毕业设计（论文）-梳子注塑模具设计（全套图纸）.pdf

艺术与信息工程学院艺术与信息工程学院 毕业设计方案毕业设计方案 题目：塑料梳子模具设计 子题： 专 业： 机械工程及自动化指导教师： 学生姓名： 班级- 学号： 2014 年 12 月 19 日 1. 绪 论 模具工艺是工业生产的基础工艺装备，被称为工业之母。模具是大批量生产各种 机电与家电产品零件必备的基础工艺装备，是进行少无切削加工的主要工具。75% 的粗加工零件和精加工零件都是由模具工艺成型的，绝大部分塑料制品也由模具 成型。模具工艺涉及机械、电子、汽车、化工、冶金、建材、轻工业等各个行业， 有十分广泛的应用范围。自 80 年代以来，我国模具工业也迅速发展，在未来的模 具市场中，塑料模在模具总量中的比例将逐步提高。模具技术水平的高低，将直 接影响产品质量、成本、产量、新产品的投产和老产品更新换代的周期，以及企 业产品结构调整速度与市场竞争力。因此，模具技术水平是衡量一个国家制造技 术水平的主要标志，模具工业的发展是国家制造业发展的前提，是国民经济的基 础工业。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1 国外塑料模具的发展状况 国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占 30%-40%。国外模具日 趋专业化、标准化程度高、设计和工艺技术先进，如模具 CAD/CAM 技术采用普遍， 加工设备数控化率高等，模具生产效率高、周期短。工艺装备水平 CAE 技术在欧 美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用 CAE 分析软件，模拟塑料的冲模过程，分 析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。CAE 技术在模具设计中的作用越来 越大。一些寿命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料来说，国内的材料很难 达到大型、精密模具所需要的性能要求、CAE CAD CAM.CAPP 等软件很多都是国外 的。拿塑封模具来说，国外一次可以加工出上百个型腔的模具，还有热流道技术、 气辅成型这些工艺应用都很普遍。德国的模具很多采用热流道技术，使用热流道 技术，产品的质量好，成型周期短，精度高。 美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在 80 年代前期，美国塑 料产量就已达 2000 万吨之多，1986 年增至 2310 万吨，占全球总产量 8100 吨的 28.5， 此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势。 德国是世界最大的塑料(原料) 生产国之一，上世纪 90 年代初，德国塑料产量就为 990 多万吨，2000 年增加至 1550 万吨，超过日本成为世界第 2 大塑料生产国，德国 2001 年的国内塑料消费量 为 1280 万吨，其中聚乙烯 265 万吨，聚丙烯 155 万吨氯乙烯 152 万吨。日本在 很长一段时期内都是仅次于美国的世界第 2 大塑料生产国。日本的塑料产量曾经 连续多年增长，年产量在 70 年代中期就已达 500 多万吨，1991 年达约 1300 万吨， 1992 年和 1993 年因受经济下滑的影响，产量略有减少。从 1994 年起产量再度增 长，1997 年产量达到 1521 万吨，首次超过 1500 万吨。但这种增势在 1998 年受到 遏制，产量大幅度减少。到 2002 年日本塑料(原料)的产量减至 1361 万吨。此时 中国增为 1366 万吨，日本退居第 4 位。韩国塑料产量增长十分迅速，1986 年超过 200 万吨，2001 年达 1200 万吨，跻身于世界 5 大塑料生产国之列。韩国塑料原料 产品中以聚乙烯居首，聚丙烯以 238 万吨排在第 2 位。 1.2 我国塑料模具的发展状况 我国的塑料模具工业从起步到现在历经半个多世纪，有了很大的发展，模具 水平也有了较大程度的提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注 射模具、 6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模 具；在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具 及塑封模具。