机械毕业设计（论文）-导管注塑模具设计【全套图纸】.doc

本科毕业设计(论文)题目：导管注塑模具设计系 别： 机电信息系 专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年05月导管注塑模具设计摘 要注塑成型是塑件生产最常用的方法之一。本设计通过注塑模具产品，利用实体模型测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的材料和塑件结构进行分析，并对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，确定塑件的最佳浇注位置，并通过实际情况进行调整，从而得到对实际生产来说最合理的浇注位置。在确定模具型腔数目后，分析产品的气穴、熔接痕、充填时间、充填结束时的体积温度、流动前沿处的温度、速度/时间转换点压力、充填结束时的压力、注射位置处压力等，可确定注塑模具的合理性。该模具采用普通浇注系统，由于采用一模两腔的注射结构，必须设置分流道，用点浇口形式从零件端部进料。此次设计中，最关键的是确定型芯和型腔的结构，此外还分析了模具受力，脱模机构的设计、冷却系统的设计等。关键词：型腔;熔接痕;分流道;点浇口 全套图纸，加153893706IICatheter injection mold designAbstractInjection molding is one of the most commonly used method of plastic parts production.This design, injection mold products, measuring the size of the entity model, entity modeling, and materials of plastic parts and plastic parts of the structure of analysis, mold design and plastic parts, including the design of the finished plastic parts,analysis and calculation of the process parameters, the design of the working part of the mold structure design and processing programs to develop, to determine the plastic parts of the casting position and adjust the actual situation, in order to get the most reasonable for the actual production of casting position.Determine the number of mold cavity, the cavitation analysis products, Weld, filling time, filling the end of the volume of temperature at the temperature of the flow front velocity / time conversion point pressure, the pressure in the filling at the end of the injection site at the pressurecan determine the rationality of the injection mold.The mold using a common gating system, using a two cavity mold injection structure must be set to shunt feed the latent form of point gate from inside the part.This design, the most critical is to determine the structure of the core and cavity, in addition to analysis of the mold by force, the design of mold release, and the cooling system design.Key Words:cavity; weld; shunt; point gateIII目 录1绪论11.1 塑料成型与注塑模具11.2 国内外相关发展状况11.2.1国内发展状况11.2.2国外发展状况21.3塑料模具发展走势22塑件材料分析与方案论证42.1塑件的工艺分析42.1.1塑件的材料42.1.2尼龙的基本特性42.1.3尼龙的成型特点42.1.4尼龙的主要用途52.1.5尼龙的注射成型工艺参数52.2 塑件的成型工艺52.2.1注射成型的原理52.2.2注射成型的工艺过程62.2.3注射成型工艺参数72.2.4注塑模的机构组成82.3方案论证83注射成型机的选择113.1估算塑件体积113.2估算塑件质量113.3注塑机的注射容量113.4锁模力113.5选择注塑机及注塑机的主要参数123.5.1注射机的选择123.5.2 XS-ZY-125型注塑机的主要参数123.6注塑机的校核124浇注系统设计144.1浇注系统的功能144.1.1浇注系统的组成144.1.2浇注系统设计原则144.1.3浇注系统布置144.2 流道系统设计144.2.1主流道设计154.2.2冷料井设计164.2.3分流道设计164.2.4浇口设计175成型零件设计195.1分型面的设计195.2成型零件应具备的特能195.3成型零件的结构设计205.3.1凹模（型腔）结构设计205.3.2型芯的结构设计205.4成型零件工作尺寸计算215.4.1影响塑件尺寸和精度的因素215.4.2成型零件工作尺寸的计算225.4.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算236导向机构的设计266.1导向机构的作用266.2导柱导向机构266.2.1导向机构的总体设计266.2.2导柱的设计276.2.3导套的设计277脱模机构的设计287.1脱模机构的结构组成287.1.1脱模机构的设计原则287.1.2脱模机构的结构287.1.3脱模机构的分类287.2脱模力的计算297.3简单脱模机构297.3.1推件板脱模机构的设计要点297.3.2推件板的形状317.3.3顶杆强度的计算317.4复位装置318侧向分型与抽芯机构设计328.1侧向分型与抽芯机构的分类328.2斜导柱侧向分型与抽芯机构328.2.1斜导柱侧向分型与抽芯机构设计要点328.2.2斜导柱侧向分型与抽芯机构的工作原理及其类型338.2.3斜导柱抽心距的计算338.2.4开模行程和拉杆尺寸的确定339温度调节系统的设计359.1温度调节系统的作用359.1.1温度调节系统的要求359.1.2温度调节系统对塑件质量的影响359.2冷却系统的机构369.2.1模具冷却系统的设计原则369.2.2模具冷却系统的结构3610塑料模具用钢3810.1注塑模材料应具备的要求3810.2模具材料选用的一般原则3810.3本模具所选钢材及热处理3811模具工作过程4012模具可行性分析4212.1本模具的特点4212.2市场效益及经济效益分析4213总结43致谢44参考文献45毕业设计（论文）知识产权声明46毕业设计（论文）独创性声明47VI1 绪论1 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。塑料模具材料直接影响模具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。