毕业设计（论文）-磁带复位键塑料模设计【全套图纸】.doc

南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)全套图纸，加153893706作 者： xxx 学 号：xxxxxxxxxxxxxxxx 学 院： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 专 业： 数控加工与模具设计 题 目： 磁带复位键塑料模设计 指导者： 评阅者： 2013 年 4 月 淮 安第I页毕业设计说明书（论文）中文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。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。该注射模采用了1模8腔侧抽芯的结构。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 塑料模具 分型面 侧向分型 浇注系统 冷却系统南京工程学院毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Tape reset button plastic mold design Abstract The plastics industry is the worlds growth in one of the fastest-growing industry categories, the injection mold is a type of rapid development, so a great deal of injection mold the plastic production process and improve product quality. This design introduces the basic principles of injection molding, in particular, a single sub-surface structure and working principle of the injection mold, injection molding products, the basic design principles; details the cold runner injection mold gating system, the temperature control system and the top the system design process, and mold strength is described. The injection mold using an 8-cavity mold side core pulling structure. With this design, the injection mold can have a preliminary understanding, noted that some of the details in the design, understanding of the mold structure and working principle. Keywords Plastic mold parting surface side parting gating system cooling system 目 录前 言1第一章 绪论21.1 塑料模概述21.2 我国塑料模现状31.3 塑料模发展趋势3第二章 注射模的可行性分析52.1注射性能分析52.1.1注射成型工艺的可行性分析52.1.2表面粗糙度62.1.3尺寸精度62.1.4脱模斜度62.1.5壁厚62.1.6圆角62.1.7质量和体积72.2注射模组成及设计特点7 2.2.1注射模组成7 2.2.2注射模设计要求82.3材料选择9第三章 拟定模具结构形式113.1 型腔数目的确定113.2 分型面的选择123.3 制品在模具中的位置确定13第四章 注射剂型号的确定164.1注射机型号的确定164.1.1注射量的计算164.1.2塑件和道凝料在分型面上的投影面积及所需要锁模力计算164.1.3注射机型号的选择164.1.4注射机有关参数的校核17第五章 浇注系统的设计195.1注射模具主流道的设计195.1.1主流道尺寸的设计确定215.1.2主流道衬套的设计215.1.3主流道剪切速率校核225.2 分流道的设计225.2.1分流道的布局形式235.2.2分流道的截面形状和尺寸的确定235.2.3分流道长度确定235.2.4分流道凝料体积计算245.2.5分流道的剪切速率校核245.2.6分流道凝料体积计算255.2.7分流道的剪切速率校核255.2.8分流道的表面粗糙度265.3浇口设计26 5.3.1浇口的类型28 5.3.2浇口剪切速率的校核285.4 冷料穴设计285.5冷料穴拉杆设计29弟六章 模架的确定306.1各模板尺寸的确定306.2开模行程与推出机构的校核31第七章 成型零件的设计327.1注射模具型腔的结构设计327.2成型零件的设计337.3凹模的的结构设计337.4凸模的结构设计357.5型腔侧壁壁厚及底板厚度的计算357.6成型零件工作尺寸的计算37第八章 侧向分型与抽芯机构的设计398.1侧向分型与抽芯机构的分类398.2 抽拔力和抽芯距的计算408.3 斜导柱的设计408.3.1斜导柱的结构设计408.3.2斜导柱弯曲力的计算418.3.3斜导柱截面尺寸的计算418.3.4斜导柱的长度计算41 第九章 工艺计算449.1 脱模机构的设计计算449.1.1脱模力的计算449.1.2推杆的截面形状449.1.3推杆的尺寸的计算449.2 拉料杆的设计459.3 塑件的脱模动作45第十章 合模导向机构设计4610.1导柱和导套设计4610.2导柱和导套材料的选择48第十一章 注射模具温度调节系统的设计4911.1 温度调节系统的功用4911.1.1对制品质量的影响4911.1.2对生产效率的影响4911.2 冷却系统设计49第十二章 零件的数控加工编程52致 谢58参考文献59第54页南京工程学院毕业设计说明书（论文）前 言塑料制品已在工业、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。