毕业设计（论文）-肥皂盒的塑料注塑模具设计.doc

西安工程大学本科毕业设计（论文）II摘 要本文是关于肥皂盒的塑料注塑模具的设计，在正确分析塑件的结构，技术要求及企业的生产实际情况后进行塑件的注射模设计。分别对聚苯乙烯的性能，塑件结构特点分析后，采用了侧浇口进行浇注，以及注射机的选用，分型面的选择，型腔数目的确定，成型零部件的结构设计以及相关的计算，并配有图例来加以说明。采用CAD软件对模具进行辅助设计、分析、绘图。其核心知识是塑料成型、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、计算机辅助设计、模具CAD等。通过本次设计，可以对注射模具有一个初步完整的认识，注意到设计中的一些细节问题，如制作的结构、成型零部件的尺寸计算，了解模具结构及工作原理；设计中对注射机相关重要参数进行验证，包括模具闭合厚度、模具安装尺寸、模具开模行程、注射机的锁模等。校核合格后，进行成型零件加工工艺过程的制定，既要保证塑件的质量，又要兼顾经济性。关键字：聚苯乙烯（PS），注射模，肥皂盒，浇注系统，分型面ABSTRACTThis article is about the soapbox mold design, plastic parts in the correct analysis of the structure, technical requirements and actual situation of production after the injection mold plastic parts design. Respectively Polypropylene performance analysis of structural characteristics of plastic parts, the use of points for pouring gate, as well as the choice of injection machine, the choice of parting surface, the determination of the number of cavity, forming the structural design of components, with a legend to be described. The use of CAD software for mold design, analysis, graphics. The core knowledge is the plastic mold, molding material and technological base, and mechanical design, plastic molding technology, computer-aided design, CAD, such as mold.Through this design may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle work, The design should be certification, Primarily related to the injection machine of important parameters the certification including die close thickness sizes, the name distance, injection machine of the die drae force and so on. After checking qualified , the molding parts machining process design must ensure that the quality of Supervision taking into account the economy.KEY WORDS：polystyrene，injection mold, soapbox , pouring system, parting surface目 录第1章 绪 论11.1塑料的组成及特性31.1.1塑料的含义及分类31.1.2 塑料的组成41.1.3 塑料的特性41.2 注射模成型原理及工艺特性51.3主要塑料的性能参数51.4 聚苯乙烯的工艺性能61.5 选题的目的意义7第2章 注射成型工艺及注射机的选择82.1 塑件三维图及基本尺寸82.2工艺分析92.3 注射成型基本过程92.4注射机的分类102.5注射机的选用112.6注射机工艺参数的校核12第3章 成型零部件件的模具设计133.1型腔数目的确定133.2分模面的选择143.3浇注系统的设计153.3.1浇注系统153.3.2主浇道设计163.3.3浇口套的选择173.3.4分浇道设计173.3.5浇口设计193.4 排气系统的设计213.5 钩料脱模装置的设计223.6顶出机构的设计233.7 导向机构的设计253.8 凹凸模的设计273.8.1凹凸模工作尺寸的计算273.8.2凹凸模的选材323.8.3 凹模的结构设计333.8.4凸模的结构设计333.9定位圈的设计343.10模架的选择343.11加热、冷却系统的设计35第4章 总结38参考文献39致 谢4042第1章 绪 论塑料制品的使用越来越泛，在很多方面，它己成为金属制品的替代物。