如我国制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的齿轮塑件的尺寸 精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿 轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。 在成型工艺方面，高效多色注射模、多材质塑料成型模、镶件互换结构和抽 芯脱模机构的创新设计方面也取得较大的进展。气体辅助注射成型技术的使用更 趋成熟，如青岛海信模具有限公司等厂家成功地在 2934 英寸电视机外壳以及一 些厚壁零件的模具上运用气辅技术。热流道模具也开始推广， 一般采用内热式或 外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置， 少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的 采用率达不到 10%，与国外的 5080%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用 电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统。这些系统和软件的引 进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支 持 CAE 技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经 济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来，我国自主开发的 塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应 国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。 1.3 注射模具的发展趋势 塑料制品在日常生活中有着广泛的利用，模具技术已经成为衡量一个国家产 品制造水平的重要标志之一。模具市场的总体趋热是平稳向上的，近年来，人们 对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了 更加广阔的市场，塑料制品的发展，必然要求塑料模具随之发展。因此，塑料模 具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业 的不断发展，对塑料模具提出的要求也越来越高。由于近年来在进口模具中精密、 大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发， 此类模具在市场上的份额也将逐步增大。同时，建筑业的迅猛发展，使各种异型 材挤出模具、PVC 塑料管材管接头模具成为模具市场中新的经济增长点，高速公路 的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高的要求，以塑代金属使塑料模具在汽车、 家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等主要领域快速发展运作起来。 但从整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面 都有了很大进步，但结合国民经济发展的需求，与世界先进水平相比，差距仍很 大，一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。 1.4 模具的分类和占有量 模具主要类型有：冲锻摸、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、橡胶模、陶 瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依 靠三维的模具形腔是材料成型。 