本次设计的课题是磁带复位件塑料模设计。模具是工业生产中使用极为广泛的重要工艺装备。采用模具生产制品及零件，具有生产效率高，节约原材料，成本低廉，保证质量等一系列优点，是现代工业生产的重要手段和主要发展方向。 在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数目的确定、型腔的排列布局、流道布局以及浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧向分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。 本次毕业设计也得到了广大老师和同学的帮助，特别是指导老师的悉心指导，在此表示感谢！由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。第一章 绪论1.1塑料模概述模具是利用其特定形状去成型具有一定形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。塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的。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。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，常标志一个国家工业化的发展程度。1.2 我国塑料模现状塑料模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑料模工业是国民经济的基础工业。用塑料模生产成型零件的主要优点是制造简、材料利用率高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。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。随着我国改革开放步伐的进一步加快，我国正逐步成为全球制造业的基地，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。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，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，努力提高模具工业的整体技术水平，提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力。1.3塑料模发展趋势塑料作为现代四大工业基础材料之一，越来越广泛地在各行各业应用。其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。随着社会的经济技术不段向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对模具的要求。由于计算技术和数控加工迅速发展，使得CAD/CAM逐渐取代了过去塑料模的设计与制造技术，使传统的设计制造方法及组织生产的模式发生了深刻变化。塑料模CAD/CAM的发展不仅可以提高塑料模质量，减少塑料模的设计与制造工时，缩短塑料模生产周期，加快塑件生产和产品的更新换代，而且更主要的是能满足当前用户对塑料模行业提出的“质量高、交货快、价格低”的要求。塑料模以后的发展主要有以下几方面：1、注射模CAD实用化；2、挤塑模CAD的开发；3、压模CAD的开发；4、塑料专用钢材系列化；5、塑料模CAD/CAE/CAM集成化；6、塑料模标准化。有人说，模具是现代工业之母。新的世纪已经来到了，世界各国对模具生产技术非常重视，出现许多新工艺、新技术，从而促进模具制造局势的不断进步。第二章 注射模的可行性分析2.1 注射性能分析2.1.1 注射成型工艺的可行性分析本设计的塑件如图1-1所示。本塑件形状复杂，壁厚不均，由于是一个录音机内部的零件，是一个使装载磁带的外壳回位的装置，对塑件的强度有要求，尺寸精度要求不高，但有较高的尺寸稳定性和力学性能的要求，因此对模具和设备的要求也较高。而注射成型方法有如下几个优点：形状：几乎有复杂性限制，容许模具内有不同塑料的成型型腔；尺寸：塑件可小到不足1克，大到几十千克，没有限制；材料：在一定温度范围内具有适宜流动性的热塑性塑料；精度：可注射高精度的塑件，有较好表面质量和尺寸稳定性；图1-1 塑件三维立体图生产率：中等，循环时间主要由塑件壁厚决定，最短可在十几秒内，增加模具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。