毕业设计（论文）-自行车车座注塑模具设计.doc

齐鲁工业大学2013届本科毕业设计自行车车座注塑成型模具设计 作 者 姓 名 专 业 材控092 指导教师姓名 专业技术职务 副教授 目 录摘 要1 第一章 前言 2 第二章 产品材料的选择及成型工艺2 2.1 产品介绍 22.2 塑件材料简介 32.3 聚碳酸脂塑料制品成型方法 32.4 聚碳酸脂塑料制品的用途 42.5 聚碳酸脂成型条件 42.6 注塑机选择 62.6.1 注射量的确定 62.6.2 锁模力的确定 62.6.3 确定成型设备 7 第三章 注塑模具的结构设计 73.1 塑件的结构工艺性分析 73.2 制品分型面的选择 83.3 型腔数量确定及排布 93.4 浇注系统的设计 9 3.4.1 浇注系统的组成 103.4.2 流道设计 10 3.4.3 浇口设计 133.4.4 浇口的尺寸设计 14 3.5 冷料井的设计 143.6 成型零件和模体设计 153.6.1 型腔的结构设计 163.6.2 型芯的结构设计 163.6.3 成型零部件工作尺寸的计算 163.7 顶出机构设计 193.7.1 顶出机构的确定 193.8 模具的导向机构 193.9 模具温度控制的原则和方式 203.9.1 模具温度控制的原则 203.9.2 模具温度的控制方式 203.9.3 冷却系统设计 213.10 排气系统设计 223.11 支撑柱设计 233.12 标准模架的选择 233.13 注射机有关参数的校核 243.14 模具装配图 24 第四章 总结 25 - 3 -摘 要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本次设计的课题是自行车车座注塑模具设计，由于该产品属于外观件，因此模具的设计制造要求比较严格。模具的设计工作必须基于充分的了解当前的金属加工工艺、钳工制造装配流程、高分子材料基本属性、注塑成型基本工艺、国内外基础钢材以及注塑成型设备的基本性能等。自行车车座的设计尽可能的简化模具结构，采用传统的冷流道两板模，在保证50万模次的使用寿命的基础上选择价格相对小的钢材，以降低制造成本。本次设计重在完整的将模具设计流程一步一步的进行，以及模具设计的规范，通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理。关键词：注塑模具设计 外观件 两板模 ABSTRACT Plastic industry is the fastest in the world one of the industrial categories, and injection mold is one of the types of the fast development, therefore, the injection mold plastic products to understand the production process and improve the quality of products has great significance. This design project is Bicycle seat mould design, because this product belongs to the appearance items, so the mold design and manufacturing demand is strictly. Mould design work must be based on the full understanding of the current metal processing technology, fitter manufacturing assembly process, high polymer material basic attribute, injection molding basic technology, basic steel at home and abroad and injection molding equipment basic performance, etc. Bicycle seat design as far as possible