选择注塑模材料的主要依据是注塑模工作条件，对工作精度要求较低，工作条件比较好的塑料模具，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，工作条件恶劣的塑料模具，则需要选择价格较贵使用性能好的材料制造。必要时还应对加工好的模具零件进行特殊的强化处理，以使塑料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2毕业设计（论文）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。a. 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。b. 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。c. 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。1.3塑料模具发展走势a.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例b. 在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。c. 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。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。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4压缩成型工艺与模具也非常重要。d. 新的塑料成型工艺和快速经济模具。e. 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。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。f. 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。g. 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。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。52 塑件材料分析与方案论证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尼龙。2.1.2尼龙的基本特性聚酰胺PA，PA的外观为透明或不透明乳白或淡黃的粒料，表观角质、坚硬，制品表面有光泽。其密度为1.021.15，吸水率为0.3%9.0%。a. 聚酰胺的力学性能。PA在室温下的拉伸强度和冲击强度都较高，但冲击强度不如聚碳酸酯和聚甲醛高；随温度和温度的升高，拉伸强度急剧下降，而冲击强度则明显提高。玻璃纤维增强PA的强度受温度的影响小。b. 聚酰胺的热性能。PA的熔融温度范围窄，具有较明晰的熔点，通常在180280之间，随着品种和结构的不同而异。PA的熔点虽然较高，但长期使用温度却不高，一般不宜超过80左右。或在100以上的温度下长期与氧接触会引起其表面缓慢热氧降解，使制品逐渐呈现褐色，丧失使用性能。PA的线胀系数为金属的57倍。c. 聚酰胺的化学性能。PA在室温下耐稀酸、弱碱和大多数盐类，但强酸，较高浓度的酸及强氧化剂会使其明显受到侵蚀，在较高温度下发生破坏。d. 聚酰胺的电性能。各种PA的电性能在干态时基本相同，具有较高的电限值，但随着温度和缩水率的增加有明显降低。介电常数与此相反，随吸水率的增加而增大。因此，PA不适宜作高温（高于80）和高温湿度场合的电绝缘材料。2.1.3尼龙的成型特点 PA的耐候性一般，制品在室内或不受阳光照射的地方使用，其性能随时间的延长变化不大，但直接暴露在大气中或在热氧条件下选用则易于老化，导致制品表面变色，力学性能下降。一般加入炭黑、胺类和酚类稳定剂后明显提高其耐候性。2.1.4尼龙的主要用途 通过注射成型可以制得各种形状复杂、尺寸精度高的PA制品。由于其品种较多，各类注射制品在材料选择上既要注意其共性，又要了解各种品种的特性，根据实际使用环境和条件进行选用。作为耐磨和自润滑材料，PA齿轮在各方面15毕业设计（论文）得到了广泛应用，而各种PA齿轮的性能不同，具有各自的应用范围。如PA-6较6齿轮具有较高的力学强度和刚性，优良的耐磨性、自润滑性、耐疲劳性及耐热性稍低于PA-66，但是，它的吸水率低，具有较好的尺寸稳定性，湿度波动大，无润滑或少润滑的条件下使用。除制造齿轮外，还可用来制作轴承、轴瓦、凸轮、滑块、滑轮等耐磨件。2.1.5 尼龙的注射成型工艺参数密度（g/ cm3）：1.021.15；吸水率(%)(24h)：0.3%9.0% 收缩率（%）：1.52.2；热变性温度/：80拉伸强度(MPa)：65；弯曲强度(MPa)：98；弹性模量(MPa)：；冲击强度：无缺口，不断； 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的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。a. 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：(1) 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和工艺性能检验。如果来料为粉料，则有时还需进行捏合、塑炼、造料等操作。(2) 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。(3) 螺杆式注nbm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。(4) 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。b. 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。(1) 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。(2) 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。(3) 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。(4) 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。(5) 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。(6) 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。C. 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。(1) 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。(2) 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。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。a. 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。b. 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。c. 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的一项重要因素。