机械毕业设计（论文）-矩形盒盖注塑模具设计【全套图纸UG三维】.doc

1目录目 录全套图纸，加1538937061 绪论21.1塑料成型与注塑模具21.2国内外相关发展状况31.2.1国内发展状况31.2.2国外发展状况31.2.3中国与国外先进技术的差距41.3塑料模具发展走势42 塑件材料分析与方案论证62.1塑件的工艺分析62.1.1塑件的材料62.1.2聚苯乙烯的基本特性62.1.3聚苯乙烯的成型特点62.1.4聚苯乙烯的主要用途62.1.5 聚苯乙烯的注射成型工艺参数62.2塑件的成型工艺62.2.1注射成型的原理72.2.2注射成型的工艺过程72.2.3注射成型工艺参数92.2注塑模的机构组成92.3方案论证103 注射成型机的选择123.1估算塑件体积123.2计算塑件质量123.3注塑机的注射容量123.4锁模力123.5选择注塑机及注塑机的主要参数133.5.1注射机的选择133.5.2 XS-ZY-125型注塑机的主要参数133.6注塑机的校核134 浇注系统设计154.1浇注系统的功能154.1.1浇注系统的组成154.1.2浇注系统设计原则154.1.3浇注系统布置154.2流道系统设计174.2.1主流道设计174.2.2冷料井设计184.2.3浇口设计185 成型零件设计205.1分型面的设计205.2成型零件应具备的性能215.3成型零件的结构设计215.3.1凹模（型腔）结构设计215.3.2型芯的结构设计225.4成型零件工作尺寸计算225.4.1影响塑件尺寸和精度的因素225.4.2成型零件工作尺寸的计算23图5.2 型芯255.4.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算256 导向机构的设计276.1导向机构的作用276.2导柱导向机构276.2.1导向机构的总体设计276.2.2导柱的设计286.2.3导套的设计286.3推板导套导柱的结构设计297 脱模机构的设计297.1脱模机构的结构组成297.1.1脱模机构的设计原则297.1.2脱模机构的结构297.1.3脱模机构的分类307.2脱模力的计算307.3简单脱模机构307.3.1脱模机构的设计要点317.3.2顶出机构的形状317.4复位装置328 侧向分型与抽芯机构设计338.1侧向分型与抽芯机构的分类338.2侧向分型与抽芯机构设计338.2.1侧向分型与抽芯机构设计要点338.2.2侧向分型与抽芯机构的工作原理及其类型348.2.3斜斜顶抽心距的计算348.2.4斜顶的组合与导滑形式358.2.5开模行程和拉杆尺寸的确定369 温度调节系统的设计379.1温度调节系统的作用379.1.1温度调节系统的要求379.1.2温度调节系统对塑件质量的影响379.2冷却系统的机构389.2.1模具冷却系统的设计原则389.2.2模具冷却系统的结构3810 塑料模具用钢4010.1注塑模材料应具备的要求4010.2模具材料选用的一般原则4010.3本模具所选钢材及热处理4011 模具工作过程4212 模具可行性分析4312.1本模具的特点4312.2市场效益及经济效益分析4313 总结44致谢45参考文献461 绪论1.1塑料成型与注塑模具塑料工业是由塑料原料和塑料制品生产两大系统组成，二者相辅相成，缺一不可，而塑料制品生产是实现塑料原料自身价值的唯一手段。塑料制品生产的目的就是根据各种塑料的性能，利用各种工艺方法，使其成为具有一定形状而又有使用价值的物品或定型材料。塑料制品生产主要由成型、机械加工、表面装饰、装配等环节组成，其重要一环就是塑料成型。塑料成型就是将各种形态的塑料原料（粉料、粒料、溶液或分散体）制成所需形状的制品或胚件的过程。塑料成型的方法很多，如注塑、吹塑、挤出等等。而注塑成型以其能成型高尺寸精度、高复杂性的制品和高效率占有重要一席。塑料注塑成型过程是，塑料原料从注塑机的料斗进入加热筒，经塑化后由柱塞或螺杆的推动，在一定压力下通过喷嘴进入模具型腔，经冷却固化后而开模获得制品（塑件）。除少数几种塑件外，几乎所有的塑件都可以注塑成型。据有关资料统计，注塑制品占所有模塑件总产量的三分之一；注塑模具占塑料成型模具数量的二分之一以上。注塑成型制品的应用已十分广泛，并随着塑料原料的不断改进，已逐步代替传统的金属和非金属材料的制品，发展注塑模具大有可为。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极其密切的关联，世界各国对塑料模的现代设计与制造技朮都极为关注。近年来，国外对塑料模的热流道系统温度控制系统应用数控机床加工及减少热处理变形等方面都做了许多探索，并取得了一定成果。国外许多企业在塑模的设计与制造方面，已采用了CAD/CAM系统。这对提高塑件制品质量，缩短塑模制造周期，降低塑件生产成本方面取得较好经济效益。塑模设计的传统方法，是依靠设计人员的经验技巧和现有的设计数据，从对塑件的工艺计算到塑模的设计制图，全靠手工劳动。对塑模的制造就更需要专业人员付出大量的繁杂劳动。