1.4.1 塑料模概述 塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且有继续上升的 趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑 料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 1.4.2 锻模概述 锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同， 锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机 用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。 按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑 性模具等。 1.4.3 冲模概述 冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的 50以 上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，弯曲模，卷边模，切口模， 切边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合 工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 1.4.4 压铸模概述 压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型， 在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的 6。 1.4.5 粉末冶金模概述 粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压 模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造 （凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复 杂程度显而易见。 1.5 注射模具概述 注射成型的原理是将颗粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过 加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流 速通过喷嘴注入磨具型腔，经过一定时间的保压。冷却定型后可保持模具型腔所 赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。 1.5.1 注射模具设计的特点 塑料注射模可成型各种形状的塑料制品，具有成型周期短，能一次成型外形复杂、 尺寸精密、带有嵌件的塑料制品，且生产效率高，易于实现自动化生产的特点， 是热塑性塑料制品的一种主要成型方式。但由于注射成型的设备及模具制造费用 较高，所以不适于单件及小批量塑料制品的生产。 注塑件的生产中，通常以最终塑料制品的质量来评价模具的设计和制造质量。注 塑件的质量包括表观质量和内在质量。表观质量通常以塑件的形状和尺寸精度来 衡量，其主要包括注塑件的表面粗糙度和表观缺陷状况（凹陷、气孔、无光泽、 发白、银文、剥层、暗斑纹、烧焦、翘曲、溢料飞边及可见融合度缝）。内在质 量即性质质量，包括熔合缝强度、残余应力、取向、密度、收缩等。 1.5.2 注射模具的组成 注射模的结构由注射机的形式、制品的复杂程度以及模具内的型腔数目所决定的。 无论简单还是复杂，注射模均由定模和动模两大部分组成。 根据模具中各零件所起的作用，又可细分为以下几部分： （1）成型零部件 成型零件是构成模具型腔并直接与塑料熔体相接触并成型制品的模具零件和部 件。通常包括凸模、凹模、型芯、镶件、成型杆等零部件。在模具的动、定模部 分合模后成型零部件构成了模具的型腔，从而决定了塑件的内、外轮廓尺寸。 （2）浇注系统 由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统，通常由主流道、分流道、浇 口和冷料穴组成。 （3）导向与定位机构 确保动模和定模闭合时能够准确导向和定位对中。对于深腔注射模需要在主分型 面上设有锥面定位装置；此外，为保证脱模机构的运动与定位，在推板与动模板 之间也需设置导向机构。 （4）脱模机构 脱模机构是指开模过程的后期将制品从模具中脱出的机构。一般有三种方式：顶 出机构、浇注系统脱出机构以及侧抽芯机构。 （5）侧向分型抽芯机构 主要指带有侧凹或侧孔的制品在脱出模具之前，必须先进行侧向分型将型芯侧向 抽出。包括斜导柱、滑块、楔紧块、滑块定位装置、侧抽芯和抽芯液压缸等。 （6）温度调节系统 为满足注射成型工艺对模具温度的要求，模具应设有冷却或加热的温度调节系统。 其中，冷却系统主要采用循环水冷却方式；加热系统主要采取通入热水、蒸汽、 热油和置入加热元件等，有些注射模须配备模温自动调节装置。 （7）排气系统 在注射成型过程中需要将型腔内原有的空气和塑料熔体中逸出的气体排出，因此， 须在模具分型面上开设排气槽。型腔内排气量不大时，直接利用分型面之间的间 隙自然排气，或者利用模具的推杆与配合孔之间的活动间隙排气；而对于一些大 型注射模，则应该预先设置排气槽。 1.5.3 注射模具的分类 注射模具的分类方法有很多，按照所用注射剂的类型可分为卧式（或立式）注射 机用注射模和直角式注射机用注射模；按照模具型腔数目可分为单型腔和多型腔 注射模；但是，从模具设计角度来看，依据模具的总体结构特征分类较为合适。 通常被分为以下七类： （1）单分型面注射模 单分型面注射模具又称为两板式模具，它是注射模中最简单最常见的一种结构形 式，占全部注射模的 70%左右。 （2）双分型面注射模 双分型面注射模又称为三板式注射模，与单分型面注射模相比，只是在动模与定 模之间增加了一个可移动的浇口板（又称中间板），塑件和浇注系统凝料分别从 两个不同的分型面取出。 这种模具结构复杂，只适用于采用点浇口的单型腔或多型腔注射模。 （3）带活动镶件的注射模 根据某些塑件的特殊要求，需在模具上设置活动的型芯，螺纹型芯等镶件。 （4）带有侧向抽芯的注射模 当塑件带有侧孔或者侧凹时，成型零件必须要做成可侧向移动的，否则，塑件无 法脱模。那么，带动型芯侧向移动的整个机构称为侧向抽芯机构。 （5）自动脱螺纹的注射模 对带有内螺纹或外螺纹的塑件，当要求自动脱螺纹时，可在模具中设置能够转动 的螺纹型芯或型环，利用注射机的往复运动或旋转运动，或设置专门的驱动和传 动机构，带动螺纹型芯或型环转动，从而使塑件脱出。 （6）推出机构设在定模一侧的注射模 在一般情况下，注塑模开模后，塑件应留在动模一侧，因此，通常将推出机构设 在动模一侧。但有时候由于塑件的特殊要求或者形状的限制，开模后塑件仍将留 在定模一侧（或有可能留在定模一侧），此时需要在定模一侧设置推出机构。 （7）热流道注射模 在成型过程中，浇注系统中的塑料始终保持熔融状态，每次注射完后，只有型腔 中的塑件冷凝成型，取出塑件后可继续注射，很大程度上节省了塑料的用量，既 提高了生产效率，又保证了塑件的质量。但由于模具结构复杂，要求模温控制较 严格，否则容易在塑件浇口处出现疤痕。 1.6 本课题设计的与意义 1.6.1 设计目的 模具是现代加工行业中的基本工艺装备，许多行业都对模具有大量的需求。 随着工艺的不断发展，模具行业显得越来越重要。模具技术水平已成为衡量一个 国家制造业水平的重要指标，因此对模具的生产精度、使用寿命等相关要求不断 提高。本课题就是在这种背景下对梳子进行工艺和结构上的分析，设计出一副合 理的注塑模具，使产品生产质量、产品精度及生产率得到提高。在设计过程中强 化自己的专业知识，学习模具工作零件加工工艺规程的编制，熟悉 CAD、Pro/E 等 专业绘图软件。 1.6.2 设计意义 （1）掌握模具设计的方法和步骤； （2）熟练掌握绘图和编写技术文件的能力； （3）运用理论知识和实际生产知识进行模具设计的初步训练，培养自己的设 计能力； （4）掌握模具设计的基本技能，具有查阅和运用资料、手册等相关技术资料 的能力。 2. 塑件的工艺分析 本课题是利用 Pro/ENGINEER 5.0 软件对梳子进行实体建模，Pro/E 绘图软件的图 形设计是基于三维的。运用 Pro/E 软件绘制生成的模型直观、立体感强、可以在 任意角度进行全方位观察。此外，该系统还能自动分析出实体的体积、表面积、 重量、重心等。使得设计者更清楚的掌握零件的特性。并且可以由立体图生成三 视图，大大提高了工作效率和准确性。 2.1 塑料梳子的三维视图 2.1.1 梳子的基本外形尺寸 图 1 梳子平面图 2.1.2 Pro/E 绘制的梳子三维视图 图 2 梳子成型塑件三维图 2.2 基于 Pro/E 的塑料梳子制件三维设计 梳子塑件的实体图可通过拉伸、斜度、倒圆角、阵列等功能进行组合所绘制成的。 