2.1.2 表面粗糙度由塑件外观可知，塑件的外表面要求不高，塑件在录音机的内部，为顾客视线所不及，故不影响其外观视觉质量，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Ra0.4um，而型芯表面粗糙度为Ra0.4um。2.1.3 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ABS,由此查塑料模具设计手册可知，塑件可选用4级精度。零件具体尺寸及其公差值可详见零件图。塑件尺寸精度与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IT8。2.1.4 脱模斜度塑件选用的塑料是ABS，而ABS的成型收缩率较小（0.4-0.7%），而且塑件较复杂，对型芯的包紧面积不很大，所以应取较小的脱模斜度。为保证壁厚的均匀一致，因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致。再由零件设计图纸要求可知2。2.1.5 壁厚零件壁厚不均匀，对成型比较不利，会产生很多的问题，因此必须再设计中加以考虑，比如，塑件再设计浇口时，可以设计两个以有利于塑料再行腔中的流动，从而来提高塑件的成型质量。2.1.6 圆角从零件图可知，该塑件外表面的转折处根部都设计了圆角。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充模能力，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，提高了成型零件的强度。2.1.7 质量和体积由天平可称出该塑件的质量约为m1.8g再由公式v=m/ 1.8/1.03=1.74cm3塑件的质量小于200g，由此可知，该塑件属于小型塑件。2.2 注射模组成及设计特点2.2.1 注射模组成注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，但不论是简单的还是复杂的注射模具，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定模板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时，动模和定模由导柱导向而闭合，构成型腔和浇注系统；开模时定模和动模分离，取出制件。根据模具上各个零部件所起的作用，一般注射模具可由以下几个部分组成：1、成型零部件成型零部件是指动、定模部分有关组成型腔的零件，它直接与熔体相接触并成型塑料制件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。2、合模导向机构合模导向机构是保证动模和定模在合模是准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精确度，并避免模具中其他零部件发生碰撞和干涉。常用的合模导向机构是导柱和导套，对于深腔薄壁塑件，除了采用导柱导套导向外，还常采用在动、定模部分设置互相吻合的内外锥面导向、定位机构。3、浇注系统浇注系统是熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，它包括主流道、分流道、浇口和冷料穴等。4、侧向分型与抽芯机构带有侧向凹凸形状的孔或凸台的塑件，在开模推出塑件之前，必须先把成型塑件侧向凹凸形状的瓣合模块或侧向型芯从塑件上脱开或抽出，塑件方能顺利脱模。侧向分型或抽芯机构就是为实现这一功能而设置的。5、推出机构（脱模机构）推出机构是指分型后将塑件从模具中推出的装置，又叫脱模机构。一般情况下，推出机构由推杆、推杆固定板、推板、主流道拉料杆、复位杆及为了该机构运动平稳所设置的导向机构所组成的。常见的推出机构有推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构。此外还有凹模推出机构、顺序推出机构和二级推出机构。6、温度调节系统它是为了满足注射成型工艺对模具温度的要求而设置的，其作用是保证塑料熔体的顺利充型和塑件的固化定型。注射模具中是设置冷却回路还是设置加热装置要根据塑料的品种和塑件成型工艺来确定。冷却系统一般在模具上开设冷却水道，加热系统则在模具内或周边安装点加热元件，有的注射模须配备模温自动调节装置。7、排气系统为了在注射成型过程中将型腔内空气及注射过程中塑料本身挥发出来的气体排出模外，以避免它们在塑料熔体充型过程中造成气孔或充不满等缺陷，常在分型面处开设排气槽。小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气，也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间间隙排气。大型注射模须预先设置专用排气槽。8、支承零部件用来安装固定或支承成型零部件及前述的各部分机构的零部件均称为支承零部件。支承零部件组装在一起，可以构成注射模具的基本骨架。2.2.2 注射模设计要求注射模具的功能是双重的；赋予塑化的材料以期望的形状、质量；冷却并推出注射成型的制件。塑料注射模塑能一次性地成型形状复杂、尺寸精确或嵌件的塑料制品。在注射模设计时。必须充分注意以下三个特点：1、塑料熔体大多属于假塑料液体，能剪切变稀。它的流动性依赖于物料品种、剪切速率、温度和压力。因此须按其流变特性来设计浇注系统，并校验型腔压力及锁模力。2、视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。应在正确估算模具型腔压力的基础上，进行模具的结构设计。为保证模具的闭合、成型、开模、脱模和侧抽芯的可靠进行，模具零件和塑件的刚度与强度等力学问题必须充分考虑。