塑料模具作为成型方式中的一种，是家用电器、汽车和航空航天等领域中塑料制品的重要生产工具。并且随着 塑 料 工业的迅猛发展，人们对塑料制品的质量要求越来越高，外形在满足性能要求的同时也变得越来越复杂，而且产品品种多、更新快、价格低，市场竞争剧烈。据统计， 日本一万多家模具企业中，生产塑料模具的就占40%，韩国模具专业厂中生产塑料模的占43%。塑料模具是塑料产品开发中至关重要的一个环节，也是批量产品得以投放市场的先决条件。在塑料模具中，由于注塑模具能够一次成型形状复杂、尺寸精确的制品，适用于高效率、大批量的自动化生产方式，使其在塑料模中的占用量超过了50%以上，是塑料制品成型的主要方法。因此，为了适应市场竞争对塑料模具的交货期短、质量好、价格低的要求，模具制造行业就必须以最快的速度、最低的成本、最高的质量生产出塑料模具来。塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。自从聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步、愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业的发展。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艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素占80%。然而模具的质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产品更新换代周期越来越短、用户对塑件的质量要求也越高，因而模具制造与设计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是这样促进了塑料模具设计于制造技术不断向前发展。就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。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，就中国就有比较远大的市场，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，塑料模的优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。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。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。塑料模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，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。目前国内的模具制造企业相当一部分为民营企业或个体户，受资金、场地、技术、信息交流等诸多因素的局限，相当一部分是依靠传统设备和手工加工制造完成，以至难以形成规模，只能生产一些中、低档模具，很难引进先进的制模技术及先进的制模设备。技术上的落后往往容易看到，管理落后有时却难以意识到。国外较先进的模具企业一般按生产流程进行管理，但国内一些模具企业仍然沿用那种一个师傅带几个徒弟，实行从头到尾的包工制。还有的模具企业属家庭作坊，企业管理比较粗糙，而且目前国内的模具生产还没有一个工艺流程的行业标准 。中国的模具企业大都是中小企业，从作坊式的企业成长起来，甚至目前仍有许多模具企业是作坊式的管理，在模具交货期、成本、质量的控制方面问题层出不断。面对激烈的市场竞争，落后的管理手段和水平，使模具企业中的管理和技术人员只有疲于奔命。 因此，模具制造企业要提高管理水平，具备快速反应和及时调整的能力，没有一套先进的管理系统实现管理的信息化是很难做到的。通过信息化建设，实现模具制造.所谓信息化的模具企业，就是在模具企业应用INTERNET、ERP等信息化技术，把模具企业上下游业务过程，技术沟通过程，以及模具企业内部业务管理过程，以IT形式固定下来，最终提高模具企业的经营管理水平，提高模具企业运转的效率。目前，CAD/CAM技术的推广已由“甩图板”阶段跨入到了深化应用阶段。CAPP技术的应用，可以大大提高企业工艺编制的效率和准确性；PDM系统的应用，可以对产品开发数据进行有效的管理；MIS/ERP系统的应用，则可以从根本上降低企业的成本，提高生产和管理效率。这些系统之间实现信息的集成和功能上的配合，并逐步实现企业的全面信息化，已成为CAD/CAM技术深化应用的主题, 是模具发展的第二次变革。 