the simplified mould structure, pick two plate mold has a traditional cold runner, in guarantee five hundred thousand mold service life of the time on the basis of the option price relatively small steel, in order to reduce manufacturing cost. Key words: Plasticing mold design; appearance items; 2-plate mold- 1 -齐鲁工业大学2013 届本科毕业设计第1章 前言 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业，工业发达国家称之为“工业之母”。模具成型具有效率高，质量好，节省原材料，降低产品成本等优点。采用模具制造产品零件已成为当今工业的重要工艺手段。模具在机械，电子，轻工，纺织，航空，航天等工业领域里，已成为使用最广泛的工业化生产的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%80%产品零件，组件和部件的加工生产。“模具就是产品质量”，“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所认识和接受。在中国，人们已经认识到模具在制造业中的重要基础地位，认识更新换代的速度，新产品的开发能力，进而决定企业的应变能力和市场竞争能力。目前，模具设计与制造水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一1。 塑料成型工艺与模具设计既是一门实践性很强的学科，又是一门技术正在飞速发展中的学科，塑料具有很多优良的性能和特点，近年来它在各领域得到了越来越广泛的应用。作为塑料制造业的支柱产业塑料模具的设计与制造也得到了空前的发展，特别是作为塑料必备成型工具的塑料注射模具，由于它成型效率高，易成型形状复杂的制品，并可实现自动化生产，得到迅速的发展，在我国其发展速度之快、需求量之大是前所未有的。同时其技术水平也得到了迅速发展和提高，新的设计结构层出不穷，传统的设计理念不断更新，并逐步缩小和发达国家之间的距离。新的形势给我们提出了更高的要求。为顺应这个形势的需要，我们要在科学发展观指导下，将模具工业进一步深化改革，下功夫搞好科技进步与创新,坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来，我过的模具工业必将得到更好的发展。 本设计说明讲述了自行车车座注塑模具设计的基本原理和过程，本设计说明书广泛吸收了成熟的经验和最新参考资料，在编写过程中,孙志平老师提供了资料,给予技术指导，对本设计说明进行了详细的审阅并进行了修改并对本塑料模具的设计进行了全程跟踪性的关怀，在此表示衷心的感谢。 由于本人能力有限,本设计说明中难免会有疏漏和不足之处,敬请斧正。第二章 产品材料的选择及成型工艺2.1产品介绍 1、 产品名称：自行车车座 2、产品用途：自行车供人坐的部位 3、产品结构尺寸：见图2-1,2-2（两BOSS柱孔径为f10） 图2-1 产品3D视图图2-2 产品尺寸图4、产品性能及使用要求： (1)外观为黑色：无其它杂色或斑点，表面平滑无烧焦、缺料、气泡、变形等缺陷。 (2)使用要求：要求做抗拉强度测试。2.2塑件材料简介 根据产品的使用要求和性能要求，选择本色聚碳酸脂(PC)作为注塑材料,同时添加黑色色母2%PC（聚碳酸脂），英文名Polycarbonate, 简称PC，是分子主链中含有O-R-O-CO链节的热塑性树脂，按分子结构中所带酯基不同可分为脂肪族、脂环族、脂肪一芳香族型，是一种具有很高机械、光学、电气和热性能的热塑性工程塑料。透明度较高，冲击韧性好，而且耐蠕变，使用温度范围广，尺寸稳定性好，电绝缘性优良，无毒性。2.3聚碳酸脂塑料制品成型方法 PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥，水分含量应低于0.02，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高，因此可进行冷压，冷拉，冷辊压等冷成型加工。