毕业设计（论文）-锂电池盒下固定架注射模设计（全套图纸三维）.pdf

毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）说明书 题目：锂电池盒下固定架注塑模的设计题目：锂电池盒下固定架注塑模的设计 系系 名名 机械工程系机械工程系 专专 业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 职职 称称 讲讲 师师 2015 年年 3 月月 6 日日 摘 要 本文主要是以锂电池盒下固定架为基础，通过测量产品的尺寸，对锂电池盒 下固定架进行建模，并对该塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参 数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计和加工方案的制定，注射成 型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性的成型可以一次成型形状复 杂的精密塑件，本次设计就是将锂电池盒下固定架作为设计模型，将注塑模具的 相关知识作为依据，阐述塑料注塑模具的整体设计过程。 本文重点介绍了锂电池盒下固定架的注射模设计， 主要运用 UG 及其 AUTOCAD 制图软件来完成整个设计工作， 此外还利用了 Moldflow Adviser 7.1 软件对塑件 进行模流分析。从中学习到了许多的模具设计的知识和对在校所学知识的深化， 设计的整个过程实现了低成本，高效率，有利于提高模具的生产效率和节约了生 产成本，并大大缩短了生产的周期。 关键词：塑料模具； 模具设计； 生产周期 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ABSTRACT Plastic molding products are plastic as the main structural material. The pr ocessing of products.Referred to as the plastic parts.plastic molding products are widely used.Especially in the electronic instrument electrical equipment ,commun ication tools ,etc to obtain a large number of applications . such as all kinds of stress are shell stents structure decoration.Based process equipment as the main production of plastic products of plastic mold .occupies an important positionin national economy mould technology has also become to measure a national pro duct manufacture level of important symbol.Injection molding plastic molding i san important method . it is mainly suitable for thermoplastic molding .and canbea UG and AUTO CAD complicated shape of precision plastic forming parts is Moldflow Adviser 7.1 the adsl surface hella a design model .This paper will be injection mold rel ated knowledge as thebasis.the overall design process of plasticinjection mould a re expounded. Keywords：Plastic mold；injection molding； the parting surface 1 目 录 第一章 前言 . 2 1.1 塑性模具的国内外现状及发展趋势 . 3 1.2 塑料模具工业现状及发展方向 . 3 1.3 模具设计流程 . 4 第二章 注塑件的设计 . 5 2.1 功能设计 . 5 2.2 材料选择 . 5 2.3 结构设计 . 6 2.4 塑件的尺寸精度及表面质量 . 6 第三章 该塑件材料分析和工艺性分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.1 材料分析 . 11 3.2 工艺分析 . 12 3.2.1 尺寸及精度 . 12 3.2.2 表面粗糙度 . 12 3.2.3 形状 . 12 3.2.4 斜度 . 12 第四章 模具结构设计 . 7 4.1 型腔数目的确定 . 10 4.2 分型面的确定 . 10 4.3 浇口的确定 . 11 4.4 模具材料的确定 . 11 2 4.5 浇注系统的设计 . 11 4.6 成型零件结构设计 . 13 4.7 抽芯结构设计 . 14 4.8 模架的选用 . 15 4.9 导向机构的设计 . 16 4.10 顶出机构的设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.11 排气设计 . 16 4.12 温度调节系统设计 . 16 第五章 成型零部件的设计 . 18 5.1 成型零部件的结构设计 . 19 5.2 成型零部件工作尺寸计算 . 19 5.3 成型零部件的强度与刚度计算 . 19 第六章 模具总装设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.1 模具装配及加工要求 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.2 模具工作原理 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 谢辞 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 1 第一章 前 言 1.1 塑性模具的国内外现状及发展趋势 由于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塑模具，由于它成型效率 高，易成型形状复杂的制品，并科实现自动化生产，得到迅速的法子，在我国 其发展速度之快、需求量之大是前所未有的。 未来国内外塑性模具的制造技术和成型技术有如下发展趋势： 1)在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术； 2)高速铣削加工将得到更广泛地应用； 3)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技 术； 4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 5)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 6)虚拟技术将得到发展； 7)模具自动加工系统的研制和发展。 1.2 塑料模具工业现状及发展方向 80 年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引 导下,我国模具工业发展迅速,年均增速均为 13%,1999年我国模具工业产值为 245 亿,至 2004 年我国模具总产值为 450 亿元,其中塑料模约占 30%左右。在未来的模 具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。 我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有 了较大提高。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;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 天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具,所生产的这类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3。能生产厚度仅为 0.08mm 的一 模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度 可达 0.020.05mm,表面粗糙度 Ra0.2m,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢 模寿命可达 1030 万次,淬火钢模达 501000 万次,交货期较以前缩短,但和国 外相比仍有较大差距。 成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 2 脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。