毕业设计（论文）-时尚艺术塑料板凳注塑模具设计（全套图纸）.doc

编号： 毕业设计说明书题 目： 时尚艺术板凳注塑模具设计 院 （系）： 国防生学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 职 称： 讲 师 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2014年 5 月 4 日摘 要注塑成型工艺已经在我国的农业、工业、制造业、国防及日常生活等方面广泛的运用。为了探究注塑成型工艺的生产过程及其模具的设计制造过程，本次毕业设计参考相关书籍，结合生活实际，对整套注塑模具的生产设计过程进行详细探究。本文将对塑料板凳的注塑模具设计，详细描述了整套模具的设计过程。主要内容包括塑件的基本介绍、塑件的结构及成型工艺分析、材料的选择及成型工艺、注射机的选择及校核、模具的工作及结构原理、浇注系统的设计、成型零件的设计、侧向分型抽芯机构的设计、合模导向机构的设计、温度调节系统的设计、排气系统的设计、推出机构的设计等。在正确的分析材料的特点和塑件的工艺特点后，运用三维软件对塑件和模具的设计，制造及质量进行分析；运用CAXA软件绘制完整的模具装配图和其主要零件图。此次设计综合运用多中专业基础知识、如模具设计与制造基本理论、机械设计、材料成型基础、塑性成型工艺、计算机基础技术、模具CAD/CAM等。通过对整个模具设计的过程，进一步加深对注塑成型工艺的了解，同时也巩固了对成型工艺的类型、结构、工作原理等的理论知识，以及在实践中总结并掌握模具设计的关键要点及其设计方法。关键词: 成型工艺；设计；制造；塑料全套图纸加153893706AbstractInjection molding process has been widely used in Chinas agricultural、 industrial、 manufacturing、defense and other aspects of daily life. In order to explore the injection molding process and mold production process design and manufacturing process, this graduation design reference books, combined with real life, the production of injection molds for the entire design process detailed inquiry.This article will bench plastic injection mold design, detailed description of the entire mold design process. The main contents include a basic introduction to plastic parts, design selection and verification, working principle and structure of the mold, pouring system structure and plastic parts molding process analysis, choice of materials and molding process, injection machine, forming part of the design, side parting pulling mechanism design, design-oriented organization designed to mold temperature control system, the design of the exhaust system, the introduction of design institutions. After the characteristics and process characteristics of plastic parts correct analysis of the material, the use of three-dimensional software for plastic parts and mold design, manufacturing and quality analysis; using CAXA software to draw a complete mold assembly drawing and its major parts diagram. The design of the integrated use of multi-professional knowledge, such as mold design