2.4聚碳酸脂塑料制品的用途 聚碳酸酯主要用于生产工业制品，用来代替金属及其它合金，在机械工业上作耐冲击及高强度的零部件。玻璃纤维增强聚碳酸酯具有类似金属的特性，可代替铜，锌，铝等压铸件。制件还可以机械加工，常温冲孔，锯切及焊接和粘合2。 PC的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。2.5聚碳酸脂成型条件 注射成型制品质量的工艺因素主要有模具与设备、制品与嵌件结构、原材料干燥、注射温度、注射速率、注塑压力、成型周期、模具温度、制品后处理等。 （）模具与设备 为尽量减小制品的内应力，应采用移动螺杆式注塑机。喷嘴选用普通敞口延伸式为佳。模具流道应设计为粗而短，弯曲部位宜少，用圆形截面的分流道，并进行研磨。由于C熔料较硬，易损伤模具，型腔和型芯应淬硬。 （）制品与嵌件结构 C制品应避免有尖角，壁厚应均匀。尽量避免金属嵌件，无法避免时，在成型前须将嵌件预热至200，以减少开裂倾向。 （）原材料干燥 虽然常温下C本身吸湿性小，且吸湿后性能变化不大，但 在成型前必须严格控制C的含水量（0.02以下），才能获得合格的制品。这是因为PC在高温下会发生水解，若原材料含水，其制品常会出现银丝、气泡、甚至破裂，强度会显著下降，甚至不能使用，所以成型前必须经过严格的干燥。目前广泛 采用的常压烘箱干燥条件为：110，1024，料层厚度小于20mm。干燥后的原料应尽可能避免与空气接触，因为C能很快地吸附湿气，因此即使C在空气中放置几分钟也有必要再干燥一下。最好的方法是采用真空干燥，该法干燥速度快且干燥程度均匀，但对设备要求高。 （）注射温度 的刚性大，分子间作用力大，使其力学强度较高，玻璃化转变温度也较高，允许使用温度范围很宽（-100130）。较大的分子间作用力和刚性分子链相互缠结不易解除，使分子间相对滑移较为困难，熔融温度也较高，从而使加工温度较高。注射温度对制品质量影响很大，情况不同（如注塑机类型、制品壁厚等），最佳加工温度范围也不同。总的来说，制品宜在较高温度下成型。因为温度较高，塑化较好，熔融粘度低，易充满型腔，而且熔体进入型腔过程中定向作用小，从而使制品内应力小，力学强度较高。在285310成型时分子降解少，力学强度高，制品的颜色和光亮度都比较好。成型温度低于285时，熔体粘度大，流动性太差，常会出现充模不满或制品袭面出现皱纹，表面粗糙而无光泽。温度高于310时，会发生分解使制品颜色加深，表面出现暗条。若高于340就会发生严重分解，出现气泡、黑点及表面色泽暗淡，而且力学性能显著下降，以至变脆而报废。一般控制料筒温度210290，喷嘴温度比料筒温度低510。 （）注射速率 制品成型时注射速率宜慢一些。若注射速率太快，易出现熔体破裂现象，在浇口周围会产生糊斑、制品表面毛糙等缺陷或因排气不良造成制品烧焦。 （）注塑压力 的流变特性接近牛顿型流体，注塑压力对成型工艺及制品性能的影响远不如温度的影响显著。但一般注塑压力还是要求较高（60120Pa），应根据制品情况选取合适的压力。注塑压力太小，难以克服熔体的流动阻力，熔体难以充满型腔；注塑压力过大也不好，因为注射速率随注塑压力增大而增大，在低模温、低注射温度或薄壁件情况下，高压高速注射将使制品的内应力增大。 （）成型周期 成型周期一般包括注射、无压冷却、开合模三个步骤所需时间。注射时间应根据制品壁厚而定，一般在30120之间。注射时间中充模时间是很短的，一般只有510，其余为保压时间，保压的目的一方面是使制品逐渐冷却，另一方面是使熔体不断充满型腔，补充制品收缩的需要，防止制品产生凹痕、空洞等现象。冷却时间主要是根据制品厚度、冷凝速度和模具温度来确定。一般来说，冷却时间应保证脱模时不引起制品变形为原则，通常在30120。 （）模具温度 模具最好有加热装置，使模具温度保持在80120，模温太低会使制品表面不光亮，发雾状，透明性不好，甚至产生波纹，而且由于冷却速度快，制品内应力大，故必要时需加热模具。但模具温度也不宜过高，否则会使制品冷却时间延长，生产效率降低，若冷却不充分则难以脱模，甚至造成制品变形。 （）收缩率 成型收缩率0.40.7%；比重1.21.5 。 （10）制品后处理 C熔融温度高，熔体粘度大，流动性差，冷却速度快，使制品内应力较大。分子链的刚性大使分子取向后又不易松弛，从而使制品中残留的内应力难以自消，必须对其进行后处理以消除内应力。对于形状复杂、带金属嵌件并经机械加工、使用温度极低或很高的制品进行制品后处理更有必要。对制品进行热处理是目前消除或减小内应力的最简单的方法。 具体方法如下：将制品于室温置人烘箱，随炉升温，在100105保温1020min，继续升温到120125，保温30min，然后将制品随炉冷却至60以下取出，热处理介质为空气。 注塑制品一个普遍存在的缺点是有内应力。内应力的存在是制品在储存和使用过程中出现翘曲变形和开裂的重要原因，所以应该使制品结构、模具设计、成型工艺和热处理等方面达到最佳状态以使制品内应力降低到最小程度。 制品内应力尚缺乏简便、快速且能精确定量测定的方法，目前常用偏振光透视、温度骤变试验和溶剂浸渍试验作为测试制品内应力的半定量或定性的试验方法。其中溶剂浸渍法最为简单、方便，具体做法是将制品浸泡于四氯化碳中，未经热处理的制品不到1min就在应力集中的部位（如孔周围、尖角和直角处及壁厚变化大的地方）发生严重开裂，而经过热处理的制品浸泡10min也无变化。这说明采用热处理方法消除制品内应力是很有效的。2.6注塑机选择在模具设计时，必须根据塑件的具体情况，选择合适的注射机的规格，注射机的规格是指决定注射机加工能力和适用范围的一些主要技术参数，在设计塑料注射模时，应根据实际情况对这些技术参数进行校核4。2.6.1注射量的确定 注射量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品3。 确定了一模塑料的总体积V塑件，在选择注射机的注射量V机时可用下列公式计算。 V塑件 0.8V机 式中：V机 注射机最大注射量 V塑件 成型塑件与浇注系统体积总和 通过Pro/Engineer建模分析计算得 塑件体积：V塑件 = 263.9cm3 浇注系统凝料体积的初步估算： 浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的（0.21）倍来估算。由于本次采用的流道简单，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为： V总=2V塑件+ 0.2V塑件=2263.9+0.2263.9=580.8cm3 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积 V总=580.8cm3 依公式V机 = V塑件/0.8则有: V机 = V塑件/0.8580.8/0.8726cm3。2.6.2锁模力的计算 锁模力（又称合模力），是注塑机的重要参数，即注塑机施加于模具的夹紧力。锁模力与注射量一样，在一定程度上反映了机器加工制品的能力的大小，经常用来作为表示机器规格的大小的主要参数。 锁模力锁模力常数制品的投影面积，即PKpS 式中：P 锁模力（T）； S 制品在模板的垂直投影面积（cm2）； Kp 锁模力常数（t/cm2）。常用塑料Kp值：PS (聚苯乙烯 ) 0.32 尼龙 0.640.72 PP（聚丙烯） 0.32 POM（赛钢) 0.640.72 PE（聚乙烯） 0.32 玻璃纤维 0.640.72 ABS 0.300.48 其他工程塑料 0.640.8 在这里我们选用PC的Kp值为0.6，通过Pro/Engineer建模分析计算得本产品的投影面积：S=257.42=514.8 cm2；计算需要的锁模力: P=KpS=0.64514.8=329.5T。2.6.3 确定成型设备 根据以上分析计算，可初步选择注射机型号为海天HTF360。有关技术参数如下：额定注射量/ cm3 1068锁模力/KN 3600最大模具厚度/ mm 710最小模具厚度/ mm 250模板行程/mm 660拉杆空间/mm 710710定位孔直径/mm 100喷嘴球半径/mm 18喷嘴孔径/mm 4 第三章 注塑模具的结构设计3.1 塑件的结构工艺性分析 （1）该塑件结构比较规则，壁厚较为均匀（平均壁厚6mm），有两处BOSS柱。 （2）塑件较大，尺寸均为未注公差，精度不高，可根据GB/T 14485-2008选择本产品精度要求按MT6，产品的表面粗糙度可根据GB/T14234-1993选择Ra0.8/um。 （3）该产品中、小大批生产，可采取一模多腔的结构形式。但是，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔的结构形式。 （4）塑件为曲面分型，在设计模具时要考虑动模和定模的配合及加工的可行性。 综上所述，该塑件制品可以采用注塑成型加工。由于塑件在注射成型的固化冷却过程中会产生收缩，使塑件对型芯产生一个包紧力，塑件脱模困难。为了便于脱模，并防止在脱模时塑件表面与成型零件的侧表面在相对移动时的摩擦而彼此划伤，必须在与脱模方向平行的塑件内外壁都应该设计出合理的足够的脱模斜度，根据塑件制品材料的特性，采用脱模斜度为1。3.2 制品分型面的选择所谓的分型面，就是打开模具取出产品的面。分型面的选择也是模具设计的第一步，它受到产品的形状，外观，壁厚，尺寸精度，模穴数等很多因素的影响3。一般来说分型面的选择都会遵循以下的几个原则： （1）符合产品脱模要求 分型面也就是为了产品能顺利取出模具的。因此，分型面的位置应该选在产品断面尺寸最大的部位，这是一条最基本的原则。 （2）方位的确定 在决定产品在模具里面的方位时，分型面的选择应该尽量防止产品形成侧孔或者侧扣位，应避免采用复杂的模具结构。 （3）分型面的形状 一般的产品，常常采用一个与注塑机开模运动方向垂直的分型面，特殊情况下才采用其它形状的分型面。分型面的形状以方便加工和脱模为原则。像某此弯曲的产品，分型时就得根椐它弯曲的曲率来。 （4）确保产品外观和质量 分型面不要选择在产品光滑的外表面。外观面一般来说是不允许有夹线及其它影响美观的线条出现的；有些有同心度要求的产品，得把有同心度要求的部分全部放到同一侧，这样才能保证其同心度。 (5)有利于脱模 一般的模具的脱模机构都是在动模的，所以选择分型面时应尽可能的使开模后产品留在动模。因此对于有些有可能粘住定模的地方，我们往往会加做定模辅助脱模机构。 (6)考虑侧向开模距离 一般的侧向机械式开模的距离都是比较小的。因此选择分型面时应把抽芯距长的方向选择在前后模开合的方向上，将短的方向做为侧向分型。 (7)锁模力的考虑 模具的侧向锁模力相对来说比较小，所以对于投影面积较大的大型产品，应将投影面积大的方向放在前后模开合模方向上，而将侧投影面积较小的作为侧向分型。 (8)利于排气 当把分型面做为主要排气时，应该把分型面设计在塑料流动的末端，以利于排气。 (9)模具零件易于加工 选择分型面时，应把模具分割成易于加工的零件，减小机加工难度。 (10)R分型 对于很多产品，分型面处有一整圈R角的，这时的分型得考虑到R最佳分型，不能出现尖的一边。 该塑件结构比较规则，外形要求美观，无其它杂色或斑点，表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件外观质量及成型后能顺利取出塑件，选择塑件开口端底面的圆角切线处为该产品的分型线，而且该产品的分型面为单一规则曲面分型，所以分型面要沿曲面的曲率方向伸展一定距离以保证有足够的封胶面，避免出现尖角型封胶面导致封胶不好漏胶现象。本产品分型面封胶面为5mm.如图3-1所示：5mm5mm 图3-1 封胶分型面3.3 型腔数量确定及排布该产品中、小大批生产，可采取一模多腔的结构形式。但是，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔的结构形式，采用对称平衡式排列；这样确保进胶均衡，保证制品的均一和稳定，而且型腔布置与浇口开设部位也非常对称，这样防止了模具承受偏载而产生的溢料现象。排布图如图3-2所示。 图3-2 型腔排布图3.4 浇注系统设计 3.4.1 浇注系统的组成 模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的流动通道，它可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类型。普通流道浇注系统包括主流道、分流道、冷料井和浇口组成。浇注系统设计时应遵循如下原则： 1、结合型腔的排位，应注意以下三点： a. 尽可能采用平衡式布置，以便熔融塑料能平衡地充填各型腔； b. 