3、在整个成型周期中，塑件模具环境组成了一个动态的热平衡系统。将塑件和金属模的传热学原理应用于模具的温度调节系统的设计，以确保制品质量和最佳经济指标的实现。模具决定最终产品的性能、形状、尺寸和精度。为了周而复始地获得符合技术经济要求及质量稳定的产品，模具的结构特征、成型工艺及浇注系统的流动条件是影响塑料制件的质量及生产率的关键因素。目前我国注射模具的设计已由经验设计阶段逐渐向理论计算设计阶段发展，因此，在了解并掌握塑料的成型工艺特性、塑料制件的结构工艺性及注射机性能等成型技术的基础上，设计出先进合理的注射模具，是一名合格的模具设计人员所必需达到的要求。2.3 材料选择该塑件为录音机内零件，所处的工作环境好，一般处于室温下，用于一般的日常生活中也不处于酸、碱性环境中；塑件的成型材料的要求质优价廉，结构比较复杂；要求比较好的力学性能；产量大。根据塑件的特点，我选择的材料为丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）。1）基本特性 ABS具有良好的综合力学性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽。具有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可以配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。2）成型特点 吸湿性强，原料要干燥；流动性均等，宜用高温料、高模温、高注塑压力成型，溢边值0.04mm;尺寸稳定性好；塑件尽可能有大的脱模斜度。3）物理和工艺性能ABS成型的特点： 1) 无定型料，其品种牌号多，各品种的机电性能也各有差异，应该按照品种确定成型条和成型 方法 2) 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应要求长时间的预热干燥 3). 流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但是比聚碳酸酯、聚氯乙烯好） 4). 比聚苯乙烯加工困难，易取高料温，模温（对耐热，高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更易取高），料温队对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为2500C左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模具温度取50600C，要求有光泽及耐热性易取60800C，注射压力应比聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射机时的温度为1802300C，注射压力为100140MPa，螺杆式注射机则取1602200C，701000Mpa 5). 模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工时，塑件表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失），脱模斜度易取20以上 第三章 拟定模具结构形式3.1 型腔数目的决定注射模的型腔数目按照具体的情况来求确定，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，产品的成型质量容易保证；也可以是一模多腔，每一次注射生产多个塑件，但是塑件在成型中的质量很难保证，因为模腔数目越多，模腔的表面就很难达到很高的要求，在一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关系。（一） 塑件尺寸精度型腔数目越多时，精度也相对地降低。这不仅由于型腔加工精度的参差，也由于熔体在模具内的流动不均所致。按照SJ137278标准中规定的1、2级超精密级塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少（形状简单）可以是一模二腔。3、4级的精密级的精密塑料件，最多是一模四腔。但是在本设计中，对塑件尺寸的要求不是很严格可以设计更多的模腔数目。（二） 模具制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但非简单的倍数比。四腔模的制造成本并非单腔模的四倍。但是多模腔提高了塑件的成型效率，为生产厂家带来的利益远远超过加工模具节省下。因此，从模具费用的比例在生产塑件总体成本中所占来看，多腔模模具在一般情况下比单腔模模具低。（三） 注塑成型的生产效益从表面上看多腔模模具比单腔模模具带来的经济效益高，但是并不是模腔越多对塑件生产越有利，多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维修费用高，所以要从最经济的条件上考虑模具的型腔数。本零件为一小形零件，质量很小，就算是多模腔模具，也不会因为注射量对模具注射机有太大的影响。参见注射机的选择。（四） 制造难度 多腔模的制造难度比单腔模大。在整体式模腔中，当其中一腔损坏（或磨损超差）时，应立即停机维修，影响生产;在设计中可以适当的考虑组合式模腔，当一个模腔损坏时，可以更换后继续生产。综合以上几个方面综合考虑，采用一模八腔的结构形式。就精度而言，零件取四级精度；从模具制造成本以及模具成型的生产效益来看，降低了生产成本，提高了生产效率，而且塑件的注射量适中；但从制造难度来讲，这套模具的型腔比较复杂，整套模具的尺寸虽然不很大，但是由于有侧抽芯机构，如果选择更多型腔的模具，那么各个型腔之间就有可能产生干涉。