所以塑件的质量和数量都远不能满足生产发展的需要。随着计算器技朮的广泛应用，塑模设计和制造采用了CAD/CAM系统，从而大大提高了模具设计制造的效率。塑模CAD/CAM的应用可以提高塑模的设计制造质量和速度。据日本有关数据报道，仅用CAD系统即可缩短设计时间（40-70)%。另据文献介绍，日本在151个模具制造厂中调查有11%采用了CAD系统，7%采用了NC自动编程系统，在64个注塑造厂中有22%采用了CAD系统，有16%采用CAD/CAM系统，10%采用了NC自动编程系统。采用NC机床可以提高制造精度，节省能耗和扩大制造功能。国内CAD/CAM的开发起步较晚，虽然在这方面已进行了大量研究开发工作，但仍较落后，有待进一步改进和完善。塑料模具材料直接影响塑模的使用寿命加工成本及产品的成型质量，因此设计时要正确地选择模具材料。用于塑料模具材料的品种很多，其中主要是以钢合金工具钢冷热模具钢，不锈钢等，此外，有色金属中有锌合金铝合金铍铜或某些新材料等。随着材料科学不断发展，在模具新材料的应用上，国内外都已经对模具的工作条件，失效形式和提高撒哈拉沙模具的使用寿命的途径方面进行了大量的研究工作，并开发出许多不仅具有良好的使用性能，而且还有加工好，热处理变形小的新型塑料模具钢，如预硬钢时效硬钢析出硬化钢耐腐蚀钢等，并在生产中得到广泛应用。选择塑模材料的主要依据是塑模工作条件，对工作精度要求较低，工作条件比较好的塑模，可选择价格较低廉的普通材料制造，而对一些工作精度要求较高，工作条件恶劣的塑模，则需要选择价格较贵使用性能好的材料制造。必要时还应寻加工好的模具零件进行特殊的强化处理，以使塑模具有较长的使用寿命。1.2国内外相关发展状况1.2.1国内发展状况模具工业是国民经济发展的重要基础工业，也是一个国家加工工业发展的重要标志。近年来，我国模具工业的技术水平取得了长足的发展。当前，国内已经能生产精度达2微米的的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，使用寿命12亿次，大型模具、精密塑料模具和部分汽车覆盖模具都已经达到了很高的水平。现在，我国模具生产厂点约有3万多家，从业人数80多万人。“十五”期间，模具年平均增长速度达到20左右，2005年模具销售额达650亿元，同比增长25；模具出口7.4亿美元，比2004年的4.9亿美元增长约50，均居世界前列。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50，塑料模具约占33，压铸模具约占6，其它各类模具约占11。但是，由于创新能力弱，行业关键技术难以突破，使得我国模具行业长期以来面临着“低端竞争、高端进口”的尴尬局面。为了适应市场对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切要求，模具越来越向着大型化、高精度化、多功能复合模具化等方向发展。热流道模具、气辅模具等先进的模具加工技术也将在塑料模具中得到更广泛的应用。标准件的广泛应用，将极大的影响模具制造周期，提高模具的质量，并降低模具的制造成本。模具技术含量的不断提高，将使中高档模具比例不断增大，产品的机构调整将引发模具市场走势不断变化。1.2.2国外发展状况高新技术在欧美模具企业得到广泛应用，欧美许多模具企业的生产技术水平，在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。(1) CAD/CAE/CAM的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美，CAD/CAE/CAM已成为模具企业普通应用的技术。(2) 为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。(3) 快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用。目前，国外注射成型技术的发展迅速，精密注射成型、注射成型中的计算机技术的广泛应用，以及全电动注射剂、两板式注射机、无拉杆注射机、电磁动态化注射机、低压注射成型、高速注射成型、复合注射成型、超级小精密注射成型等技术的研发及应用，都大大提高了国外模具的生产和制造水平。1.2.3中国与国外先进技术的差距中国模具生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工业发达国家落后许多，也比英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国落后、其差距主要表现在下列几方面。国内自配率不足80，其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60。模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。