其简要绘制过程如下所述： （1）通过拉伸命令绘制出梳子的外形轮廓，如图 3 所示； 图 3 梳子的外轮廓 （2）通过插入斜度，设置拔模斜度为 1； （3）通过拉伸命令并选择去除材料，绘制出梳子塑件的一根齿数，如图 4 所 示； 图 4 梳子的一根梳齿 （4）通过阵列绘制出梳子的全部齿数，如图 5； （5）通过倒圆角命令，完成梳子的全部形状，如图 6； 图 5 梳子的全部梳齿 图 6 梳子塑件图 2.3 塑件的成型工艺分析 2.3.1 材料的比较和选择 在塑料工程中，“塑料”的定义为“以合成树脂（或者化学改性的天然的高分子 化合物）为基本成分，能够在一定条件下（主要指温度和压力）塑化成型，产品 最后能够保持形状不变的材料”。塑料在成型过程中表现出的各种性能的变化和 变形流动性为，主要取决于塑料中的基本成分高分子聚合物。 塑料的品种很多，分类方式也各有所异。通常情况下，塑料按照合成树脂的分子 结构和受热行为可分为热塑性塑料和热固性塑料；按照塑料的应用范围又可分为 通用塑料、工程塑料和特种塑料。 在塑料制品设计选材时要从塑料的力学性能、物理性能、化学性能、精度以及成 型工艺性几个方面来综合考虑。 梳子是我们日常生活中十分常见又是必不可少的塑料产品，但通常对其精度和力 学性能的要求较低，当然对其成本要求也要低，加工性能良好。所以综合考虑， 梳子选用 ABS 塑料成型。 （1）ABS 的性能分析 ABS 成线性非结晶型结构，是一种具有良好的综合性能的工程塑料，既具有聚苯 乙烯（PS）的良好成型性，聚丁二烯的韧性，又具有聚丁烯腈的化学稳定性和表 面硬度，抗拉强度可达 3550MPa；其冲击强度、力学强度较高，耐化学性，尺寸 稳定，电气性能良好；ABS 粘度适中，流动性较好，易于成型和机械加工；它的另 一优点就是耐气候性，其塑件制品的适用范围可达 401000C,适应性较广。 ABS 的主要性能指标见下表一： 表一 ABS 的性能指标 密度/gcm-3 1.021.08 屈服强度/MPa 50 比体积/cm3g-1 0.860.98 拉伸强度/MPa 38 吸水率(%) 0.20.4 抗弯强度/MPa 80 熔点/0C 130160 抗压强度/MPa 53 计算收缩率(%) 0.40.7 拉伸弹性模量/MPa 1.4103 比热容/J(kg0C) 1470 弯曲弹性模量/MPa 1.4103 （2）ABS 的注射成型过程及工艺参数 1）注射成型过程 成型前的准备。主要对 ABS 的色泽、粒度以及均匀度等进行检验；由于 ABS 的吸 水性比较大，因此成型前应进行充分的干燥。 注射过程。梳子塑件在注射机料筒内经过加热、塑化后达到流动状态，由模具的 浇注系统进入模具型腔进行成型。其主要过程可简要分为：充模、压实、保压、 倒流和冷却五个阶段。 塑件的后处理。处理的主要介质是空气和水，处理温度一般为 6070C,处理时 间大概为 1620s。 2）注射工艺参数 查找有关资料和参考工厂的时间应用情况，ABS 的成型工艺可作如下选择（试 模时，可根据实际情况做适当的调整）： 注射机：螺杆式， 螺杆结构形式：通用型。 料筒温度（C）：后段 150170； 中段 165180； 前段 180200。 模具温度（C）：5080。 喷嘴温度（C）：170180。 注射压力（MPa）：60100。 成型时间（s）：30（其中注塑时间取 1.6，脱模时间取 8s，冷却时间 20.4s）。 说明 1：干燥和预热均采用鼓风烘箱。 2：凡是潮湿环境使用的塑料，均应进行调湿处理，在 1001200C 水中加热 218h。 2.3.2 塑件的分析 （1）结构分析 从梳子的零件图中分析，该塑件形状不规则，壁厚为 34mm,但塑件外形尺寸 不大，塑料熔体的流程不太长，适合注射成型。 （2）尺寸精度分析 塑件的尺寸精度就是指所得到的塑件尺寸与制品图中尺寸的相符合程度，即 所得塑件尺寸的准确度。一般情况下，塑件的尺寸精度与模具的制造精度、模具 的结构形式、模具的磨损程度、塑件成型后的时效变化、塑件收缩率的波动以及 成型时工艺条件的变化等有关。因此，塑件的尺寸精度并不高，所以应在保证使 用要求的前提下尽可能的选用低精度等级。 由于该塑件上的尺寸公差均为未注公差尺寸。查 P115 表 3-67可知，ABS 材 料的制件为 MT5。该塑件的尺寸精度不高，无特殊的精度要求，对应的模具相关零 件的尺寸加工就可以保证。 （3）表面质量分析 该梳子塑件的表面除要求光洁，没有缺陷、毛刺之外，再无其他特别的表面 质量要求，故比较容易实现。表面粗糙度 Ra 可取 0.025m。 综上所述，该塑件结构简单，无特殊精度和结构要求。因此，在注射成型过程中， 只要工艺参数控制得当，塑件是比较容易成型的。 3. 拟定模具的结构形式 3.1 分型面的确定 分型面是指分开模具，取出塑件和浇注系统凝料时的可分离的接触表面。一 副模具根据需求可能有一个或者多个分型面，常见分型面的形式主要有：水平分 型面，垂直分型面，斜分型面，阶梯分型面，曲面分型面以及平面、曲面分型面 这几种。 3.1.1 分型面的选择原则 分型面除了受到排位的影响之外，还受塑件的形状、外观、浇口位置、精度、滑 块、推出、加工等多种因素的影响。分型面的选择是否合理是塑件能否良好成型 的主要先决条件，一般在选择过程中考虑以下几个方面： （1）符合塑件脱模要求，即能使成型塑件从模具内取出，分型面位置应设在 塑件外形最大轮廓处； （2）分型线不影响塑件的外观，即尽量不破坏外表面的光滑程度； （3）尽量确保塑件开模式留在动模一侧； （4）确保塑件质量； （5）尽量避免形成侧孔、侧凹； （6）满足模具的锁紧要求，尽量将塑件投影面积大的方向放置在动、定模的 合模方向上，将投影面积小的方向作为侧向分型面； （7）合理安排浇注系统，尤其是浇口的位置； （8）有利于模具加工。 3.1.2 梳子塑件分型面位置的确定 该梳子塑件外形基本为拉伸件，表面无特殊要求，从理论上分析，其分型面选择 有以下三种情况，如图 7 所示： 图 7 梳子的分型面 在本次设计中，选择上图所示的平面 2 作为分型面，既不影响塑件成型时的 外观质量，而且中间分型还有利于脱模。脱模后能保证塑件留在动模一侧。 3.2 型腔的确定 3.2.1 型腔数量的确定 为使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并且能保证塑件 的精度，在模具设计时必须确定型腔的数目。一般情况下，在实际生产中常常根 据注射机的最大注塑量和成型的经济成本来确定型腔数目。 多型腔的排列就是塑件的排位，就是根据需求将一种或多种塑件按合理注射工艺、 模具结构进行排列。其结构一般分为两种情况：一种是同一塑件采用一模多腔； 另一种情况是不同塑件采用一模多腔。 由于该梳子塑件的精度要求不高，塑件的尺寸较小，且为大批量成产，所以 可以采用一模多强的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸和模具结构尺寸的大小关 系，以及在制造时的各种成本费和制造费用等因素，初步定为一模四腔的结构形 式。 3.2.2 型腔排列形式的确定原则 多型腔的排列就是塑件的排位，是根据客户的要求，将所需的一种或者多种塑件 按合理的注射工艺、模具结构进行排列。塑件的排位与模具的结构、塑件的工艺 性相辅相成，并将直接影响后期的注射工艺。因此，在确定型腔排列时应遵循以 下原则： （1）从注射工艺角度考虑： 1）流动长度。塑料的流动长度各不相同，如果流道长度超出工艺要求，塑 件就不会充满。 2）流道废料。在满足型腔充满的前提下，流道长度及横截面尺寸尽量要小， 使得流道废料最少。 3）浇口位置。浇口位置要统一。 4）进料平衡。 按平衡式排位； 按大塑件靠近主流道、小塑件远离的方式排位，再调整流道、浇口尺寸。 5）型腔压力平衡。 （2）从模具结构考虑： 1）保证浇口套、流道离定模型腔边缘有一定的距离，满足封胶要求。 2）满足模具结构件如滑块、楔紧块、斜推杆等的空间要求： 模具结构件有足够的强度； 与其他模架零件没有干涉； 有运动时，行程要满足脱模要求；多个运动时，相互之间不能产生干涉； 3）为使冷却效果达到最好，排位时需注意螺钉、推杆等对冷却水孔的影响； 4）排位尽量紧凑。 3.2.3 型腔排列形式的确定 多型腔模具应尽可能采用平衡式排列位置，切要求结构紧凑，并与浇口开设 的部位对称分布。由于该模具选择的是一模四腔的排位方式故采用 H 型对称排列， 使得型腔进料平衡，如图 8 所示。 图 8 型腔数量的排列布置 3.2.4 模具结构形式的确定 从上面的分析可得，本模具设计为一模四腔，对称 H 型直线排列，根据塑件的结 构形状，推出机构初步选为推杆推出方式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡 式，浇口采用侧浇口形式，且开设在分型面上。