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、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 29 34 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,一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅 成型设备及技术。热流道模具开始推广,有的厂采用率达 20%以上,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,如美国 EDS 的 UG、美 国 Parametric Technology 公司的 Pro/Emgineer、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Deltacam 公司的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美国 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。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,如充模合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。 近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:P20、3Cr2Mo、PMS、 SM、SM等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响,但总体使用量 仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用,并且出现 了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化 程度一般在 30%以下,和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比,仍有很大差距。 表 1-1 国内外塑料模具技术比较表 项 目 国 外 国 内 注塑模型腔精度 0.0050.01mm 0.020.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.010.05m Ra0.20m 非淬火钢模具寿命 1060 万次 1030 万次 淬火钢模具寿命 160300 万次 50100 万次 热流道模具使用率 80%以上 总体不足 10% 标准化程度 7080% 小于 30% 中型塑料模生产周期 一个月左右 24 个月 在模具行业中的占有3040% 2530% 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 3 量 据有关方面预测,模具市场的总体趋热是平稳向上的,在未来的模具市场中, 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,对塑料模具提出越来越高的要求是正常的,因此,精密、大 型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时,由于近年来进口 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,这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展, 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要求,因此子午线橡胶轮胎模具, 特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平;以塑代木,以塑代金属使塑料模 具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业在“十一五”期间将有较 大发展,特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子 及通讯产品方面,除了彩电等音像产品外,笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展, 这些都是塑料模具市场的增长点。 1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于 塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发 展的一模多腔所致。 2、在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术4。CAD/CAM 技术 已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价 格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造了良好的条件. 利用 CAE 技术可以在模具加工前，在电脑上对整个注塑成型过程进行类比分 析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和 纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题， 及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统 模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量 和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。塑料制件及模具的 3D 设计与成型 过程的 3D 分析也将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热 流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料 和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件 的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅 助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行 业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺 参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度 较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保 塑料件精度,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 4 具也非常重要。 4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产 方式。 5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具 标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展, 为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首 先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高 商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品 种。 6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得 十分必要。 7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐 标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调 整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 1.3 模具设计流程 通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在成型过程中对模具的工艺要 求，掌握模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的 要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处 理，结合模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。毕业设计能够 对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。 