and manufacture of basic theory, mechanical design, material forming the basis of the plastic molding process, basic computer technology, tooling CAD / CAM and so on.Key points through the entire mold design process, and further deepen their understanding of the injection molding process, but also to consolidate the process of forming the type, structure and operating principles of the theory of knowledge, as well as summary and master mold design and in practice.Keywords: Molding process; design; making; plastic.目 录引言11 塑件的基本介绍21.1 塑件3D建模21.2 塑件名称21.3 塑件材料21.4 塑件前景31.5 塑件总体要求32 塑件的结构及工艺性分析42.1 塑件结构分析42.2 塑件的工艺性分析42.3 开模方向42.4 脱模斜度52.5 收缩率52.6 表面粗糙度52.7 塑件壁厚62.8 圆角63 材料的选择与工艺参数73.1 材料的选择及其性能73.2 塑件的成型工艺84 注射机的选择及校核104.1 注射机的相关参数104.2 注射机的选择114.3 锁模力的校核114.4 开模行程的校核125 模具的工作及结构原理说明135.1 模具的工作原理135.2 模具的结构说明136 浇注系统的设计156.1 浇注系统的设计要求156.2 型腔的数目及分布156.3 双分型面的选择与设计166.4 主流道的设计176.5 分流道的设计186.6 冷料穴的设计196.7 浇口的设计197 成型零部件的设计217.1 凹模的设计217.2 凸模的结构设计227.3 成型零部件尺寸的设计228 侧向分型抽芯机构的设计258.1 斜导柱的倾角258.2 斜导柱直径设计258.3 斜导柱长度的设计268.4 滑块的设计268.5 导滑槽的设计278.6 楔紧块的设计278.7 滑块定位的设计279 合模导向机构的设计289.1 导柱、导套的设计2810 温度调节系统的设计3010.1 温度调节系统的设计要求3010.2 冷却回路的设计3011 排气系统的设计3112 推出机构的设计3212.1 顶出力的计算3212.2 凝料推出机构的设计3313 支撑零部件设计3414 常见问题及其解决办法3514.1 熔接痕产生的原因及解决办法3514.2 充模不力产生的原因及解决办法3514.3 弯曲变形产生的原因及解决办法35结论37谢辞38参考文献39第 39 页 共 39 页桂林电子科技大学毕业设计（论文）说明书用纸引言随着我国工业技术的飞跃性发展，模具在我国国民经济的各个领域中发挥越来越大的作用，享有着“工业之母”的美称。模具制造是指通过注塑、压铸和锻压等方式得到所需的各种产品或工件，一个设计合理的塑件往往能够代替几个传统金属构件。利用塑性材料独有的特性，一次注塑成型往往就可以得到非常复杂的形状，所带来的实际应用效果非传统工艺所能相比。模具的生产与制造融合了多项高精密技术为一体，既是高新技术产品，又是高新技术载体。采用模具成型工艺，运用高新技术控制对所需的塑件进行加工生产，不仅可以提高生产时效，保质保量。而且还能减少生产线对材料的过度依赖，压缩了生产成本，更好的获取经济效益。注塑成型是塑性成各个领域型加工中最常见的加工方法，其中注塑模具已经被广泛的采用。它的成型效果、制造精度、生产周期以及生产效率的高低，直接影响到产品的质量、产量和成本。注塑成型现已被广泛的应用于机械、电子、航空、航天、军工、交通、汽车、建材、医疗器械、生物、能源和日用品等领域。在一些发达国家，模具的生产制造早已形成产业链，成为这些国家的基础经济工业之一。模具产业，在美国被成为“美国工业的基石”，在日本被称为“促进社会富裕的源泉、动力”。工业要发展，模具要先行。没有高水平的模具产业链就没有高水平的工业产品。现在，模具工业水平是衡量一个国家制造工业制造水平高低的重要标志。综上所述，进行模具设计是一项综合性的研究，其目的和意义在于以下几点：(1)查阅中内外文献检索和阅读的能力；(2)运用专业理论，解决实际问题的能力；(3)设计，绘图的能力，包含计算机的使用能力；(4)对模具设计制造的初步了解及掌握；(5)形象思维和逻辑思维相结合的表达能力；(6)撰写毕业论文的能力；(7)养成认真、严肃、严谨的作风。1 塑件的基本介绍对塑件进行介绍与分析，是对所设计的塑件有个初步的了解。