所以，定模部分再不需要单独开 设分型面来取凝料，动模部分还需添加支撑板、推件板等。由以上综合分析可确 定选用单分型面注射模。 3.3 注射机型号的确定注射机型号的确定 3.3.1 注射量的计算 通过 Pro/E 建模分析可得梳子塑件的质量属性如下图 9 所示，则： 塑件体积： 3 572.14cmV= 塑 塑件质量： gVm15.1504 . 1 572.14= 塑塑 式中， 3 /04 . 1 cmg取 。 图 9 塑件的质量属性 3.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算 由于浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确数值的，但可根据实际经验 按照塑件体积的 0.21 倍来估算。由于在本次设计中，采用的流道简单且较短。 因此浇注系统的凝料可按塑件体积的 0.3 倍来估算，所以，一次注入模具型腔的 塑料熔体的总体积（即 4 个塑件体积之和和浇注系统的凝料）为： 3 78.7843 . 115.1543 . 01cmVV=+=）（ 塑总 3.3.3 选择注射机 根据 3.3.2 的计算得出一次注入梳子模具型腔的塑料总体积为 3 78.78cmV= 总 ，结 合 P98 式（4-18）1有： 3 cm49.988 . 0/78.788 . 0/= 总公 VV 为确保塑件的质量， 注射模一次成型的塑件质量应为公称注塑量的 35%75%， 最大可达 80%，最小不应低于 10%。 因此， 综合以上计算， 初步选定公称注射量为 3 125cm ， 注射机型号为 XS-ZY-125 螺杆式注射机，其主要技术参数见表二。 表二 注射机主要技术参数 标称注射量/cm3 125 移模行程/mm 300 螺杆柱塞直径/mm 42 最大模具厚度/mm 300 注射压力/MPa 150 最小模具厚度/mm 200 注射速率/gs-1 114 合模方式 液压-机械 塑化能力/gs 16.8 模具定位孔直径/mm 100 注射行程/mm 160 喷嘴球半径/mm 12 合模力/KN 900 喷嘴口孔径/mm 4 拉杆空间/mm 260360 注射时间/s 1.8 3.3.4 注射机的相关参数的校核 （1）注射压力的校核 查 P74 表 4-11可知：ABS 所需的注射压力为 80110MPa， 本次设计取 MPaP90 0 = ，该注射机的公称注射压力 MPaP119= 公 ，注射压力安全 系数 4 . 125 . 1 1 =k ， 这里取 3 . 1 1 =k ， 则： MPaPMPaPk119117903 . 1 01 = 公 。 所以，该注射机压力合格。 （2）锁模力的校核 1）塑件在分型面上的投影面积 塑 A ： 由 Pro/E 分析测量可知： 2 48.4278mmA= 塑 。 2）浇注系统在分型面上的投影面积 浇 A ： 即 浇 A 为流道凝料在分型面上的投影面积的数值，可以按照多型腔模的统计分析来 确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的 0.20.5 倍。由于流道设计简单，分 流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。 这里取 塑浇 AA2 . 0= 。 3）塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积 A 总： 由 P95 公式（4-17）1可得： 3 7 . 2053648.42782 . 142 . 14mmAAAnA=+= 塑浇塑总 ）（ 4）模具型腔内的胀型力 胀 F ： 由 P74 公式（4-4）1可得： KNNNPAF 1 . 616 6 . 61610135 7 . 20536= 模总胀 式中， 模 P 是型腔的平均计算压力值， 通常取注射压力的 20%40%， 由 P74 表 4-11 常用塑料注射时型腔的平均压力可知其大致范围为 2540Mpa，对于黏度较大的精 度较高的塑件应取较大值，而 ABS 属于中等黏度并且塑件没有精度要求。 故取 MPaP35= 模 。 由表二可知该注射机的公称锁模力 KNF900= 锁 ， 通常情况下锁模力安全系数 为 2 . 11 . 1 2 =K ，本次设计取 2 . 