中国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），专业模具厂也大多数是“大而全”、“小而全”的组织形式。国外模具企业大多是“小而专”、“小而精”。模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术。1.3塑料模具发展走势(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。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；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析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。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具也非常重要。(4)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。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。本次毕业设计中主要应用了先进的CAD软件和Pro/E软件。其中Pro/E主要用于模具成型零件的3D设计，并向2D设计人员提供制品的其它有关参数，如投影面积，体积等，以优化模具设计，使模具结构更加合理。我这次的毕业设计的主要内容是模具结构，在论文中，对于由CAD软件和Pro/E软件完成的内容将直接说明，不作具体说明。56毕业设计（论文）2 塑件材料分析与方案论证2.1塑件的工艺分析2.1.1塑件的材料此塑件的材料为聚苯乙烯（PS)。2.1.2聚苯乙烯的基本特性聚苯乙烯是一种性能优良的热塑性工程塑料，密度为1.05，电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯。汽油等有机溶剂。2.1.3聚苯乙烯的成型特点无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力。动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型。宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形。可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件。脱模斜度大,顶出均匀。塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热。2.1.4聚苯乙烯的主要用途适于制作绝缘透明件，装饰件及化学仪器，光学仪器等零件。2.1.5 聚苯乙烯的注射成型工艺参数密度（g/ cm3）：1.05；收缩率（%）：0.40.7；熔融温度：180280；成型模温：1085；流动比：30150；结晶性：非结晶性；射速：中等速度；适用注塑机类型：螺杆式、柱塞式均可。2.2塑件的成型工艺 塑料的种类很多，其成型的方法也很多，有注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、气动与液压成型、泡沫塑料的成型等。其中前四种方法最为常用。本塑件的成型采用注射成型。注射成型又称为注射模塑，是热塑性塑料制件的一种主要成型方法，除个别热塑性塑料外，几乎所有热塑性塑料都可用此方法成型。近年来，注射成型已成功的用来成型某些热固性塑件。注射成型可成型各种形状的塑料制件。它的特点是成型周期短，能一次成型外观复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件，且生产率高，易于实现自动化生产，所有广泛用于塑料制件的生产中，但注射成型的设备及模具的制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料制件生产。注射成型所用的设备是注塑机。目前注塑机的种类很多，但普遍采用的是柱塞式注塑机和螺杆式注塑机。2.2.1注射成型的原理注射成型是原理是将颗粒状态或粉状塑料从注塑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，在注射剂柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔，经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，这样就完成了一次工作循环。如图2.1所示。2图2.1 注射成型工作循环2.2.2注射成型的工艺过程注射成型工业过程包括：成型前的准备、注射成型过程以及塑件的后处理三个阶段。(1)成型前的准备为确保注射过程顺利进行和保证质量，应对所用设备和塑料进行一下准备工作：成型前对原料的预处理 根据各种塑料的特性及供料状况，一般在成型前对原料进行外观（指色泽、粒度大小及均匀性等）和工艺性能（熔融指数、流动性、收缩率等）检验。