2.2.4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：a. 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，通常由凸模、凹模、型芯和成形杆、镶块等构成。b. 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（如凸模和凹模）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。c. 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。d. 顶出机构 在开模过程中，将塑件从模腔的型芯上顶出脱落机构，有顶杆、固定板、导向零件等组成。e. 温度调节系统 凸模和凹模上开有加热及冷却孔，从安放加热元件和通冷却介质起到调节模具温度，使模具保持工艺要求温度下进行正常生产、提高生产效率等。f. 排气系统 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。g. 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。 a、导管二维图b、导管三维图图2.2 导管方案一：采用单分型面，直浇道，侧浇口，一模两腔。采用侧浇口，模具结构简单。方案二：采用双分型面，直浇道，点浇口，一模两腔。浇口采用点浇口，点浇口尺寸小，冷凝快，成型周期快，点浇口塑件一般不需要修正工序，因而省去了修正工序，生产率高。而且点浇口在塑件上留下的痕迹小，使塑件表面质量得到了提高。方案一：采用单分型面,侧浇口，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。同时采用直接浇口，需要专门去除浇注系统产生的凝料。方案二采用双分型面，点浇口，可以自动去除浇注系统中的凝料，大大提高生产效率。经过以上两种方案综合比较，决定采用第二种方案，其模具结构草图如图2.3所示。图2.3导管的模具结构草图3 注射成型机的选择3 注射成型机的选择3.1估算塑件体积a. 用Pro/E软件计算塑件体积为：计算零件的体积为：=7.485cm3 b. 估算浇注系统的体积： =3.14445+23.141.1540=2593.012(mm)=2.593(cm) c. 估算总体积:V=2V+ V =27.458+2.593 =17.87( cm)3.2估算塑件质量此塑件材料为尼龙（PA），经查表的其密度1.021.15g/ cm。则，其质量为： =1.08517.87=19.39(g)3.3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，再加上主系统中主流道、分流道、浇口、冷料井的体积，即是一模两腔的塑料总体积，m在选择注射机的注射容量G时可用下式计算。m0.8G （3.1）式中 G注射机最大注射容量，g； m成型塑件与浇注系统体积总和，g； 0.8最大注射容量的利用系数。计算得， G 24.2g 3.4锁模力型腔总的投影面积为：由proe测得A=327.005+248.429=575.434mm2；计算其所需锁模力F为：F=0.5PA=111.5KN式中：型腔单位面积的注射压力(MPa)，查手册得=40MPa。毕业设计（论文）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-125型注射机。3.5.2 XS-ZY-125型注塑机的主要参数 理论注射量： 125g 螺杆直径： 42mm 注射压力： 119MPa 最大注射面积： 320mm 锁模力： 900KN 模板最大行程： 300mm模具最大厚度： 300mm 模具最小厚度： 200mm 拉杆空间（长宽）： 260290mm 定位孔直径： 16mm喷嘴球半径： 12mm 喷嘴孔径： 4mm注射方式： 螺杆式 螺杆转速： 10200r/min3.6注塑机的校核 a. 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-125型注射出成型机理论注射量125g24.2g，因此满足要求。b. 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。此力可使模具沿分型面涨开。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力必须小于注射机规定的锁模力。即 （3.2）式中 注射机的额定锁模力，KN； 塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积，cm2； P熔融塑料在模腔内的压力，kg/cm2； 损耗系数，通常取。 PKA=0.5405.75=111.5KNT=900KN111.5KN即该注塑机的锁模力符合要求。c. 模具厚度校核 模具厚度必须满足下式： （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270mm,满足要求。d. 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。对于双分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核SH+H+L+（510）(mm) =185.5mm （3.4)式中 S注塑机的最大行程，mm；H脱模距离，此模具中为58mm；H塑件加浇注系统总高，此模具中为77.5mm；L型腔板移动的距离，此模具中为40mm；所以上式成立（300185.8），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-125型注塑机符合要求。174 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。14.1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。a. 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。b. 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。c. 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。d. 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a. 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；b. 尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；c. 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；d. 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；e. 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；f. 熔合缝位置需合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；g. 尽量减少浇注系统的用料量；h. 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22毕业设计（论文）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。 a. 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。