在接受设计任务书后，要及时的对塑件的种类、批量的大小、尺寸条件及技术条件有个整体概念，便于在设计模具时选用适宜的方式来成型塑件。本章从以下5个方面依次展开介绍：(1)塑件3D建模；(2)塑件名称；(3)塑件材料；(4)塑件前景；(5)塑件总体要求。1.1 塑件3D建模运用3Ds Max三维软件对塑件进行3D建模，塑件3D模型如图1.1所示：图1.1 塑件的3D建模示意图1.2 塑件名称塑件的名称为：时尚艺术板凳。1.3 塑件材料综合生活实际，参考市场上各种材料的价格，及各材料的注塑性能和成型特性，最终选择聚丙烯（PP）作为本次设计的注塑材料。聚丙烯的物理、成型特性在第三章进行详细介绍。1.4 塑件前景塑料板凳是人们日常生活中十分频繁接触到的塑件产品，市场需求量大。要求具有较高的外观要求，和较长的使用寿命。对塑料板凳进行模具设计，结合生活实际，不脱离现实，加强对模具设计与制造相关知识的了解。1.5 塑件总体要求表1.1 塑件总体要求表塑件名称时尚艺术板凳。使用材料聚丙烯（PP）。精度等级一般精度要求使用环境室内外，060。抗冲击要求从三米高落下表面不开裂，不出现裂痕。刚性要求在80 Kg下不出现变形。外观要求色泽良好，无气泡、飞边或其他缺陷。使用寿命5年及以上。生产批量10万件及以上。根据表1.1所述，现可将此塑件的设计要求归纳为：该塑件产品需要具有较高的外观要求；且在日常的使用中，不易出现明显的使用缺陷，就要求塑件具有一定的刚性和刚冲击性要求；成品低，但要真正做到物美价廉，有较高的使用寿命；市场需求量大，需大批量自动化生产。2 塑件的结构及工艺性分析 本章，塑件的结构及工艺分析主要从以下8个方面展开介绍：(1)塑件结构分析；(2)塑件的工艺性分析；(3)开模方向；(4)脱模斜度；(5)收缩率；(6)表面粗糙度；(7)塑件壁厚；(8)圆角。2.1 塑件结构分析结合(图1.1)，现将此注塑板凳的结构定为：塑件上平面直径26cm的圆面，塑件下平面直径为34cm的圆面，上下表面平行，高为30cm。塑件厚度为5mm，下端两边有地孔，增加防滑性能；上端两边有侧孔，增加便携性能，但需要借助侧向抽芯机构方形成侧孔；中间有个定位孔，板凳有个高约5cm定位背靠，增加舒适度。2.2 塑件的工艺性分析想要在有限的工序中，生产出优秀的塑件，获取而更好的经济效益。不仅要对塑件的材料进行分析，检测和实验外。还需对塑件的结构和工艺问题进行特定的分析和处理。这种方法的目的有两个：一、可以使成型工艺方便，顺利的进行。二、满足塑件和模具在经济上要求，达到提高产品生产率和减少成本。在进行塑件结构工艺性设计时，必须遵循以下几个原则：(1)在设计塑件时，应考虑原材料的成型工艺性，如流动性、收缩率、热敏性等；(2)在设计塑件的同时应考虑其模具的总体结构，模具的型腔和型芯要容易生产和制造，模具抽芯和推出机构要尽可能的简单；(3)在保证塑件使用性能、物理性能与力学性能、电性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等的前提下，力求结构简单，壁厚均匀，使用方便；(4)当对设计的塑件外观要求较高时，应先通过造型，然后逐步绘制图样。塑料制件的结构工艺性设计的主要内容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形状、壁厚、斜度、加强筋、支撑面、圆角、孔、螺纹、文字、符号及标记等。2.3 开模方向本次设计的塑件，是一个对外观质量有着苛刻要求的产品。若外观有稍许瑕疵，将直接沦为废品，毫无经济价值可言。通过塑件与模具的位置分析可得出结论：塑件在型腔上形成它的外表面，故塑件的内表面形成在型芯上，所以推出机构将设定在型芯内部。根据经验，一般模具开模都是沿着塑件Z轴负向进行开模，这样开模对塑件的外表面影响最小。所以塑件Z轴负向为本次设计的开模方向，开模方向具体如图2.1示意：图2.1 模具的开模方向示意图2.4 脱模斜度由于注塑模具的材料是先加热到熔融态或粘稠态时，再通过注射机注射到模具中。然后经过一段时间的冷却和保压，材料必然会出现部分收缩现象，使他紧紧的包紧在型芯上。因此为了便于从塑件中抽出型芯或者从型腔中脱出塑件，防止塑件表面在脱模时划伤，在设计塑件时应考虑与脱模方向平行的脱模斜度。脱模斜度的大小，与塑件的性质、几何形状、摩擦系数的大小、塑件壁厚及收缩率有关，形状越复杂脱模斜度应取的越大。首先，以本次设计的塑件为参考依据。再结合现实工厂中的生产能力，以及制成塑件材料的工艺特性等。以提高产品的生产效率和外表面质量的目的。依据模具设计与制造简明手册查得：设置产品的脱模斜度为1。2.5 收缩率通过查阅相关书籍可查得，PP材料的收缩率的范围一般在1.6%2.0%之间。结合材料的特性和产品的结构工艺特点，在本次设计当中，塑件的材料收缩率设定为1.6%。2.6 表面粗糙度影响塑件外观质量的主要因素就是塑件表面粗糙度，而塑件表面粗糙度的主要影响与模具型腔的表面粗糙度密不可分，是最直接的影响。