如果来料为粉料，则有时还需进行捏合、塑炼、造料等操作。此外对所用料粒有时还需要进行干燥。料筒的清洗 在注射成型前，如果料筒内残余塑料与将要使用的塑料不一致以及需要调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对料筒进行清洗或更换。柱塞式注射机料筒内的存料量较多且料筒中间有分流梭，因此清洗较困难，必须拆卸清洗或者采用专用料筒。螺杆式注射机通常是直接换料清洗。为节省时间和原料，换料清洗应根据塑料的热稳定性成型温度范围及各种塑料之间的相容性的因素采用正确的清洗步骤。当新料的成型温度高预料筒内存料的成型温度时，先将料筒温度升至新料的最低成型温度，然后加入新料，并连续“对空注射”，直至全部存料清洗完毕，在调整料筒温度进行正常生产。当新料成型温度比存料成型温度低，则先将料筒温度升高到存料最好的流动温度后切断电源，用新料在降温下进行清洗。当新料与存料成型温度相近时，则不必变更温度，直接清洗即可。脱模剂的使用 脱模剂是使塑件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。常用的脱模剂有硬脂酸锌液体石蜡和硅油等。除了硬脂酸锌不能用于聚酰胺之外，上述三种脱模剂对于一般塑料均可使用，其中尤以硅油脱模效果最好，只要对模具施用一次，即可长效脱模，但价格很贵。硬脂酸锌多用于高温模具，而液体石蜡多用于中低温模具。使用脱模剂时，要求涂层适量和均匀，否则会影响塑料的外观及性能。(2)注射成型过程注射过程是塑料转变为塑件的主要阶段。它包括加料、塑化、加压、注射、保压、冷却定型和脱模等步骤。加料 由注射剂料斗落入一定量的塑料，以保证操作稳定、塑料塑化均匀，最终获得良好的塑件。通常其加料量由注射机装置来控制。塑化 塑化是指塑料在料筒内经加热达到熔融流动状态，并具有良好的塑性的全过程。就生产的工艺而论，对这一过程的总要求是：在规定时间内提供足够数量的熔融塑料，塑料熔体在进入型腔之前要充分塑化，既要达到规定的成型温度，又要使塑化料各处的温度尽量均匀一致，还要使热分解物的含量达最小值。这些要求与塑料的特性、工艺条件的控制及注射机塑化装置的结构等密切相关。加压注射 注射机用柱塞或螺杆推动具有流动性和温度均匀的塑料熔体，从料筒中经过喷嘴、浇注系统直至注入模腔。保压 保压是自注射结束到柱塞或螺杆开始后移的这段过程，即压实工序。保压的目的一方面是防止注射压力解除后，如果浇口尚未冻结，发生型腔中熔料通过浇口流向浇注系统，导致熔体倒流；另一方面则是当型腔内熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆可迫使浇口附近的熔料不断补充进模具中，使型腔中塑料能成型出形状完整而致密的塑件。冷却定型 当浇注系统的塑料已经冷却凝固，继续保压已不再需要，此时可退回柱塞或螺杆，同时通入冷却水或空气等冷却介质，对模具进一步冷却，这一阶段称冷却定型。实际上冷却定型过程从塑料注入型腔起就开始，它包括从注射完成、保压到脱模前这一段时间。脱模 塑件冷却到一定温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。(3)塑料的后处理塑件经注射成型后，除去浇口凝料，修饰浇口处余料及飞边毛刺外，常需要进行适当的后处理，借以改善和提高塑件的性能，塑件的后处理主要指退火和调湿处理。退火处理 退火处理是使塑件在定温的加热液体介质（如热水甘油和液体石蜡）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却的过程。其目的在于减少由于塑件在料筒塑化不均匀或在型腔内冷却速度不一致，而形成内应力，这在生产厚壁或带有金属镶件得塑件时尤为重要。一般退火温度控制在塑件使用温度以上1015，或低于塑料的热变形温度1020。退火处理的时间取决于塑件品种、加热介质、温度、塑件的形状和成型条件。退火时间到达后，塑件缓慢冷却至室温，冷却太快，有可能重新产生内应力。调湿处理 将刚脱模的塑件放在热水中进行处理，以隔绝空气，防止塑件氧化而变色，同时，加快达到吸湿平衡的一种处理方法。通过处理，使塑件的颜色性能和尺寸达到稳定。通常聚酰胺类塑件需进行调湿处理，处理的时间随塑料的品种形状厚度及结晶度大小而异。2.2.3注射成型工艺参数对于一定的塑件，当选择了适当的塑料品种、成型方法及设备，设计了合理的成型工艺过程及模具结构之后，在生产中，工艺条件（参数）的选择及控制就是保证成型顺利进行和塑件质量的关键。注射成型最主要的工艺参数是塑化流动和冷却的温度、压力，以及相应的各个作用时间。(1)温度 注射成型过程需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度、模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要影响塑料的充模和冷却定型。