网络企业的建立，总的来讲是基于INTERNET技术和计算机管理技术，并融合了EPR、CRM、SCM、PM等技术，以及一些行业标准化的规范。通过INTERNET技术，模具企业可以跟国内外客户建立联系，开拓更广阔的市场；进行企业与国内外客户业务、技术的沟通；建立企业和客户之间的接口。ERP技术帮助企业规范和管理内部业务流程，提升模具企业的管理水平；并且极大地优化和缩短企业内部的流程，提高竞争力。把INTERNET技术和ERP技术结合起来，还可以实现远程异地办公，提高企业的快速反应能力，更加有效地管理企业。CRM技术可以帮助模具企业加强管理客户关系，对客户的需求做出快速反应和处理。SCM技术帮助模具企业加强供应商的管理，进一步降低采购成本和开拓更多的供应渠道，等等，未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括： 1、大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平 2、模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术 3、力发展快速制造成形和快速制造模具技术 4、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 5、高模具标准化水平和模具标准件的使用率 6、展优质模具材料和先进的表面处理技术 7、步推广高速铣削在模具加工的应用 8、一步研究开发模具的抛光技术和设备 9、究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 1.1塑料的组成及特性1.1.1塑料的含义及分类塑料是以相对分子质量高的合成树脂为主要成分，加入其它添加剂,可在一定温度和压力下塑化成型的高分子合成材料。塑料分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。热固性塑料，经受热而发生化学反应，当加热（加压）达到一定温度而硬化并固化。热固性塑料，一经加热固化后，再受热也不能恢复到原来的状态；热塑性塑料，在受热后达一定温度则熔融软化流动，经冷却而固化。热塑性塑料，可反复加热熔化、冷却固化，材料的化学性能不变。在本毕业设计中主要牵扯到热塑性塑料。1.1.2 塑料的组成1、树脂：树脂是在受热时软化，在外力作用下有流动倾向的聚合物。它是塑料中起粘结作用的成分，也叫粘料。树脂主要决定塑料的基本类型（热塑性和热固性）和基本决定塑料的主要性能（机械性能、化学性能、导电性能等）。 2、添加剂：是指分散在塑料分子结构中，不会严重的影响塑料的分子结构，而能改善其性质或降低成本的化学物质。添加剂的加入，能促使塑料改进基材的加工性、物理性、化学性等功能和增加基材的物理、化学特性。 3、填料：主要起改善塑料性能的作用。常用的有粉状的木粉、滑石粉、铁粉、石墨粉等，纤维状的玻璃纤维、石棉纤维等，片状的麻布、棉布、玻璃布等。 4、增塑剂：改善塑料的性能和提高柔软度。常用的增塑剂有邻苯二甲酸酯类，癸二酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。 5、稳定剂：能阻缓材料变质的成分。常用的稳定剂有二盐基性亚磷酸铅、三盐基性硫酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸钡等。1.1.3 塑料的特性 1、塑料的优点(1) 重量轻:塑料的密度一般在0.9-2.3g/ml之间，约为铝的一半，铜的1/6(2) 比强度和比刚度高(3) 化学稳定性好:对酸碱等化学物质有良好的抗腐蚀性(4) 电绝缘性好:塑料有优越的电绝缘性和耐电弧特性(5) 耐磨性和减摩性好(6) 消声和吸震性能好(7) 可任意着色(8) 优良的自润滑性能并且适合大批量生产2、塑料的缺点(1) 耐温性能差(2) 热膨胀系数大(3) 表面软，易吸尘1.2 注射模成型原理及工艺特性注塑模亦称注射模，其成型原理是将塑料从注塑机的料车送进加热的料中。经加热熔化呈流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模型腔之中，充满型腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件，这样在操作上完成了一个周期的生产过程。通常，一个成型周期从几秒钟到几分钟不等，时间长短取决于塑件的大小、形状、厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。注射成型是热塑性材料成型的一种重要方法，它具有成型周期短，能一次成型形状复杂的、尺寸精确、带有金属或非金属镶件的塑料制件，注射成型的效率高、易实现生产自动化。注射成型的缺点是所用的注射设备价格高。注射模具的结构复杂、生产成本高、生产周期长，不适合单件小批量的生产，除了热塑性塑料外。一些流动好的热固性塑料也可以用注射方法成型，其原因是这种方法生产率高，产品质量稳定。