本模具设计流程： 课题调研，查阅有关资料 塑件的工艺分析及工艺方案的确定 模具结构的总体方案设计 模具的结构参数及工艺性能参数的设计计算 模具的装配图、零件工作图的设计 编写设计说明书和技术文件 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 5 第二章 注塑件的设计 2.1 功能设计 功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑 件是底座盖,承受外力的几率不大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较少;塑件的 工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求 降低;作为一种日用品,生产批量应该是中批中量或大批大量生产,这样,就必须 考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素。 2.2 材料选择 通常选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原 材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主 要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件属于 日常生活用品，没有什么特别的要求，因此主要从容易成型方面选择材料。 ABS 是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性 及电气性能优良， 还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易 涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电 镀、焊接、热压和粘接等二次加 工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业 领域， 是一种用途极广的热塑性工程塑料。HDPE 树脂是目前产量最大，应用最广泛的 聚合物，它将 PS， SAN，BS 的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相 均衡的优良力学性能。ABS 工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、 尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化 学药品性、染色性，成型加工和机械加 工较好。HDPE 树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇 类和烃类溶 剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 具体有点有以下 6 点： 1.综合性能比较好：机械强度高；抗冲击能力强，低温时也不会迅速下降；缺 口敏感性较好；抗蠕 变性好，温度升高时也不会迅速下降；有一定的表面硬 度，抗抓伤；耐磨性好，摩擦系数低； 2.电气性能好，受温度、湿度、频率变化影响小； 3.耐低温达-40； 4.耐酸、碱、盐、油、水； 5.可以用涂漆、印刷、电镀等方法对制品进行表面装饰； 6.较小的收缩率，较宽的成型工艺范围。 ABS 的主要缺点是热变形温度较低，可燃，耐候性较差。选择注射成型制品 的材料，不仅应能在一定的期限内保证其使用功能和性能，还要考虑到加工成 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 6 型、成本和供应方面的问题。通过综合考虑，本注塑件选用材料为 ABS+PC。 2.3 结构设计 塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性。在塑料生 产过程中,一方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便 降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模 具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具 设计和制造提供依据。 2.3.1 壁厚 塑料制品的壁厚对制品的质量有至关重要的影响。壁厚过厚，不但用料 多，容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷，而且冷却时间长生产效率低；壁厚过 薄，成型困难，流动阻力大。在此主要是分析壁厚对成型的影响，所以只验证 产品在脱模顶出时保证不变形。该产品的壁厚 1.5mm，在此材料的推荐壁厚 0.62.3mm 的范围内。所以本次产品的壁厚值能满足工艺要求。 2.3.2 脱模斜度 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱 模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外 表面都应具有合理的斜度。在塑件的高度比较小时也可以不需要脱模斜度。 HDPE 的脱模斜度为 。， 130 ，由此确定塑件的脱模斜度。 2.3.3 加强肋 塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加 强肋还能降低充模阻力，提高熔体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产 生。 2.3.4 圆角 塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才 采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。 圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱 模。 2.4 塑件的尺寸精度及表面质量 2.4.1 尺寸精度 影响制品精度的因素较多。首先是模具的制造精度和模具的磨损量，其次 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 7 是成型工艺条件的变化所引起的塑料收缩率的波动。另外，成型后的时效率变 化和模具结构形状对尺寸精度也有一定的影响。因此，对塑料制品的精度要求 不能太高，应在保证使用功能的条件下，尽可能选择低精度等级。 该 产 品 零 件 图 所 有 尺 寸 为 未 注 公 差 尺 寸 ， 根 据 国 家 推 荐 标 准 （GB/T14486-93）规定的 MT5 级精度选取作为塑料制品的尺寸公差等级。已注尺 寸公差等级也在 HDPE/PC 的一般精度等级 MT3 范围内。所以该产品注射成型能够 达到此精度要求。表 2-3-3 是国家推荐标准的工程塑料模塑塑件尺寸公差，该表 只取了在产品尺寸范围内的数据。 2.4.2 塑件的表面质量 塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤，波纹等疵点 外，主要的由模具的表面的粗糙度决定。塑件的表观缺陷是其特有的质量指 标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗 糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。由于该制 品 为 一 般 日 常 生 活 用 品 ， 对 表 面 粗 糙 度 要 求 不 高 ， 取 塑 件 表 面 粗 糙 度 为 0.8 m。 第三章 该塑件材料分析和工艺性分析 2.1 材料分析 锂电池盒下固定架的零件图如下图所示，该塑件的材料为 ABS，我们知道，ABS 材料的表面光泽度较好，且没有毒，颜色呈淡黄色，没有气味，非常适合成为人 们日常需要经常接触到的产品的材料。从相关资料可知，ABS 材料轻盈，密度小， 所以操作起来很方便，不费力，随着模具工业的发展，ABS 材料在模具产品的制 造中占有不可替代的地位。相信不久的将来，塑料工业的发展也会带来 ABS 材料 的进一步发展，包括它的力学性能，表面光泽度等等各个方面。 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 8 图 2- 1 产品图 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 9 2.2 工艺分析 本次设计的工件是锂电池盒下固定架，根据图 2-1，我们可以知道，该塑件 比较复杂，所以我们要尽可能保证设计出的模具能够注塑出无裂痕，划伤，缺陷 等等因素的合适的产品出来。 2.2.1 尺寸及精度 从零件图可知，锂电池盒下固定架不大，材料为 ABS，密度较小，所以采用 一般精度等级来制造该产品，具体的技术指标和工艺参数件一下表格： 表 2.1 主要技术指标和工艺参数 密度 3 1.021. 16 注射机类型 螺杆式 比容 3 0.860. 98 预热 干燥 度 8095 吸水率 0.20.4 时间 45 纠缩率 0.40.7 料简 温度 后段 150170 熔点 130160 中段 165180 热变形 温度 0.45MPa 90108 前段 180200 1.8MPa 83103 喷嘴温度 170180 抗拉屈服强度 MPa 50 模具温度 5080 拉伸弹性模量 MPa 1.8103 注射压力 MP 60100 弯曲强度 MP 80 成 型 时 间 S 高压时间 05 硬度 HB 9.7 保压时间 1530 后 处 理 方法 红外线灯、烘箱 冷却时间 1530 温度 70 成型周期 4070 时间 24 螺杆转速/min 0.40.7 2.2.2 表面粗糙度 塑件的外观要求越高，表面粗糙度应越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件 的要求低 12 级。塑件的表面粗糙度一般为 Ra 0.80.2m。 