(2)压力 注塑成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力。它们关系到塑化和成型的质量。(3)时间(成型周期) 完成一次注射成型所需要的时间，称为成型周期。它是决定注射成型生产率及塑件质量是一项重要因素。2.2注塑模的机构组成注射模具包括动模和定模两部分，动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。注射时动模与定模闭合，构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离，以便取出塑料制品。根据模具中各个部件所起的作用，可将模具分为以下几个基本组成部分：成型零部件 主要用来决定制品的几何形状和尺寸，如凸模决定制品的内形，而凹模决定制品的外形。合模导向机构 主要用来保证动模和定模两大部份或模具中其它零部件（如凸模合凹模）之间的准确对和，以保证制品形状和尺寸的精确度，并避免模具中各种零件发生碰撞和干涉。浇注系统 是将注射机射出的塑料熔体引向闭合模腔的通道，对熔体充模时的流动特性以及注射成型质量都具有重要影响。由主浇道、分流道、浇口及冷料穴等组成。推出机构 在开模过程中，需要有推出机构将塑料制品及其在流道内的凝料推出或拉出。调温系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调节。模具的冷却一般依靠模具内开设的冷却水道中的冷却水，模具的加热则依靠在模具内部或周围安装的电加热元件。排气结构 注射模中设置排气结构是为了在塑料熔体充模过程中排除模腔中的空气和塑料本身挥发出的各种气体，以避免他们造成缺陷。排气结构即可以是排气槽，也可以是模腔附近的一些配合间隙。支承零部件 这类零部件在注射模中用来安装固定或支承成型零部件等上述七种功能结构，将支承零部件组装在一起，可以构成模具的基本骨架。2.3方案论证此次设计的塑料模具的塑件图如图2.2所示。 图2.2 矩形盒盖三维图方案一：矩形盒盖两边侧凹采用强制脱模；方案二：矩形盒盖两边侧凹采用斜顶抽芯；方案三：矩形盒盖两边侧凹采用斜顶抽芯；方案一采用强制脱模,虽然模具设计结构比较简单，但是塑件容易产生变形或者破坏。方案二采用斜顶抽芯抽芯机构，机构比较复杂加工成本高。方案三采用斜顶抽芯结构简单，加工成本低。经过以上三种方案综合比较，决定采用第三种方案，其模具结构草图如图2.3所示。图2.3矩形盒盖的模具结构草图3注塑机的选择3 注射成型机的选择3.1估算塑件体积(1)用Pro/E软件计算塑件体积为：V1=142633(2) 用Pro/E软件计算浇注系统的体积： V2=20313 (3)估算总体积: V=2V1+V2=305573 3.2计算塑件质量此塑件材料为聚苯乙烯（PS），经查表的其密度=1.05g/cm3 则其质量为：M=v =1.0530.6 =38.433.3注塑机的注射容量确定了单个塑件的体积和模腔数量就可以大体计算出多模塑件的总体积，再加上教主系统中主流到、分流到、浇口、冷料井的体积，即是一模的塑料的总体积， ，在选择注射机的注射容量 时可用下式计算。 （式3-1）式中 注射机最大注射容量，； 成型塑件与浇注系统体积总和，； 0.8最大注射容量的利用系数。计算得，V注38.25 3.4锁模力型腔总的投影面积为：A=4138mm2；计算其所需锁模力F为：F=1.5PA=93.105KN，毕业设计（论文） 式中：型腔单位面积的注射压力(MPa)，查手册得=45MP。3.5选择注塑机及注塑机的主要参数3.5.1注射机的选择综合以上的分析，联系实际情况，现初选XS-ZY-60型注射出成型机。3.5.2 XS-ZY-125型注塑机的主要参数 理论注射量： 60 螺杆直径： 42 注射压力： 119MPa 最大注射面积： 320 锁模力： 500KN 模板最大行程： 300模具最大厚度： 300 模具最小厚度： 200 拉杆空间（长宽）： 290260mm 定位孔直径： 100mm 喷嘴球半径： 12mm 喷嘴孔径： 4mm注射方式： 螺杆式 螺杆转速： 16，28，48r/min3.6注塑机的校核 (1)最大注射量校核 最大注射量是指注射机一次注射塑料的最大容量，设计时应保证成型塑件所需的注射量小于所选注射机的最大注射量。 XS-ZY-60型注射出成型机的理论注射量为6038.25，因此满足要求。(2)锁模力校核当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生一个沿注射机抽向的很大的推力，此推力的大小等于塑件加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和（即注射面积）乘以型腔内的塑料压力。此力可使模具沿分列面涨开。为了保持动、定模闭合紧密，保密塑件的尺寸精度并尽量减小溢边厚度，同时也为了保障操作人员的人身安全，需要机床提供足够大的锁模力。因此，欲使模具从分型面涨开的必须小于注射机规定的锁模力。