1.3主要塑料的性能参数1、ABS树脂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2、聚乙烯：常用聚乙烯可分为低压聚乙烯(HDPE)、高压聚乙烯(LDPE)和线性高压聚乙烯(LLDPE)。三者当中，HDPE有较好的热性能、电性能和机械性能，而LDPE和LLDPE有较好的柔韧性、冲击性能、成膜性等。LDPE和LLDPE主要用于包装用薄膜、农用薄膜、塑料改性等，而HDPE的用途比较广泛，薄膜、管材、注射日用品等多个领域。 3、聚丙烯：相对来说，聚丙烯的品种更多，用途也比较复杂，领域繁多，品种主要有均聚聚丙烯(HOMOPP)，嵌段共聚聚丙烯(COPP)和无规共聚聚丙烯(RAPP)，根据用途的不同，均聚主要用在拉丝、纤维、注射、BOPP膜等领域，共聚聚丙烯主要应用于家用电器注射件，改性原料，日用注射产品、管材等，无规聚丙烯主要用于透明制品、高性能产品、高性能管材等。 4、聚苯乙烯：聚苯乙烯的密度为1.041.16g/cm3聚苯乙烯的主链上有结构庞大的苯环，故柔顺性差，质地脆硬，抗冲击性能差，敲打时发出类似金属的响声。机械强度低于硬质聚氯乙烯，尤其是相对分子量较小的品种强度更差，聚苯乙烯属于非结晶型聚合物。聚苯乙烯具有良好的可塑流动性和较小的成型收缩率，是成型工艺最好的塑料品种之一，容易制造形状复杂的制品。聚苯乙烯无色无味无毒透明，透光性仅次于有机玻璃，着色性能优良，能染成各种鲜艳的色彩，常用于制造要求透明或颜色鲜艳的制品。聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮湿的环境中尺寸变化很小，加工前不需要干燥处理，适用于制造要求尺寸稳定的制品，聚苯乙烯能耐碱、硫酸、磷酸、10%30%的盐酸、稀醋酸及其它有机酸，但不耐硝酸及氧化剂的作用，对水、汽油、植物油及各种盐溶液也有足够的耐蚀能力，如仪表仪器壳体等。聚苯乙烯具有优良的电绝缘性能，尤其是在高频条件下的介电损耗仍然很小，是优良的高频绝缘材料。聚苯乙烯的主要缺点是脆性大，形状复杂的制品成型后存在较大的内应力时，常会在使用中自行开裂。为改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的聚丁烯可明显降低脆性，提高冲击韧性。这种塑料称为高冲击聚苯乙烯。通过对以上四种常用材料性能及其特点的对比，本品选用聚苯乙烯材料作为成型材料，收缩率好、成型工艺性好。1.4 聚苯乙烯的工艺性能1、聚苯乙烯的成型性能(1)无定形料，吸湿性小，不易分解但性脆易裂，人膨胀系数大易产生内应力(2)流动性好（溢边值为0.03mm左右）可用螺杆或柱塞式注射机成型(3)易采用高温料、高温模、低注射压力，延长注射时间有利于减少内应力，防止缩孔变形。料温过高易出现“银丝“料温过低或脱模剂过多则透明性差(4)可采用各种形状的浇口，浇口与塑件应圆弧过渡连接，防止除浇口时损坏塑件，脱模斜度易大，顶出均匀以防止脱模不良发生开裂变形(5)塑件壁厚均匀，最好不带镶间各面应圆弧连接，不宜有缺口2、聚苯乙烯的物理、力学和热学性能如表1-1、表1-2、表1-3表1-1聚苯乙烯的物理性能密度 g/cm3比体积cm3/g吸水率(%)24h 长时间摩擦系数PS 钢 PS 钢（无润滑） （有润滑）1.041.061.101.110.010.030.05 0.340.16表1-2 聚苯乙烯的力学性能屈服强度Mpa抗弯强度Mpa断裂伸长率%弯曲弹性模量Gpa抗压强度Mpa冲击韧度 KI/m2无缺口 缺口布氏硬度HBS37672001.45 56783.4 4.88.65R9.510.5表1-3 聚苯乙烯的热学性能熔点 热变形温度45N/ cm2 180N/2线膨胀系数105/计算收缩率熔融指数 MFI g/10min17017610211556579.80.60.8230负荷21N2.09 2.038.691.5 选题的目的意义社会的发展日新月异，各行各业竞相争辉，人们对生活的要求不甘示弱也越来越高，越来越多样化。肥皂盒是人们的日常生活中常常可以用到的产品，对其进行设计是现代生活的需要。同时，肥皂盒的模具设计也是一种比较典型的注塑膜设计，人们对这类盖子的需求量很大，肥皂盒的式样、功能、改进与创新均依赖于模具技术，故对其进行模具设计，既是提高生产效益的要求，也是市场的需要。另外，结合这几年来对材料专业中模具部分的学习，对其进行外观的设计直到模具设计进行生产等一系列过程都有所了解，在设计中又可以加深对生产以及结构方面的了解，为更好的设计出社会需要的产品做好知识准备。本文是关于肥皂盒的设计，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。本课题主要运用 Auto CAD2007来完成整个设计工作。第2章 注射成型工艺及注射机的选择2.1 塑件三维图及基本尺寸 1、工艺参数尺寸：L140xW90xH18（mm）重量：32.52g壁厚：1mm、2mm塑件精度：5级精度脱模斜度： 型腔：35至 130 型芯：30至1本塑件圆角去半径R=1mm塑件的体积V=30.97cm 查的塑件的密度=1.05g/cm则塑件的质量M=V=1.05g/cm30.97=32.52g本零件设计如图2-1和图2-2 （a）正面图 （b）背面图2-1肥皂盒实物图（a）正面图(b)背面图 图2-2肥皂盒工程图2.2工艺分析该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征。