型腔的布置和浇口的开设部位尽可能使模具在注塑过程中受力均匀； c. 型腔的排列尽可能紧凑，减小模具外形尺寸； 2、热量损失和压力损失要小； a. 选择恰当的流道截面； b. 确定合理的流道尺寸；（在一定范围内，适当采用较大尺寸的流道系统，有助于降低流动阻力。但流道系统上的压力降较小的情况下，优先采用较小的尺寸，一方面可减小流道系统的用料，另一方面缩短冷却时间）； c. 尽量减少弯折，表面粗糙度要低； 3、浇注系统应能捕集温度较低的冷料，防止进入型腔，影响塑件质量； 4、浇注系统能顺利地引导熔融塑料充满型腔各个角落，使型腔内气体顺利排出； 5、防止制品出现缺陷 避免出现充填不足、缩痕、飞边、熔接痕位置不理想、残余应力、翘曲变形、收缩不匀等缺陷； 6、浇口的设置力求获得最好的制品外观质量 浇口的设置应避免在制品外观形成烘印、蛇纹、缩孔等缺陷； 7、浇口应设置在较隐蔽的位置，且方便去除，确保浇口位置不影响外观及与周围零件发生干涉；8、考虑在注塑时是否能自动操作； 9、考虑制品的后续工序，如在加工、装配及管理上的需求，须将多个制品通过流道连成一体。 3.4.2 流道设计一、主流道的设计 定义：主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融塑料进入模具时首先经过它。一般地，要求主流道进口处的位置应尽量与模具中心重合。1设计原则： 热塑性塑料的主流道，一般由浇口套构成，它可分为两类：两板模浇口套和三板模浇口套。参照图3-3无论是哪一种浇口套，为了保证主流道内的凝料可顺利脱出,应满足: D = d + (0.5 1) mm (1) R1= R2 + (1 2) mm (2) 图3-3 喷嘴与浇口套装配关本产品模具设计所用浇口套如图3-4 图3-4 浇口套2.主流道尺寸 （1）主流道的长度：本次设计为了让主流道尽量缩短距离，所以浇口套安装于定模模仁，初取120mm进行设计。 (2) 主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.5 1）mm（4+0.5）mm4.5mm (3) 主流道大端直径：D=d+2 L主tan10.6mm (式中=1.5) (4) 主流道球面半径:SR0=注射机喷嘴球头半径+（1 2）mm（18+1）mm19mm二、分流道的设计 熔融塑料沿分流道流动时，要求它尽快的充满型腔，流动中温度降尽可能小，流动阻力尽可能低。同时，应能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。所以，在流道设计时，应考虑： 1. 流道截面形状的选用 较大的截面面积，有利于减少流道的流动阻力；较小的截面周长，有利于减少熔融塑料的热量散失。我们称周长与截面面积的比值为比表面积(即流道表面积与其体积的比值)，用它来衡量流道的流动效率。即比表面积越小，流动效率越高。表3-1 不同截面形状分流道的流动效率及散热性能名称 圆 形正六边形 U 形 正方形 梯 形 半圆形 矩 形流道截面 图形及尺寸代号 效率 (P=S/L)值通用表达式0.250D 0.217b 0.250d 0.250b 0.250d 0.153dhb/20.167bb/40.100bb/60.071b截面面积S =R2时的P值 0.250D 0.239D 0.228D 0.222D 0.220D 0.216Dhb/20.209Db/40.177Db/60.155D使截面面积S =R 2时应取的尺寸 D = 2 Rb =1.1Dd =0.912Db =0.886Dd =0.879Dd =1.414D hb/21.253Db/41.772Db/62.171D热量损失 最小 小 较小 较大 大 更大 最大 从表3-1中，我们可以看出相同截面面积流道的流动效率和热量损失的排列顺序。圆形截面的优点是：表面积最小，热量不容易散失，阻力也小。缺点是：需同时开设在前、后模上，而且要互相吻合，故制造较困难。U形截面的流动效率低于圆形与正六边形截面，但加工容易，又比圆形和正方形截面流道容易脱模。以上两种截面形状的流道应优先采用，其次，采用梯形截面、U形截面和梯形截面两腰的斜度一般为510。2. 分流道的截面尺寸 分流道的截面尺寸应根据塑件的大小、壁厚、形状与所用塑料的工艺性能、注射速率及分流道的长度等因素来确定。