即 （式3-2）式中 注射机的额定锁模力，t； 塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积，cm2； 熔融塑料在模腔内的压力，kg/cm2； 安全系数，通常取1.11.2。经查表可得，=300 kg/cm2；即 即该注塑机的锁模力符合要求。(3)模具厚度校核模具厚度必须满足下式： （式3-3）式中 模具闭合厚度，mm；注塑机所允许的最小模具厚度，200mm；注塑机所允许的最大模具厚度，300mm；根据结构草图可知，初选的模具厚度为276mm。 则，满足要求。 (4)开模行程校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程，其开模行程按下式效核+（510）(mm) （式3-4）式中 S注塑机的最大行程，mm；为塑件抽心的脱模距离，此模具中为2mm；包括流道在内的塑件高度，此模具中为86mm；定模板与浇口板的分离距离，此模具中为10mm；所以上式成立（30098），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该XS-ZY-60型注塑机符合要求。4浇注系统设计4 浇注系统设计浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的输送管道。它具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量具有决定性影响。4.1浇注系统的功能浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到型腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序，压力损失小热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与制品分离或切除。4.1.1浇注系统的组成浇注系统一般由四部分组成。(1)主流道 指由注射机喷嘴出口起到分流道入口止的一段流道。它是塑料熔体首先经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一轴线。(2)分流道 指主流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和转向。单型腔模具中分流道是为了缩短流程。多型腔注射模中分流道中为了分配物料，通常由一级分流道和二级分流道，甚至多级分流道组成。(3)浇口 指分流道末端与模腔入口之间狭窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序的填满型腔，且对补缩具有控制作用。(4)冷料井 通常设置在主流道和分流道转弯处的末端。其功用为“捕捉”和贮存熔料前锋的冷料。冷料井也经常起拉勾凝料的作用。4.1.2浇注系统设计原则(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，及喷射和蛇形流动，并有利排气和补缩；(4)避免高压熔体对型芯很让和嵌件产生冲击，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)熔合缝位置需合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；(7)尽量减少浇注系统的用料量；(8)浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口须有IT8以上精度。4.1.3浇注系统布置在多模腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两类，一般以平衡式为宜。5成型零件设计(1)平衡式布置 从主流道末端到各型腔的分流，其长度、端面形状和尺寸都对应相等。这种布置可使塑料熔体均衡地充满各个型腔。一起出模的各塑件质量和尺寸精度的一致性好。但分流道较长，对熔体阻力大，浇注系统凝料多。如图4.1所示，圆周均不，较适宜均衡充模，但流道较长。而H形排列，适宜于矩形塑件。4.1 浇注系统平衡式布置(a)、(b)圆形排列；(c)(d)H形排列。(2)非平衡式布置 见图4.2，由于从主流道末端到各个型腔的分流道长度各不相等。为达到均衡充模，需将浇口尺寸按距主流道远近，进行修正。此种布置，流程虽短但制件质量一致性很难保证。图4.2 浇注系统非平衡式布置浇注系统无论是平衡或非平衡布置，型腔均应与模板中心对称。使型腔和流道的投影中心与注射机锁模力中心重合，避免注射时产生附加的倾侧力矩。4.2流道系统设计流道系统包括主流道、分流道和冷料井以及结构设计。4.2.1主流道设计主流道通常位于模具的中心，是塑料熔体的入口，其形状为圆锥形，便于熔融塑料的顺利进入，开模时又能使主流道的凝料顺利拔出。热塑性塑料的主流道一般由浇口套构成。主流道入口直径d，应大于注塑机喷嘴直径1mm左右。这样便于两者能同轴对准，也使得主流道凝料能顺利脱出。