除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，但表面粗糙度要求较高，再结合其材料性能，故选一般精度等级： 5级。为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口横向开设在模具的型腔处，从塑料件侧面进料，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。塑件的工艺参数：成型收缩率:0.60.8% 平均收缩率：0.65聚苯乙烯的注射参数：喷嘴形式：直通式 喷嘴温度/ oC：160170料筒温度/ oC： 前段170190 中段170190 后段140160模具温度/ oC:2070（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则光洁度较低）融化温度：210280（建议温度：245）成型温度：170280 注射压力/MPa:60100保压力/MPa：3040注射时间/S：03保压时间/S：1540冷却时间/S：1530成型周期/S:40902.3 注射成型基本过程注射成型是把塑料原料（一般为经过造粒、染色、加入添加剂等处理后的颗粒料）放入料筒中，经过加热熔化，使之成为高粘度的流体称为“熔体”，用柱塞或螺杆作为加工工具，使熔体通过喷嘴以较高的压力（约为2580Mpa）注入模具的型腔中，经冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。注射成型的全过程可以分为：1、塑化过程2、充模过程3、冷却凝固过程:热塑性塑料的注射成型过程是热交换的过程。即：塑化注射充模固化成形4、脱模过程5、后处理由1到5形成了一个循环。每一次循环，就完成了一次成型一个乃至数十个塑件。2.4注射机的分类注射机类型和规格很多，分类方法各异，按驱动方式可分为液压驱动和机械驱动两大类，其中以液压驱动较平稳安全。按照工作方式分为全自动、半自动和手动，全自动注射机已成为现行注射机的主要形式，它在必要时也能进行半自动和手动操作。按结构形式可分为立式、卧式和直角式三类，国产卧式注射成型机已标准化和系列化。三类不同结构形式的注射成型机特点如下：1、立式注射成型机如图2-3注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，这种注射成型机主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需靠人工取出，这就有碍于全自动操作，但附加机械手取制品后，也可实现全自动操作，此内注射机注射量一般均在60克以下。如大型注射机也采用这种形式则机器高度太大，给加料和操作都带来困难，而且机器重心高，要求厂房高度大，是不大适宜的。 图2-3立式注射成型机2、卧式注射成型机如图2-4这是目前使用最广、产量最大的注射成型机，其注射柱塞或螺杆与合模运动均沿水平方向装设，并且多数在一条直线上（或相互平行）。这类注射机的优点是机体较低，容易操纵和加料，制件顶出模具后可自动坠落，故易实现全自动操作，机床重心较低，安装稳妥，一般大中型注射机均采用这种形式。其主要缺点是安装麻烦，嵌件放入模具有倾斜或下落的可能，机床占地面积较大。系列生产的卧式成型机多采用液压传动，并可实现全自动或半自动生产。 图2-4 卧式注射成型机1-锁模液压缸;2-锁模机构；3-动模固定板；4-顶杆；5-定模固定板；6-控制台；7-塑化部件；8-料筒；9-计量和传动装置；10-注射和移动液压缸3、角式注射成型机角式注射成型机是指注射柱塞或螺杆与合模运动的方向相互垂直者，目前国内各使用最多的角式注射机系采用沿水平方向合模，沿垂直方向注射，合模系由电机驱动开合模丝杆传动，注射部分采用齿轮、齿条机械传动外，也有改用液压传动。这种注射机主要优点是结构简单，便于自制，适于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模设时丝杠的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。其主要缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力及锁模力，模具受冲击振动较大，如该为液压传动则可克服上述缺点，其占地面积在介于立式和卧式之间。此外还有转盘式注射成型机、旋转式注射成型机、热固性塑料注射成型机、双色注射成型机等。