对于我们现在常见(2.03.0)mm壁厚,采用的圆形分流道的直径一般在3.57.0mm之间变动，对于流动性能好的塑料，比如：PE、PA、PP等，当分流道很短时，可小到f2.5mm。对于流动性能差的塑料，比如：HPVC、PC、PMMA等，分流道较长时，直径可f10f13mm。实验证明，对于多数塑料，分流道直径在56mm以下时，对流动影响最大。但在f8.0mm以上时，再增大其直径，对改善流动的影响已经很小了。一般说来，为了减少流道的阻力以及实现正常的保压，要求： a. 在流道不分支时，截面面积不应有很大的突变； b. 流道中的最小横断面面积大于浇口处的最小截面面积。 由于计算得知主流道大端直径约为10.6mm,所以根据PC的流动性我们可以选择本次模具设计的分流道截面形状为圆形，直径为10mm。 8haLQDP= pR43.4.3 浇口设计 浇口是浇注系统的关键部分，浇口的位置、类型及尺寸对胶件质量影响很大。在多数情况下，浇口是整个浇注系统中断面尺寸最小的部分(除主流道型的直接浇口外). 对于圆形流通截面，圆管两端的压力降为P，有以下关系式： 8haLQDP = WH3 式中 a 为熔融塑料的表观粘度 L 圆形通道的长度 Q 熔融塑料单位时间的流量 (cm3/sec) R 圆管半径 对于模具中常见的窄缝形流动通道，经推导有 式中：W 窄缝通道的宽度 H 窄缝通道的深度 从上式可知，当充模速率恒定时，流动中的模具入口处的压力降P与下列因素有关： (1) 通道长度越长，即流道和型腔长度越长，压力损失越大； (2) 压力降和流道及型腔断面尺寸有关。流道断面尺寸越小，压力损失越大。矩形流道深度对压力降的影响比宽度影响大得多。 一般浇口的断面面积与分流道的断面面积之比约为0.030.09，浇口台阶长1.01.5mm左右；断面形状常见为矩形、圆形或半圆形。常见浇口类型有以下种类 （1）直接浇口； （2）侧浇口，又称矩形浇口； （3）点浇口，又称针浇口； （4）潜伏浇口，又称隧道浇口； （5）耳型浇口，又称护耳浇口，翼状浇口。本产品模具设计选择浇口类型时对这些浇口类型的应用范围和优劣进行了比较，决定采用潜伏式浇口。潜伏式浇口和点浇口大致相同，具有点浇口的优点，除此之外还具有以下优点： （1）潜伏式浇口的位置选择范围很广。它即可选在塑件的外表面、侧表面，又可选在端面、背面。不会伤害塑件的外表面； （2）在开模时即可实现自动切断浇口凝料，并提高注射效率，省去后加工工序带来的麻烦，并容易实现自动化生产； （3）潜伏式浇口模具结构简单,模具造价较低,而且只用二板式一次开模即可； （4）潜伏式浇口有专用的铣切工具，给加工带来方便，因此在多型腔的模具中得到越来越广泛的应用。3.4.4浇口的尺寸计算 浇口直径的计算可根据下面经验公式 d=(0.140.20) (2)1/4A 式中：d塑件在浇口处的壁厚（mm） A型腔表面积（mm）（经Pro/Engineer建模查询） d=(0.140.20) (1.52)1/45161.2mm 浇口锥度角度b15浇口道倾斜角度a=30 浇口如下图3-5： 图3-5 潜伏式浇口3.5冷料井的设计(1) 定义及作用： 冷料井是为除去因喷嘴与低温模具接触而在料流前锋产生的冷料进入型腔而设置。它一般设置在主流道的末端，分流道较长时，分流道的末端也应设冷料井。 (2) 设计原则 ： 一般情况下，主流道冷料井圆柱体的直径为612mm，其深度为610mm。对于大型制品，冷料井的尺寸可适当加大。对于分流道冷料井，其长度为(11.5)倍的流道直径。(3) 分类： a.底部带顶杆的冷料井HdHdHdd1d图3-6 底部带顶杆的冷料井DD 由于第一种加工方便，故常采用Z形拉料杆，不宜多个同时使用，否则不易从拉料杆上脱落浇注系统。如需使用多个Z形拉料杆，应确保缺口的朝向一致。但对于在脱模时无法作横向移动的制品，应采用第二种和第三种拉料杆。根据塑料不同的延伸率选用不同深度的倒扣d。若满足：(D-d)/D d1则表示冷料井可强行脱出。其中d1是塑料的延伸率。 b.推板推出的冷料井 c.无拉料杆的冷料井 综上所述本产品模具设计选择分类a中（b）类型的冷料方式，如下图3-7： 图3-7 本塑件冷料井3.6 成型零件和模体设计 成型零件是塑料注射模的核心部位，它由型腔、型芯、成型滑块、螺纹型芯型环、成型顶杆以及其他诸多零件组成。