主流道入口的凹坑球面半径R，应该大于注塑机喷嘴头半径约23mm。反之，两者不能很好粘合，会让塑料熔体反喷，出现溢边导致脱模困难。锥孔粗糙度。主流道的锥角a=24。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小锥角使凝料脱模困难；还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大。2如图4.3所示，为主流道机构。（a）浇口套二维图 （b）浇口套三维图图4.3 主流道的设计图中，d=喷嘴孔径+1mm；R=喷嘴球面半径+23mm；a=24； r=D/8；H=（1/32/5）R主流道直径的经验公式为 （4-1）式中 主流道大头直径，mm； 流经主流道的熔体体积（包括各个型腔、各级分流道、主流道以及冷料穴的容积），mm； 因熔体材料而异的常数，查手册1得PC的K=1.5。则取D=10mm。喷嘴孔径为3.2mm，喷嘴球面半径为11mm4.2.2冷料井设计冷料井的位置在正对主浇道的动模上，一般处于分流道的末端，它的作用是将物料前端的“冷料”收集起来，防止“冷料”进入型腔而影响塑件的质量。开模时冷料井能起到将主流道的冷凝料拉出的作用，冷料井的直径比应比主流道的大端直径稍微大一些。冷料井的形式有带Z形拉料勾的冷料井；带球头形拉料的冷料井；倒锥形冷料井等。本方案采用冷料井方案如下图4.4所示。图4.44.2.3浇口设计 浇口是连接分流道和型腔的一段细短浇道，它的形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。(1)浇口的尺寸及类型 浇口的截面积一般取分流道截面积的3%6%，浇口的长度约11.5mm，在设计时应取最小值，试模时逐步修正。浇口的形状有矩形（厚度和宽度比为1：3）、圆形、梯形和U形。浇口的类型有直接口、侧浇口、平缝式浇口、扇形浇口、点浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、潜伏式浇口和护耳浇口等。本模具采用的点浇口，点浇口全称针点式浇口，是典型的限制型浇口。具有如下优点：可大大提高塑料熔体剪切速率，表现粘度江都明显，致使充模容易。熔体经过点浇口时因高速摩擦生热，熔体温度升高，黏度再次下降，致使流动性再次提高。能正确控制补料时间，无倒流之虑；有效降低塑件特别是浇口附件的残余应力，提高了制品质量。能缩短成型周期，提高生产效率。有利浇口与制品的自动分离，便于实现塑件生产过程的自动化。浇口痕迹小，容易修整。在多型腔模中，容易实现各型腔均衡进料，改善了塑件质量。能较自由地选择浇口位置。点浇口的缺点有：必须采用双分型面的模具结构；不适合高粘度和对剪切速率不敏感的塑料熔体；不适合厚壁塑料成型；要求采用较高的注射压力。点浇口的结构如图4.5所示。图4.5点浇口的机构形式图中主要尺寸为：浇口直径（0.51.5）mm，l=0.52mm，H=3， ，R=1.53，r=0.20.5。(2)浇口的位置 浇口的位置对塑件的质量有极大的影响，浇口的位置选择时应遵循如下原则：浇口应开设在塑件较厚的部位，以利于熔体流动，型腔的排气和塑料的补塑，避免塑件产生缩孔或表面凹陷；浇口的设置应避免塑件表面产生熔接痕，影响塑件的外观；浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置；浇口应设置在有利于排出型腔中的气体的位置；浇口应设计在能避免塑件表面产生熔接痕的部位；模具的型芯细小时，浇口设计应注意不能使熔融塑料直接冲击型芯，以免型芯被冲击变形。浇口不要设置在塑件使用中的承受弯曲载荷和冲击载荷的部位。5 成型零件设计注射模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔，成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件，各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸、和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高雅容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。5.1分型面的设计模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面成为分型面。分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计合理与否直接影响到塑件的质量；模具的整体机构；工艺操作的困难程度及模具的制造成本。常见的取出区间的主分型面，与开模方向垂直。也有采用与开模方向一致的侧向主分型面。分型面大都是平面，也有秦泄密案、曲面或台阶面。分型面的选择原则：分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，只有这样才能使塑件从模具中顺利地脱模，这是最根本的一条原则。