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 10 2.2.3 形状 产品外形尺寸为 118 90 54.77 。塑件的内外表面形状应尽可能保 证有利于成型。 2.2.4 斜度 为了便于从塑件中抽出型心或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在 设计时必须使塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度。 ABS 在升温时粘度增高， 所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，要有足够的脱模斜度 5 。 防止 顶角。 第四章 模具结构设计 4.1 型腔数目的确定 注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定 时主要考虑以下几个有关因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生产效益； （4）模具制造难度。 考虑到该塑件是一般日用品，根据生产批量和经济因素，初步确定该模具 为一模两腔。 4.2 分型面的确定 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件结构工艺 性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选 择分型面时应综合分析，应遵循以下几项的设计原则： 1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处 2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模 3）分型面的选择应保证塑件的精度要求 4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求 5）分型面的选择要便于模具的加工制造 6）分型面的选择应有利于排气 除了以上这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上的 投影面积的大小。为了保证侧向型芯的位置的放置及抽芯机构的动作顺利，应 以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，而将较深的凹孔或较高的凸台 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 11 放置在开合模方向。 4.3 浇口的确定 ABS 料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,确定使用潜伏浇 口。浇口位置已经在 3.2.2 分析中确定。 4.4 模具材料的确定 现有模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性 和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具 质量的前提条件,如果选材不当，则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将 浪费。 在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考 虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬 度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨 性是决定模具寿命的重要因素。从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范 围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬 性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。 模仁的材料为 P20 钢。P20 钢属优质碳素塑料模具钢，与普通优质 45 碳素钢 相比，其钢中硫，磷含量低，钢材纯度好。制造小型塑料模具，用调质处理可 获得较高的硬度和较好的强韧性。P20 钢的优点是价格便宜，切削加工性好，淬 火后具有较高的硬度，调质处理后具有良好的强韧性和一定的耐磨性，被广泛 用于制造中、低挡的塑料模具。 材料预备热处理： 断后退火；高温回火；正火 推荐回火规范：回火温度为 500560 C 。 ，空冷，硬度为 2533HRC。 4.5 浇注系统的设计 注塑模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塑料熔 体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传 质，传热，传压情况决定着塑件的内、外表质量，它的布置和安排影响着成型 的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的重点 内容之一。 4.5.1 主流道设计 主流道是一端与注塑机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有有锥 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 12 度的流动通道。根据注塑机型号设计主流道尺寸，具体尺寸详见图纸。 由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分 常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。浇 口套结构设计如图 4.1 所示采用两颗 M520L 螺钉固定。由注塑机确定定位圈的 尺寸，定位圈采用两颗 M620L 螺钉固定，如图 4.2 所示。 图 4.1 浇口套 图 4-2 定位圈 4.5.2 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向 作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应 尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道的断面形状有圆 形，矩形，梯形，U 形和六角形。浇道的截面积越大，压力的损失就越大；浇道 的表面积越小，热量的损失就越少。用浇道的截面积和表面积的比值来表示浇 道的效率，效率越高，浇道的设计越合理。考虑热量损失和浇道加工性能等因 素，查6P151 表 4-3，选择圆形截面的分浇道。具体详见图 4.3 所示。 4.5.3 冷料井 冷料井一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是存 放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能将主 流道凝料从定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜稍大于主流道大端的直径，长度 约为主流道大端直径。该模具的冷料井设计锥形的冷料井。冷料井如图 4.3 所 示： 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 13 4.5.4 浇口 浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分， 浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两 个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的 类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和 尺寸按塑件的形状和尺寸而定。该模具采用潜伏式浇口，已在 4.3 中得到确定。 其有以下特性: 形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证； 试模时如发现不当，容易及时修改； 能相对独立地控制填充速度及封闭时间； 对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。 浇口的截面形状和分流道的一样都采用圆形截面，与分流道的连接方式见 图 4.3 所示。 图 4.3 主流道、分流道、浇口的连接情况 4.6 成型零件结构设计 所谓成型零件是模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件，它包括凹模、型 芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料 熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生磨擦。因此，成型零件要求 有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还 要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 14 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔 的总体结构，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结 构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 以下是成型零件的结构设计。 