需要增加一个与开模方向垂直的辅助分型面，有时候为了实现侧向抽芯，也要另外增加辅助分型面，对于有侧凹或侧孔的制品，则可采用平行于开模方向的瓣合式分型面，开模时，先使动模与定模分开，然后再分开瓣合模。 分型面选择是否合理对于塑料件的质量、模具制造与使用性能都有很大的影响，它决定模具的结构类型，是模具设计的重要环节。分型面设计是有原则可循的： 1、分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构，尽可能使塑件留在动模。 2、分型面尽可能选择在不影响外观的部位，并使产生的溢料易于消除和修整。 3、分型面的选择应保证塑件精度。 4、分型面选择应有利于排气。 5、分型面选择应便于模具零件加工。 6、分型面的选择应考虑注射机的技术规格。本模具分型面具体见模具装配图。3.7 成型零部件设计 成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。3.7.1 成型零件材料选择 各种模具用钢并不可能具备所有应该具备的条件，依模具的使用情况不同而合理的选择钢材，这是重要的。作为塑料模具的使用情况，有种种的不同条件，模具用钢大致应满足如下的要求： 1.机械加工性能优良； 2.抛光性能优良； 3.有良好的表面腐蚀加工性； 4.既要耐磨损，而且又有韧性； 5.淬火性能好，变形小； 6.电火花加工性能好； 7.有耐腐蚀性 ；8.焊接性好。 在选择模具钢材时，要依以下条件而逐次考虑之，最后作出结论。1.塑件的生产批量； 2.塑件的尺寸精度； 3.制件的复杂程度；4.制件体积大小； 5.制件外观要求。综合考虑各种因素，我们选择CrWMn。该钢材常用于塑料制件批量较大、型腔复杂的中型或大型塑料模具；它热处理前的性质较软，切削性能良好，热处理时变形小，可以在淬火后不再磨削加工。将其用于制造关键的成型部件。3.7.2 凹模设计凹模是成型塑件外表面的零部件，其结构类型有整体式和组合式。本塑料件的体积庞大，若采用整体式虽然结构简单、牢固、不容易变形，塑件无拼缝痕迹，但将造成加工困难，浪费材料，更换不便，增加成本等一系列问题。所以采用组合式。这样可以改善加工工艺性，减少热变形，节省优质钢材。将四壁加工，热处理、研磨抛光后压入模套。为使内壁接缝紧密，其连接处外侧留有0.4mm的间隙。四角半径取20mm。模套转角半径小于20mm。取18mm。配合H7/m6，公差IT8级。具体结构参照装配图。（一）凹模的型腔尺寸计算1、型腔径向尺寸计算：查3表3.4-11设计计算式可知： Lm= Ls（1+Scp）3/4+z 3.4 =196（1+0.6%）3/4*0.25+0.008 =196.89+0.008(mm) 式中：Lm:型腔的径向尺寸，mm Ls：塑件外形的基本尺寸，mm Scp：塑件平均收缩率，由前述可知Smax=0.6%: 塑料件尺寸公差，由产品图可知此为0.25z：模具成型零件的制造公差，对于中小塑件，有z=/3，所以z=0.008由产品图可知，塑件未标注公差参照SJ 1372-95 4级精度，则查表3.4-5得到与塑料制品的尺寸公差（查表3.4-3）相对应的模具成型零件精度等级为GB/T 1800-1998 IT9级精度（查表3.4-3得到模具成型零件的制造公差m）。同理，其它类似尺寸可由上述方法计算，其计算过程省略。2、型腔深度尺寸计算， 查3表3.4-11设计计算式可知：Hm= h（1+Smin）m+m 3.5 =16（1+0.4%）0.062+0.062 =16.002+0.062(mm)同理，其它类似尺寸可由上述方法计算，其计算过程省略。 （二）凹模侧壁厚度的计算 1、刚度条件计算我们可以对型腔压力的进行估算，型腔内塑料熔体的压力p(MPa)： p = k p0 3.6式中，k为压力损耗系数，可在0.20.4的范围内选取；p0 为注射压力（MPa）；取k=0.4，注射机使用的注射压力为100MPa;则p = 0.4 100 = 40 (MPa)本模具采用镶嵌式矩形凹模型腔，故其长边侧壁厚度按3式（3.4-30）计算： S= (Cph4)/(E) (1/3) 3.7式中，C = 3l4/(2l4+96h4) 3.8p:为型腔压力，前面已估算的p= 40 MPa; E:为钢材的弹性模量，E=2.1105MPa; :为塑料的允许变形量，查3 表3.4-15，取ABS的允许变形量为0.05mm; l:为型腔内长度，按表3.4-11中公式计算得l=196.89+0.008 (mm)；h:为型腔深度，由前面计算得h=16.002+0.062（mm）；：因b/l0.6，故=0.7。则： C = 3196.894/ (2196.894+9616.0024) 2.136所以 S = (2.13640 16.0024) / ( 0.72.11050.05) (1/3) 16.