选择本套模具，不仅使得模具有了较好的精度，而且便于加工，便于注塑，适应了现代化大规模高效率生产高质量零件的要求。3.2 分型面的选择分型面即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面，分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关分开模具取出塑件的面称为分型面;注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等，但也有将分型面作倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工难，但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，分型面自然也是曲面。图31 分型面的选择1动模板 2型腔 3凸模选择分型面时，应考虑的基本原则：1. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。2. 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。3. 保证制件的精度和外观要求与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。4. 分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。5. 不妨碍制品脱模和抽芯。在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧孔。6. 有利于浇注系统的合理处置。7. 尽可能与料流的末端重合，以利于排气。根据上述原则，对于本设计而言，设计思路是将型腔部分放在定模板，而部分放在动模板，根据塑件结构形式，塑件的最大截面设计为分型面，见图31中AA所示。这样便于塑料制品的脱模和成型时排气，也能保证塑料制品的质量。3.3 制品在模具中的位置的确定制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度、模具分型面的确定、浇口的设置、制品的尺寸精度和质量等等。因此，开始制定模具方案时，首先必须正确考虑制品在模具中的位置；然后再考虑具体生产条件（包括模具制造的），生产批量所需的机械化和自动化程度其它设计问题。制品在模具中的位置在设计时应遵循以下基本要求：（1）制品或制品组件的正视图，应相对于注射机的轴线对称分布，以便于成型；（2）制品的方位应便于脱模；（3）当模具的互相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时，制品的位置应着眼于使成型零件的水平位移最简便，使各个抽芯动作操作方便；（4）长度较长的管类制品，如果将它的长轴安置在模具的开模方向，而不能开模和取出制品的；或是管接头类制品，要求两个平面开模的，应将制品的长轴安置在于与模具开模相互垂直的方向。这样布置可显著减小模具的厚度，便于开模和取出制品。但此时需采用抽芯距较大的抽芯机构。图32 型腔的排列形式制品在模具中的位置的设计，即是型腔的位置设计，型腔有如下几种结构形式：1、整体式由整块材料加工而成的型腔。整体式型腔的优点是，强度和刚度都相对较高，且不易变形，塑件上不会产十拼模缝痕迹。它的缺点是，切削量大，使模具成本较高，同时给热处理和表面处理带来困难，只适用于形状较为简单的中、小型模具，但随着工业技术的发展，随着电蚀机床、仿型机床、程控机床的广泛应用，有些形状复杂的大型模具也有采用整体式型腔结构的。2、整体组合式型腔由多块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，再分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度要求以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行热处理等。3、局部组合式型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多用于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。4、完全组合式完全组合式是由多个镶拼块组合而成的型腔。它的特点是便于机械加工，便于抛光、研磨和局部热处理，节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或大面积塑件的大型型腔上。 第四章 注射机型号的确定4.1注射机型号的确定4.1.1注射量的计算通过Pro/E建模分析，塑件的质量m1 =1.8g,流道的凝料质量为一未知数，设为m2，根据经验，m2可用塑件质量的0.6倍来计算，从上分析得出初步确定为一模八腔的结构，所以注射量为：m=1.6nm1 =1.681.8=23.04g,模具中塑件总的体积为v,则 v=m/=23.04/1.03=22.69cm34.1.2塑件和道凝料在分型面上的投影面积及所需要锁模力计算流道凝料（包括浇口）在分型面上投影面积为A2，在模具设计计算前为一未知数，根据多型腔模统计分析，大约为塑件在其分型面上的投影面积A1的0.20.5倍，在设计时用A2=0.5nA1来估算。