2.5注射机的选用1、注射机的初选注射容量：注射机的容量以容积（cm3）表时，塑件的体积（包括浇注系统在内）同样应小于注射机的注射容量）其关系式： V件0.8V注 （2-1）由本塑件的参数的：V130.97cm浇注系统重量计算:浇注系统体积V4.06cm总体积V塑件=30.9724.0666cmV注V塑件/0.8=66/0.882.5根据此结果查模具设计指导表6-24选定注射机型号为：XS-ZY-125型注射机2、注射剂的参数如下注射压力：120MPa锁模力：900kN最大注射面积：320 （cm3）理论注射容量: 125（cm3）模板行程：300（mm）喷嘴圆弧半径/mm: 12（mm）喷嘴孔直径/mm: 4（mm）2.6注射机工艺参数的校核1、Vmax最大注射量的校核：Vmaxx80%=125x80%=100cm382.5cm32、注射力校核查表得聚苯乙烯所需注射压力为:60100MPa，而XS-ZY-125压力为P=120MPa ，满足要求。3、锁模力校核 P=KpA； (2-2)P-锁模力；P-模腔内平均压力（约为注射压力的0.250.5倍）；K-安全系数（取K=1.11.2）取K=1.15；A-制品在分型面上投影面积；P=120x0.3= 36kN A=（3.144525090）2=21717 mm2P=1.143621717=891.27KNP额=900KN 满足要求：故注射机为XS-ZY-125第3章 成型零部件件的模具设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯。镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑件接触、塑料熔体的高压、流料的冲刷、脱模时与塑件间还发生摩擦。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。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，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，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。3.1型腔数目的确定注射模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。每一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关系。1、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。2、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。四腔模并非单腔模的四倍。因此，从塑件成本中所占模费比例来看，多腔模比单腔模要低。3、注塑成型的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高，但是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一模的腔数。4、制造难度多腔模的制造难度比单腔模大。当其中一腔先损坏（或磨损超差）时，应立即停机维修，影响生产。确定型腔数目的方法：考虑到塑件的技术要求，本设计采用根据注射量方法确定型腔数目。即： n=(0.8G-m2)/m1 (3-1)式中G注塑机的最大注射量（131.25g）m1单个塑件的重量（32.52g）m2浇注系统的重量（4.26g） 但根据产品结构和尺寸形状来看，由于该塑件尺寸形状不大，综合以上几个方面综合考虑，我的设计采用一模两腔结构形式。如图3-1所示图3-1一模两腔的分布图3.2分模面的选择分型面的选取原则,选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1.分型面的方向尽量采用与开模方向垂直的方向；2.分型面一般开设在产品的最大截面处；3.尽量使塑件留在动模一侧；4.有利于保证塑件的尺寸精度和外观质量等；5.有利于成型零件的加工与制造。分析本塑件的特点：本塑件无侧凹凸结构，侧面光滑，结构分布在平面上，主平面较为平整，考虑以上原则，所以设置一个分型面-平面分型面。分型面如图 3-2 所示：图 3-2 分型面3.3浇注系统的设计浇注系统设计对注射模具的设计非常重要。浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具行腔为止的一种完整的输送通道。它具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量具有决定影响。它的设计合理与否，影响着模具的整体结构极其工艺操作的难易程度。3.3.1浇注系统浇注系统的作用，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品。因此要求冲模过程快而有序，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。1、浇注系统的组成（1）主浇道：指由注射机喷嘴出口到其分流道入口止的一段流道。它是塑料熔体首先经过的通道，且与塑料机喷嘴在同一轴线。