1 2 =K 。 因为 KNFKNKNFK90032.739 1 . 6162 . 1 2 = 锁胀 ， 所以该注射机锁模力合格。 4. 浇注系统的设计 4.1 主流道的设计 主流道通常位于模具中心的塑料入口处，它是将注射机喷嘴注射出的熔体导入分 流道或型腔中。常见主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道 凝料的顺利拔出，主流道的尺寸将直接影响熔体的流动速度和充模时间。另外， 由于主流道需要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可 拆卸更换的浇口套。 4.1.1 主流道的尺寸 （1）主流道的长度 对于小型模具 主 L 应尽量小于 60mm，在本次设计中初取 50mm 进行计算。 （2）主流道小端直径： mm5 . 4mm)5 . 04(mm15 . 0=+=+=）（注射机喷嘴尺寸d （3）主流道大端直径： mm899. 7 2 4 tan5025 . 4 2 tan2=+= Ldd，式中= 4。 （4）主流道球面半径： ()()mm14mm 212mm 21 0 =+=+= 注射机喷嘴球头半径SR 。 （5）球面的配合高度： mm3=h 。 4.1.2 主流道的凝料体积 其计算如下： ()() 3322 22 cm574. 1mm157425. 2425. 2450 3 r 3 =+=+= 主 主 主主主主 r RR LV 4.1.3 主流道当量半径 其计算如下： mm rR R 125. 3 2 25. 24 2 n = + = + = 主主 4.1.4 主流道浇口套的形式 由于主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损，故一般情况下都不将主 流道直接开在定模上，而是将其单独开在设在一个嵌套中，然后将此套再嵌入定 模中，则该嵌套就称为主流道衬套（有的文献称为浇口套）。 主流道衬套为标准件可以选购。对材料的要求也较严格，尽管小型注射模可以将 主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素，通常仍然将两者分开 来设计，以便于拆卸更换。同时也方便选用优质钢材进行单独加工和热处理。在 设计时常常采用碳素工具钢（T8A 或者 T10A），本次设计选用 T8A，热处理淬火表 面硬度为 4043HRC，如图 10 所示。 图 10 主流道浇口套的形式 在设计时应该注意以下几点： （1）要求衬套的长度与定模配合部分的厚度一致，且主流道出口处的端面不 能突出于分型面，否则会造成溢料，也会压坏模具。 （2）衬套与定模之间的配合采用 H7/m6。 4.2 分流道的设计 分流道是浇口与主流道之间的通道，是塑料熔体进入型腔前的通道，一般开 设在分型面上，主要起分流和转向的作用。对于多型腔模具必须设置分流道。在 设计时要遵循以下原则： （1）塑件流经分流道时的温度损失和压力损失要小； （2）分流道的固化时间要稍后于制品的固化时间； （3）能保证塑料迅速均匀地进入各个型腔； （4）分流道的长度要尽可能短，其容积要小； （5）要便于加工及道具的选择。 4.2.1 分流道的布置形式 分流道和型腔的分布形式主要有以下两种形式： （1）平衡式分布 其特点是：从主流道到各个型腔的分流道，其长度、横截 面积尺寸以及形状完全相同，以确保各个型腔同时均衡进料，同时充满。其大体 又可分为：辐射式、单排列式、Y 型、X 型、H 型和综合型。 （2）非平衡式分布 分为两种情况：一种是各个型腔的形状和尺寸相同，只 是各型腔距主流道的距离各不相同；另一种是各型腔大小与流道长度均不相同。 本次设计中，为了减少在流道内的压力损失，以及尽可能避免熔体温度降低，同 时还考虑到减少分流到的容积和压力平衡，因此选择采用平衡式（H 型）分流道。 如图 11 所示。 图 11 分流道布置形式 4.2.2 分流道的长度 分流道的长度与塑件的大小，型腔的排列、布置有关。 本次设计中，根据四个型腔的结构设计，分流道的长度应适中，具体尺寸如 上图 11 所示。 4.2.3 分流道的当量直径 流过一级分流道的塑料熔体的质量： g200g38.30572.1402 . 1 2= 塑 Vm 但是由于该梳子塑件的壁厚在 34mm 之间，按照 P12 图 2-35经验曲线查得 D =4.6， 再根据单项分流道长度为 60m