它们是根据塑件的不同结构而形成的相互对应的结构形式。 在设计成型零件时，一般考虑如下问题： (1）保持塑件的整体外观整洁 (2）应使成型零件便于加工 (3）选择适当的加工基准面 (4）相互配合部分应尽量减少配合面 (5）组件应便于装卸 (6）应使成型零件使用方便 (7）应考虑成型零件的长度3.6.1 型腔的结构设计 型腔又叫凹模或阴模，它是构成塑件外部几何形状的零件。由于本产品结构规则简单，型腔采用整体组合的镶拼式结构，型腔由整块材料制成，用螺栓固定在模板上，它的优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后装组模板，这样容易保证整个型腔的同心度要求以及尺寸精度要求，并且便于不成型件进行热处理等6。3.6.2 型芯的结构设计型芯又叫凸模或阳模，是构成塑件内部几何形状的零件。本模具型芯也是采用整体组合的镶拼式结构。3.6.3 成型零部件工作尺寸的计算一、影响塑料制品尺寸精度的因素 1.成型零件的制造公差 成型尺寸的精度应当高于制品相对各尺寸的精度，一般，模具制造误差取塑件尺寸公差的三分之一或四分之一 2.成型收缩率的影响 它包括设计模具选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及成型塑件时由于工艺条件波动、材料批号发生变化而造成塑件收缩率值的波动，前者造成塑件尺寸系统误差，后者造成塑件尺寸的偶然误差7。 3.成型零件的磨损量 由于成型过程中的磨损，型腔尺寸变得越来越大，型芯尺寸变得越来越小，假设型芯周向为均匀磨损，故认为中心距尺寸基本保持不变。 4. 安装配合误差 成型过程中无动作要求的成型零件一般采用过渡配合安装；要求动作的零件，如型芯，要求间隙配合安装，则对制品尺寸带来误差，动模与定模合模时，会产生合模会产生合模位置误差。 综上所述，制品可能产生的最大误差为上述各种误差的综合，即 =z+c+s+j 式中：z 成型零件制造误差 c 型腔使用过程中的总磨损量 s 塑料收缩率波动引起塑件尺寸变化值 j 因配合间隙变化引起塑件尺寸的变化值 各种误差累积后的误差值应小于或等于塑件的尺寸公差即二、成型零件工件尺寸计算 型腔的各部分尺寸一般都是趋于增大尺寸，因此选择公差的1/2，取负偏差，再加上-1/4的磨损余量，而型腔深度则加上-1/6的磨损量，这样型腔的计算尺寸如下： (1)型腔径向尺寸 D=D0(1+S)-3/4+ 式中： D 型腔的最小基本尺寸 D0 塑件的最大基本尺寸（长度D01、宽度D02） S 塑件的平均收缩率 制件的公差 模具制造公差 其中D01279.4mm D02149.7mm S=0.05 型腔的长度为 D1279.4(1+0.05) 340.2+354.50+0.033 型腔的宽度2为 2149.7(1+0.05) 340.2+189.90+0.033 (2)型腔深度尺寸=0(1+S)-2/3+ 式中: 型腔深度的最小基本尺寸 0塑件的最大基本尺寸 其余同型腔尺寸计算公式其中073.5mm 所以型腔深度为 78.5(1+0.05)-2/30.2+0.03378.70+0.033 (3) 型腔壁厚和底板厚度的计算 在塑料注射模的注射过程中,型腔从合模到注射保压过程中将受到高压的冲击力,因此模具型腔应该有足够的强度和刚度,以保证型腔在注射过程中不产生超过规定限度的弹性变形。在确定型腔壁厚和底板厚度时，应分别从强度和刚度两方面来计算。a. 型腔侧壁厚度的计算 按刚度条件计算 S =1.15（ph4E）13 式中：S型腔侧壁厚度，mm H 型腔高度，mm E 型腔材料的弹性模量,Mpa 型腔许用变形量,mm(查表) p型腔内单位平均压力,Mpa 其中p =30 Mpa， E =2.1105Mpa， h =78.7mm,=0.025mm 所以 S = 1.15（3010578.742.110110.025）13 93.65mmb. 型腔腔底厚度计算 按刚度条件计算 H=0.56(pr4E) 13 式中：H 型腔腔底厚度，mm P 型腔内单位平均压力,Mpa r 型腔内半径，mm E 型腔材料的弹性模量,Mpa 型腔许用变形量,mm(查表) 所以 H =0.56(301053542.110110.025)