（2）分流道：指主浇道末端到主浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和转向。（3）浇口：指分浇道末端与模腔入口之间狭而短小的一端通道。它的功能是使塑料容体加快流速注入模腔内，并有序地填满型腔，而对补缩具有控制作用。（4）冷料井：通常设置在主流道和分流倒转弯处的末端。其功能为“捕捉”和贮存熔料前锋冷料。冷料井也经常起拉勾凝料的作用。 2、浇注系统的设计原则（1）要保证塑件的质量（避免常见的充填问题）a尽量减少停滞现象:停滞现象容易使工件的某部分过度保压，某些部分保压不足，从而使内压力增加。 b尽量避免出现熔接痕：熔接痕的存在主要会影响外观，使得产品的表面较差，出现熔接痕的地方强度也会较差。c尽量避免过度保压和保压不足过度保压：当浇注系统设计不良或操作条件不当，会使熔料在型腔中保压时间过长或是承受压力过大就是过度保压。过度保压会使产品密度较大，增加内应力，甚至出现飞边。d尽量减少流向杂乱：流向杂乱会使工件强度较差，表面的纹路也较不美观。（2）减少及缩短浇注系统的断面长度尽量减少塑料熔体的热量损失与压力损失，减少塑料用量和模具尺寸（3）尽可能做到同步填充：一模多腔情形下，要让进入每一个型腔的熔料能够同时到达，而且使每个型腔入口的压力相等（4）有利于型腔中气体的排出（5）防止型芯的变形和嵌件的位移（6）尽量采用较短的流程充满型腔3.3.2主浇道设计主浇道是塑料熔融体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分浇道或型腔。其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，开模时主浇道凝料又能顺利地拉出来。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主浇道衬套镶入定模板内。形状如下图3-3所示：图3-3 浇道主浇道成圆锥形，其锥角A= 24，设计中取2。为防止主浇道与喷嘴处溢料，主浇道对接处紧密对接。为减少料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，圆角半径r=3mm。因此所选注射机球半径为R=12mm，孔径d0=4mm，故主流道对接处球半径R2=R+12=12+1=13mmd=d0+0.51=4+1=5mm3.3.3浇口套的选择浇口套下端固定在定模板内，上端兼定位圈作用，与机床定位孔配合，适合于小型注射模。浇口套形状如下图3-4所示:图3-4 浇口套3.3.4分浇道设计1、分流道的截面形状分浇道的截面形状有圆形（图3-5）、半圆形、矩形（图3-6）、梯形、V 形等多种,常用的有三种类型圆形、方形、梯形。其中圆形截面最理想，使用越来越多。 图3-5 圆形截面图3-6 方形截面分浇道圆形和方形效率最高，梯形次之但正方形的截面流道不易于凝料的顶出，圆形加工起来比较麻烦，当分型面为非平面时考虑加工困难，采用梯形或半圆截面流道，但半圆截面流道效率较差一些，梯形加起来较为简单，截面也利于物料的流动,如图3-7所示：图3-7 梯形截面分浇道2、分流道的设计要点(1)制品的体积和壁厚：分流道的截面厚度要大于制品的厚度；(2)成型树脂的流动性:对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂流道截面要大一些；(3)流道方向改变的拐角处应适当设置冷料穴；(4)使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合；(5)保证熔体迅速而均匀的充满型腔；(6)分流道的尺寸尽可能短；(7)每一节流道要比下一节流道大1020；3、分流道的尺寸流道的直径过大不仅浪费而且冷却时间增长，成型周期也随之增长，造成成本上的浪费；流道的直径过小，材料的流动阻力大，易造成充填不足，或者必须增加射出压力才能充填。因此流道直径应适合产品的重量或投影面积。分流道的截面尺寸视塑料品种、塑件尺寸、成形工艺条件以及流道的长度等因素确定。圆形截面分流道直径为210mm。流动性较好的塑料，截面直径可取较小值，流动性较差的塑料截面直径可取较大值，所以此次取截面直径为8mm。4、分流道的长度根据型腔在分型面上的排布情况，分流道可分一次分流道、二次分流道甚至三次分流道。流道长度宜短，因为长的流道不但会造成压力损失，不利于生产，同时也浪费材，但过短，产品的残余应力增毛边大，并且容易产生毛边。流道长度可按如下经验公式计算： D=wL3.7 (3-2)D-分流道直径 W-产品质量 L-流道长度长度一般830mm之间不宜小于8mm,所以选分流道的长度为16.5mm.如3-8所示图3-8分流道5、流道的排列原则(1)尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等。(2)使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合。流道的布置要平衡，可以说自然平衡，如果自然没法平衡的话需要人工平衡。