所以A=nA1+A2=nA1+0.5nA1=1.5nA1=1.58336mm2=4032mm2式中 A 塑件和凝料在分型面上的总的投影面积/mm2A1塑件在分型面上的投影面积，据零件尺寸的大小确定为A1=336mm2 F锁=AP=403235=141120N=141.12kNF锁计算得出的注射机的锁模力/kNP型腔的压力/MPa，取35MPa4.1.3注射机型号的选择根据对注射机的注射量的计算和对锁模力的计算，选择注射机的型号为SZ系列塑料注射机，选用SZ-60/40卧式注射机，注射机的主要的参数列于下表41所示表41 国产SZ-60/40塑料注塑机主要技术参数结构类型卧式锁模方式双曲式理论注射容量（cm3）60锁模力（kN）400螺杆直径（mm）30拉杆内间距(mm )200300注射压力（MPa）180移模行程(mm )250注射速率（g/s）70最大模具厚度(mm )250塑化能力（g/s）35最小模具厚度(mm )150螺杆转速（r/min）0200定位孔直径(mm )80喷嘴球半径（mm）10喷嘴口直径（mm）34.1.4注射机有关参数的校核1 按照注射机理论注射容量确定的型腔数目n注(KV机-V浇)/V单=(0.860-22.69)/1.73=14.068式中 n注 -按照注射机的注射容量计算的型腔数目; K -注射机注射容量利用系数,取K=0.8;V浇 -注射机理论注射容量(cm3)，根据表12得V浇=60 cm3，;V浇 -注射系统体积(cm3)，V浇 =23.04/1.03=22.69 cm3;V单 -单个制品的体积(cm3)，V单 =1.8/1.03=1.73.cm3. 2 按照注射机锁模力确定型腔数目n锁(0.1F锁/p模-A浇)/A单=(0.1400000/35-13.44)/3.36=3368式中 n锁 -按照注射机的锁模力来计算的型腔数目; F锁-注射机锁模力(N)，根据表得，F锁=4000000Np模-模内压力(MPa)，取p模=35MPa; A浇-浇注系统在分型面上的投影面积(cm2)，A浇=0.58 A单=0.583.36=13.44cm2; A单-单个型腔在分型面上的投影面积(cm2)，A单=336mm2.=3.36 cm23 按照注射机料桶塑化速率校核模具的型腔数目n塑(KMT/3.6-m2)/m1=(0.812030/3.6-8.64)/1.8=4398式中 n塑-按照注射机的塑化能力计算的型腔数目;K -注射机注射容量利用系数,取K=0.8;M -注射机塑化能力(kg/h)，根据表得M=35g/s3600/1000=120kg/h;T -注射成型周期(s),取30s;m2 -浇注系统的凝料重量(g)，m2=0.6nm1=0.681.8=8.64g;m1 -单件制品的重量(g)，m1=1.8g.根据以上的技术参数的校核，模具的型腔数目选择8是合理的，也完全符合设计的要求。4注射压力的校核所选择的注射机的公称压力P2为180MPa，塑件成型时所需要的压力一般由塑料的流动性，塑件结构和壁厚以及浇注系统类型决定，一般为70150MPa，而ABS塑料的成型压力为60100MPa，以注射时的压力满足塑件成型时所需要的注射压力 第5章 浇注系统的设计注射模具的浇注系统通常由主流道、分流道、浇口、冷料穴和排气槽或溢流槽等部分组成。在注射模具设计中对浇注系统进行合理布局和形式的选择是一个重要的环节。因为它的设计正确与否直接影响着注塑过程中的成型效果和塑件的质量。浇注系统的设计应注意以下原则：（1）浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置；（2）尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；（3）浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇行流动，并有利于排气和补缩；（4）避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移。（5）浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤；（6）熔合缝位置必须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；尽量减少浇注系统的用料量；（7）浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口必须有IT8以上精度；（8）排气良好。5.1 注射模具主流道的设计主流道是连接注塑机喷嘴和分流道的一段通道，通常和注塑机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，主流道的设计要点有见图5-1：图51 主流道衬套和定位圈1定位圈 2主流道衬套 3定模座板 4定模板1）主流道圆锥角=2060，对流动性差的塑料可以取3060，内壁粗糙度为Ra0.63m .所以本设计取=302）主流道大端呈圆角，半径R=13mm，以减少料流转向过渡时的阻力。取R=1mm 3）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能的短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。要和定模板厚度综合考虑后再取值。4）对于小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但是在大多数情况下是将主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上，如图51所示。主流道衬套和定模板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9的间隙配合。