根据产品特征，为了便于加工制造，型腔采用整体镶嵌式，型腔靠用 8颗 M8 40L 螺钉固定于型腔板。 图 4.5 型芯 4.7 抽芯结构设计 内侧分型与抽芯机构用来成型具有内侧凹槽和孔的塑件；成型壳体制品的 局部凸起、凹槽和肓孔。因为抽芯机构的注射模，其可动零件多，动作复杂。 因此，侧抽机构的设计应尽量可靠、灵活和高效。本产品图需要抽芯位置如图 4.6 所示平面所示： 图 4.6 本设计采用斜顶结构来成型内侧抽芯 a.斜顶及其组件的性能要求 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 15 斜顶有相对于其他零件的运动而且行位还是产品成型结构部分，因此行位 及与其想配合的零件不仅满足一定的耐磨性要求还必须具有一定成型零件的性 能。 斜顶及其组件的具体性能必须满足以下几点： （1）高表面硬度：表面淬火或者渗碳或渗氮处理到 HRC50。 （2）各相配合的零件不可为相同材料以防粘着磨损。 （3）配合要求：与固定在 B 板上的耐磨片采用 H7/f7 间隙配合；与 B 板避 空即可；与下模镶件采用 H7/f7 配合。详细的配合情况见模具总装的配合要求。 b. 斜顶的尺寸计算 （1）斜顶的抽芯距离 斜顶的抽芯距离为 0.72，所以 S1.5mm （2）斜顶的顶出行程 由 HS/tan 解得：H15mm； 式中： -为斜顶的倾斜角度；为 5。 斜顶的具体结构如图 4.7 所示，其性能要求以及详细尺寸见斜顶零件图。 4.8 模架的选用 注射模标准模架共有两个国家标准：一是使用于模板尺寸 BL560mm 900mm 的中小型模架 （GB/T12556.11990） ；二是使用于模板尺寸 BL 为 630mm 630mm1250mm2000mm 的大型模架（GB/T12555.11990）。 塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压，如果侧壁或底板的强 度不足，则可能产生开裂，如果强度不足，则可能产生过大的变形，造成溢 料，使脱模困难，型腔侧壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两 种，一般情况下，大尺寸型腔刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算，小尺 寸型腔强度不足是主要问题，应按强度条件计算。 根据制件的尺寸分析，本制件的成型型腔属于较大尺寸，所以应按刚度来 计算，而型腔采用的是整体嵌入式，根据型腔的材料和经验，型腔的壁厚为 55160mm，模套壁厚 350mm。 由此按经验参考标准模架，选取标准模架为 I-150200 GB/T 12556.1-1990 表 4-1 模架参数表 名称 材料 尺 寸（mm） 上模座板 45 钢 300X27015 上模板垫板 45 钢 30027015 动模固定板 45 钢 30027020 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 16 下模座板 45 钢 30027025 4.9 导向机构的设计 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用 于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、 定模之间的精密对中定位。 设计导柱和导套需要注意的事项有： 合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚 度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的 1/3 处 最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。 导柱工作部分长度应比型芯端面高出 68 mm，以确保其导向与引导作用。 导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求； 导柱固定部分配合精度采用 H7/k6；导套外径的配合精度采取 H7/k6。配合长度 通常取配合直径的 1.52 倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。 导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设 在定模一边有利于塑件脱模。 除了在动模和定模之间设置导柱，导套以外，还需要在推板与动模坐之 间设置导柱、导套，以保证推板的顺利推出。 合模导向机构的设计 导柱：由模架已经确定基本尺寸为20mm，总长 L=135mm，详细资料看零件 图纸； 导套：由导柱基本尺寸确定，长度 L=90mm，详细资料看零件图纸。 4.10 排气设计 在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含 有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子挥发 气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释放 的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成气 孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩而 产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。模具的排气可以利用 排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等的间隙排气。 4.11 温度调节系统设计 在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。 由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。流动性差 的塑料如 PC，POM 等，要求模具温度高，温度过低会影响塑料的流动，增大流动 剪切力，使塑件内应力增大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。普通的模具 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 17 通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短 成型周期，还可以把常温的水降低温度后再通入模内，可以提高成型效率。对 于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为了防止填充不足，有时也 在水管中通入温水把模具加热。由前面分析可知道 HDPE的成型温度为 248，模 具温度为 47.5 。 4.11.1 温度调节对塑件质量的影响 采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率； 模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形 对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提 高模温能大大改善塑件的表面状态； 温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用 要求偏重于主要要求。 4.11.2 对温度调节系统的要求 根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式； 希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量； 采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好； 温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉； 4.11.3 冷却系统设计 由 4.8.3 中分析得出，需要给模具设计冷却系统，重点在上部球形面和直 流道。 设计原则 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡； 冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好； 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经 验表明，冷却水管中心距 B大约为 2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的 距离为 0.81.5B。最小不要小于 10。 浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳； 应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过 5 冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向 开设水孔。