圆周均步，较适宜均衡充模，但流道较长。而H形排列，适宜于矩形塑件。 b. 非平衡式布置 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。 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。图4.3浇口套三维图图中，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D= （4.1）式中 D主流道大头直径，mmV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； K因熔体材料而异的常数，查手册得PA的K=1.5。则D=取D=8mm。喷嘴孔径为4mm，喷嘴球面半径为12mm则，d=5mm，R=14mm，r=2mm，H=6mm。4.2.2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；圆柱形冷料等。4本设计采用的是倒锥形冷料。4.2.3分流道设计主流道与浇口之间的通道称为分流道。直浇道模具可以省去分浇道，但在多型腔模具中分浇道是必不可少的。a. 分流道的设计要点(1) 分流道要求熔体的流动阻力尽可能小。在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值，尤其对于小型塑件更为重要。(2) 分流道转折处应以圆弧过度；分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过度，利于塑料熔体的流动及充模。(3) 各型腔要保持均衡进料。(4) 表面粗糙度要求以Ra0.8为佳。(5) 分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。(6) 分流道位置可单独开设咋定模板或动模板上，也可同时开在动、定模上，合模后形成分流道截面形状，这主要取决于模具结构、塑料特性及塑件脱出方法。通常分流道多开设在模具的一侧，利于开模时将流道凝料脱出。b. 分流道截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、正方形、梯形、U形、半圆形和正六角等。浇道的截面积越大，压力的损失越小；浇道的表面积越小，热量的损失越小。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。表4.1所示为不同截面的分流道的效率。表4.1 分流道截面形状与效率 各类截面中圆形、正方形的效率最高（即比表面积最小），但正方形流道的凝料脱模困难。实际使用的是具有510斜度的梯形流道。U字形是梯形流道的变异。六角形截面科士威两个梯形的组合。浅矩形及半圆形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用。当分型面为平面时，可采用圆形或六角形截面的分流道；当分型面不是平面时，长采用梯形或半圆形截面的流道。塑料熔体在流道中流动时，表层冷凝冻结，起绝缘作用，熔体仅在流道中心部分流动，因此分流道的理想状态应是其中心与浇口中心一致，圆形截面流道可实现这一点，而梯形截面流道就难以实现。经过综合考虑，本模具采用梯形截面分流道。c. 分流道的截面尺寸 应根据塑件的体积、形状、壁厚、所用塑料的工艺性能、注射速率以及浇道的长度等因素来确定。1对于壁厚小于3mm，质量在200g一下的塑件可用一下经验公式确定分流道的直径。 （4.2）式中 D分流道的直径，mm；W流经分流道的塑料量，g；L分流道长度，mm。经计算得，本模具分流道直径D4mm。d. 分流道的布置 分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。本模具采用平衡式布置形式。4.2.4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。a. 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。点浇口的特点：浇口附近的残余应力小，在成型件上几乎看不到浇口的痕迹，后加工也比较简单；浇口废料自动拉断。其不足之处是：压力损失大，用三板式结构时成型周期较长。尺寸取决于塑胶的流动性及胶件的大小而选择。图中主要尺寸为：浇口直径d=（0.81.3）mm，浇口长 =1mm，H=3，=，R=1.53，r=0.20.5。b. 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：(1) 浇口位于塑件壁厚最大部位，熔体流向从厚壁到薄壁处，保持流程相等；防止小尺寸浇口喷射，设计冲击性浇口，考虑良好的排气条件；(2) 选择浇口时，应考虑将塑件受到主要应力拉伸应力以及冲击应力最大方向与塑件料流方向一致，尤其是填充或增强塑料，更应注意这一点；(3) 浇口应放置在外观不受影响的部位（与上述联合选用），通过流体较短流程而形成最佳融合，这样可以防止熔接痕利用有效保压防止凹陷；(4) 考虑变形及收缩量异向性所引起的尺寸误差，注意料流方向同垂直方向的收缩量区别；浇口所选位置应保证塑件应力最小，例如对U形或T形塑件，应把浇口放置在塑件端部，有利于排气和补塑。255 成形零件设计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，作为高压容器，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。分型面大都是平面，也有倾斜面、曲面或台阶面。分型面的选择原则：a. 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。b. 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。c. 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。d. 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。e. 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。f. 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成型零件应具备的特性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32毕业设计（论文）触，所以必须具备一下性能：a. 具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温和高压。b. 具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。c. 具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能。d. 零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小。e. 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：a. 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。b. 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。c. 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。d. 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。e. 拼块式凹模 对于有侧