分型面的选择应考虑有利于塑件的脱模，一般模具的脱模机构通常设置在动模一侧，模具开模后塑件应停留在动模一边，以便塑件顺利脱模。分型面的选择要保证塑件的进度要求，塑件光画的表面不应设计分型面，以避免影响外观质量；塑件中要求同轴度的部分要放在分型面的同一侧，以保证塑件同轴度的要求。分型面的选择还应考虑模具的侧向抽拔距，由于模具侧向分型是由机械分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面时应将抽芯和分型距离长的方向置于开模的方向，将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动末端，以便于模具型腔内气体的排出。选择分型面时应使模具零件易于加工，减小机加工的难度，要使模具加工工艺最简单。鉴于以上要求，本模具的分型面设在矩形盒盖的底部，此处为塑件截面尺寸最大的部位，是该塑件分型面的一个好的选择。5.2成型零件应具备的性能由于成型零件的质量直接影响到塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以必须具备一下性能：具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温和高压。具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能。零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小。成型部位须有足够的位置精度和尺寸精度。5.3成型零件的结构设计5.3.1凹模（型腔）结构设计凹模也称为型腔，是成型塑件表面形状的模具零部件。按结构不同可分为五种：(1)整体式凹模 它是由整块材料加工制成。整体式凹模的强度高，成型的塑表面光滑无痕迹，但模具加工困难，热处理变形大，材料浪费严重，适用于中小型简单模具。(2)整体嵌入式凹模 经常应用于多型腔模具，凹模常加工成带台阶的镶块，从凹模固定板下部嵌入，或者凹模与凸模固定板采用过盈配合，用螺钉连接在固定板上，凹模如果是回转体，还需要销钉或平键定位止转。整体嵌入式凹模加工和安装容易，热处理变形小，便于凹模损坏时的更换和维修，成型后的塑件如有毛刺扥缺陷时，有利于脱模和后处理。(3)镶嵌式凹模 有的模具采用局部镶嵌式凹模，对于大型模具或形状复杂的模具，为了便于机械加工或热处理，而采用大面积镶嵌式凹模。局部镶嵌的凹模一般都是凹模的易损部分或难于加工成型的部分，凹模镶嵌的配合表面要磨平、抛光，以减少塑件成型时的表面毛刺，保证塑件表面质量。(4)四壁拼合式凹模 弱国矩形凹模巨大且复杂，可将底部和四壁分别加工，经研磨后嵌入模套，侧壁之间采用扣锁连接，以保证连接的准确性。(5)拼块式凹模 对于有侧凹的圆形塑件要采用侧向分型机构，以便塑件顺利从凹模取出，凹模可有两块或多块拼合而成。本模具为外形简单的中小型塑件，采用整体式凹模。5.3.2型芯的结构设计型芯是成型塑件内表面的模具零件，根据成型情况不同，型芯可分为一下结构形式：(1)整体型芯 整体型芯是在型芯固定板或型腔上直接加工出型芯，这种型芯结构牢固，成型的塑件质量好，但模具的加工难度大，适用于内形简单、深度不大的型芯设计。(2)镶嵌式型芯 在多型腔模具中常常将型芯加工成带台阶的型芯，镶嵌到型芯固定板上，如型芯为回转体且有不对称凹槽或凸起，需要加销钉定位止转。当型芯细小时，可采用过盈配合，铆接或树脂粘结的方法将型芯与固定板连接起来。(3)组合式型芯 对于形状较为复杂的型芯通常用两个或多个型芯共同组合而成，这种方法可以讲复杂型芯简单化，使加工难度降低，也有利于型芯的抛光。它需求各型芯配合面要平整，与型芯固定板的配合要紧密，不要是用销钉或螺钉固定连接。5.4成型零件工作尺寸计算注塑模成型零件工作尺寸，是指成型零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。因此，塑料制品的形状和尺寸精度的获得，必须考虑物料的成型收缩率等众多因素的影响。成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形的长度和宽度尺寸）、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔（型芯）与型腔（型芯）的位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸、精度来确定模具成型零件的工作尺寸和精度。5.4.1影响塑件尺寸和精度的因素(1)成型收缩率 塑料成型后的收缩率与塑料的材料、塑件的结构、模具的结构以及成型的工艺条件等因素有关，因此，在实际工作中，成型收缩率的波动很大，从而引起塑料尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为： （式5-1）式中 塑料收缩波动而引起的塑件尺寸误