5）主流道衬套材料应选择优质T8A，并应进行淬硬处理，热处理强度为49.553HRC，以防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度，锥孔内壁粗糙度R为0.63m，以增加内壁的耐磨性，并减小注射中的阻力。圆锥孔大端处应有=1的过渡圆角，以减小料流在转向时的流动阻力； 6）主流道衬套与注射机喷嘴头的接触面必须吻合。主流道球面半径：SR=喷嘴球面半径+(1-2)=10+2=12mm端面凹球面深度取35mm，本设计中取4mm。球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模。7）定位圈是模具与注射机的定位装置，它保证主流道衬套与注射机的喷嘴对中定位。定位圈厚度应小于注射机定位孔的深度。8）浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。9）在可能情况下浇口套长度L应尽量的短，L越大其压力损失越大，使物料降温过大，影响注射成型。主流道尽量不采用分级对接形式。若根据需要L必须加长时，所对接的内锥孔的小直径D应大于浇口套内锥孔的大直径d，即D=d+(0.51.0)。总之，圆锥孔不应有倒拔角，同时两件的对接处A应紧密吻合不应有间隙，以免因此产生飞边影响浇注凝料的顺利取出。5.1.1 主流道尺寸的确定主流道小端尺寸为：d1=3.6mm 主流道大端尺寸为：d2=5.2mm主流道球面半径：SR=喷嘴球面半径+(1-2)=10+2=12mm5.1.2主流道衬套的设计本设计虽然是一小型模具，但是为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度为40mm，约等于定模座板的厚度（参见模架的确定和装配图）。衬套主流道衬套的尺寸如图52所示，材料为T8A钢，热处理淬火后的表面硬度为49.553HRC。主流道凝料的体积为：q=dn2L/4=3.14(3.6+5.2)235/4=2227.7mm3图52 主流道衬套的尺寸5.1.3主流道剪切速率校核 由经验公式=3.3q/Rn3=2.15103S-1 值在51025103 之间，所以主流道的剪切速校核合理式中 q流经主流道的体积/c m3q=q主+q分+q塑件=2227.7+5580 +13980 = 21787.7mm3=21.79cm3q分=5580mm3 参见分流道的设计计算q塑件=81.8/1.03=13.98cm3Rn= （3.6+5.2）/2/2=2.2m m=0.22 cm5.2 分流道的设计分流道是将熔融塑料从主流道中通过流道截面及其方向的变化，平稳进入单腔中的进料浇口或从主流道进人多腔模的各个型腔的浇口的通道，它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用。通常分流道设置在分型面的成型区域内。 分流道的设计要点如下：1. 在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量的小。但分流道的截面积过小会降低注射速度，使填充时间延长，同时可能出现缺料、焦烧、皱纹、缩孔等塑件缺陷，而分流道过大则增大冷凝料的回收量，并延长了物料的冷却时间。般来说，在注射完成后。分流道的冷却时间应比型腔中塑件的冷却时间要短，才不影响注射时的效率。一模多腔时分流道的截面积应为各浇口的截面积之和同时多型腔的外流道的截面积总和不能大于主流道的截面积。2. 分流道和型腔的分布原则是排列紧凑，间距合理，应采用轴对称或中心对称，使其平衡，尽量缩小成型区域的总面积。最好使型腔和分流道的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心相重合。3. 分流通的形状设计时，要考虑分流道的截面积与其周边长度的比最大为好，这样可以以减少熔料的散热面积和摩擦阻力减少压力损失。4. 在分流道上的转向次数尽量少，在转向处应圆滑过渡，不能有尖角。这些都是为了减少压力损失，有利于物料的流动。5. 在总体分布中，应综合考虑冷却系统的方式和布局并留出冷却水路的空间。5.2.1分流道的布局形式在多型腔的模具中，分流道的布局形式很多。研究分流道的布局，实质上就是研究型腔的布局问题。分流道的布局是围绕型腔的布局而设置的，即分流道的布局形式取决于型腔的布局，两者应统一协凋，相互制约。 分流道和型腔的分布有平衡式和非平衡式两种。本设计采用平衡分流道平衡式分布的特点是：从主流道到各个刑腔的分流道，其长度、断面尺寸及其形状都完全相同，以保证各个型腔同时均衡进料，同时注射完毕。分流道的布局如图24所示5.2.2 分流道的截面形状和尺寸确定为了便于加工以及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等，为了减少压力损失，流道截面应该较大，而要求散热少，流道的表面积应尽可能小。 因此，可用流道的截面积和同长的比值表示流道的效率，比值愈高，流道效率愈高。圆形和正方形的流道效率较高，但是圆形流道加工困难，两个半圆模不易对中;正方形截面的流道难以脱模，在实际生产中常使流道侧壁的角度增加，形成梯形截面。所以本设计采用加工工艺性好的梯形截面，并且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。5.2.3 分流道长度确定分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失，同时考虑型腔的布置和浇口的位置设计，将分流道设计成直线的，总长310mm,分流