3.3.5浇口设计浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑件质量具有决定性的影响。因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑料件质量具有决定性的影响，因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。浇口有多种类型，如直浇口、潜伏式浇口（如图3-9）、侧浇口（如图3-10）、点浇口、重叠式浇口、扇形浇口等。1、浇口的作用（1）熔料经狭小的浇口增速、增温，利于填充型腔（2）注射保压补缩后浇口首先凝固封闭型腔，减小塑件的变形和破裂（3）狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离、修整分离2、浇口的位置、数量、形状、尺寸等是否适宜直接影响产品外观、尺寸精度、物理性能和成型效率。 浇口过小：易造成填充不足（短射）、收缩凹陷、熔接痕等外观上的缺陷且成型收缩会增大浇口过大：浇口周围产生过剩的残余应力，导致产品变形或破裂且浇口的去除加工困难等。浇口的选用通常要考虑以下几项原则：（1） 尽量缩短流动距离（2） 浇口应开设在塑件壁厚最大处（3） 必须尽量减少熔接痕（4） 应有利于型腔中气体的排出（5） 考虑分子定向影响（6） 避免产生喷射和蠕动（7） 浇口处避免弯曲和受冲击载荷（8） 注意对外观质量的影响综合塑料使用的浇口类型与选用原则，这次设计选用侧浇口。浇口开在型芯一侧，开模时浇口自动切断。浇注分布图如图3-11 图3-9潜伏式浇口 图3-10侧浇口 图3-11 浇注分布图3.4 排气系统的设计排气不良容易引起塑件烧焦、短射、填充不足、脱模不良、阴影、气泡、色差、缩水、流纹、表面凹陷、不溶等。排气槽的作用主要有两点，一是在注射熔融物料时排出模腔内的空气，二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品越是要远离浇口的部位。排气槽的开设就显得尤为重要。适当的开设排气槽，可以大大的降低注射压力、注射时间、保压时间及锁模压力，使塑件成型由困难变容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。注射模具也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔的同时，必须置换出型腔内的空气和从物料中溢出的挥发性气体。排气系统是注塑模具设计的重要组成部分。排气系统的设计方法：1、利用分型面排气是最简单的方法，排气效果与分型面的接触精度有关；2、利用顶杆与孔的间隙排气，必要时可对顶杆作些排气的结构措施；3、利用球状合金颗粒烧结块渗导排气，烧结块应有足够的承压能力，设置在塑件隐蔽处，并需要开设排气通道；4、在熔合缝位置开设冷料井，在储存冷料前也滞留了不少气体；5、可靠有效的方法是在分型面上开设专用的排气槽，尤其上大型注塑模具必须如此；6、对于大型的模具，也可以利用镶拼的成型零件的缝隙排气。在本文设计中，塑件为小型薄壁制件，且流料速度不大，故可以考虑不开排气槽，而利用分型面的配合间隙等排气措施。这些活动间隙兼做排气槽时，其间隙量的取值，不得超过聚苯乙烯的溢边值（0.03mm）满足要求。3.5 钩料脱模装置的设计1、钩料装置（1）顶杆式钩料装置：由冷料穴和顶杆组成，基本形式和主要尺寸如图3-12。（2）Z形钩料杆：常用形式，但凝料脱出时需向一侧移动，当模具结构限制不允许时不宜用。（3）在冷料穴内壁上设阻碍凝料被拔出的结构。（4）在冷料穴一端攻一段线螺纹。（5）利用冷料穴内壁的粗糙面。（6） 推板式钩料装置：如图3-13由冷料穴和钩料杆组成，钩料杆安装在型芯固定板上，不与顶出系统联动，常用的结构形式和主要尺寸，推板式钩料装置只适用于采用推板推出塑件的模具。本模具选的时Z型钩料杆，如图3-14图3-12 顶杆式钩料装置 图3-13 推板式钩料装置图3-14拉料杆3.6顶出机构的设计顶出机构及其基本形式：1、顶出机构的分类：(1) 按驱动方式：手动顶出、机动顶出、气动顶出。(2) 按模具结构：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。2、影响顶出力的因素塑件在模内冷却固化收缩包紧成型零件包紧力影响包紧力的因素：塑料性能、塑件壁厚、包容面积、塑件形状、成型零件表面粗糙度、脱模斜度及成型工艺。3、顶出机构的设计原则（1）结构可靠。（2）顶出时与塑件的接触面应为塑件内表面及其他不显眼的位置，以保证塑件外观。（3）顶出装置均匀分布，顶出力作用在塑件承受力最大的部位。以防变形和损伤。（4）顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠，足够的强度、耐磨性，平稳顺畅无卡滞，并且制造方便，易于维修。（5）尽量使塑件留于动模一侧：塑件留于动模推出机构简单，否则要设计定模推出机构。（6）每一副模具的顶杆直径最好是加工成直径相同的，这样加工容易。（7）圆推杆的顶部不是平面要防转。4、顶出机构的确定 由于塑件的分型面在最大界面处且塑件的壁厚