一般来说，模具的表面粗糙程度一般比塑件的表面粗糙程度要求低一到两个等级。该零件表面质量的要求有：(1)无气泡；(1)无飞边；(1)无毛刺。所以设定塑料板凳的表面粗糙度为0.8um。2.7 塑件壁厚塑料制品应具有一定的厚度，有以下三个方面的原因：(1)具有一定的厚度才具有一定的强度和刚度，才能满足使用性能方面的要求；(2)具有一定的厚度，使熔融时的材料在型腔中成型的时候能保持良好的流动性；(3)具有一定的厚度，才能承受脱模力，才能顺利脱模。对于同一塑件的壁厚，壁厚大小应尽量保持一致。不然会因为厚度不一，造成冷却速度的不一，使成品产生内应力，造成塑件的变形、缩孔等缺陷。所以同一塑件的壁厚应尽量做到一致，尽量避免因壁厚大小所带来的缺陷出现。PP材料的塑件壁厚一般取35mm，如壁厚取值过大，则易出现气泡和凹陷等缺陷，也不易进行冷却。综合所述，根据塑件的使用需要和PP的化学性能和流动特性，设定塑件的壁厚为5mm。2.8 圆角塑件的面与面之间一般应采用圆弧过渡，这样不仅可以避免塑件尖角处的应力集中提高塑件强度，而且可以改善物料的流动状态，降低充模阻力，便于充模。另外，塑件转角处的圆角对应于模具上的圆角，有时可便于模具的加工制造及模具强度的提高，避免模具在淬火或使用时应力裂开。在一般的模具设计中，塑件圆角半径的取值通常应取小于0.5mm1mm。在不影响塑件的外观质量，和工厂中生产模具的能力允许下。模具圆角半径应尽可能取值大于2mm。综合以上所述，本次设定塑件与模具上的过度圆角半径为2mm。3 材料的选择与工艺参数对材料进行了解，对于塑件的生产是十分必要的。材料是塑件最直接的组成，对材料性能的分析及工艺参数的分析，选择适宜的材料进行注塑，提高经济效益及时间效率。本章，材料的选择与工艺参数主要从以下2个方面来进行介绍：(1)材料的选择及其性能；(2)塑件的成型工艺。3.1 材料的选择及其性能中文名：聚丙烯（pp）中文别名：丙纶；聚丙烯纤维；丙纶短纤维英文名：polypropylene。 CAS号：9003-07-0。化学式：。密度：0.91。熔点：164170。主要用途：聚丙烯在化工，耐碱行业有着卓越表现。可制作双向拉伸薄膜、管材行业、家用电器外壳、汽车行业。基本特性：聚丙烯（pp）是一种乳白色、高结晶聚合物。它无毒、无味、无臭，即使废弃后对环境的危害也非常小。它的密度较低，密度值通常为0.900.91，是当前已知塑料原料中密度较轻的品种之一。它在水中的性能特别稳定，在水中的吸水率也仅有0.01%。它的来源范围较广，合成难度较易，成型效果显著。但因为聚丙烯的收缩率波动较大，容易造成壁厚的制品出现产品缺陷。对于尺寸精度要求较高的制品，还难以达到所需要求。表面色泽良好，易于着色。聚丙烯的的成型特性如下：(1)具有较高的耐热性。连续使用时的温度可达到110120，120以上易发生变形，翘曲；(2)拥有良好的力学性能，与聚乙烯相比，除了耐冲击性之外的其它力学性能均在聚乙烯之上，成型加工性能良好；(3)流动性良好，溢边值在0.003mm左右；(4)质地纯净，无毒性，透明性好，吸湿性小，电绝缘性能好；(5)冷却速度较快，浇注系统及冷却系统应该缓慢散热；(6)着色性不好，模具处于50以下塑件色泽不均，易产生流痕和熔接不良；(7)因收缩率较大，造成成型时的收缩范围较大，易发生缩孔、变形、凹痕等缺陷，方向性强；(8)塑件壁厚应均匀，尽量避免因缺口和尖角造成的应力集中。聚丙烯样式如图3.1所示：图3-1 聚丙烯样式图3.2 塑件的成型工艺结合所选材料的成型特性和产品的结构尺寸，编写产品的塑料成型工艺卡片。塑料成型工艺卡片的内容主要有：(1)塑件的名称；(2)材料及其特性；(3)相关的工艺参数(温度、压力、时间)；(4)设备的型号。塑件的成型工艺卡片如表3.1所示：表3.1 塑料成型工艺卡塑料成型工艺卡片塑件名称塑料板凳材料牌号PP重量650g零件图密度0.900.91比容1.92收缩率1.6材料干燥设备干燥炉温度/7085时间/h12料筒温度后段/160170时间注射/s05中段/200220保压/s2060前段/180200冷却/s1550喷嘴/170190总周期/s40120模具温度/4080后期处理着色注压力射（Mpa）70120注射机型号XS-ZY-1000检验编制审核4 注射机的选择及校核模具，是必须要安装在适宜的模具上才能进行正常的生产运作。所以，所设计的模具与选用的注射机型号有着密切的关系，对注射机的选用与校核是十分必要的。本章，注射机的选择及校核主要从以下几个方面来进行介绍：(1)注射机的相关参数；(2)注射机的选择；(3)锁模力的校核；(4)开模行程的校核。4.1 注射机的相关参数模具是装置在注射机上才可以进行使用的，两者相辅相成，缺一不可。所以在进行模具设计的时候，除了要掌握模具的设计要领，也还要对注射机的技术规范有详细的了解。保证所选择的注射机和设计的模具能相适应。所要了解的技术指标主要有一下几个内容：最大注射量：在注射机对空注射的条件下，注射机里的螺杆或柱塞向前运动做一次最大注射行程，这段行程推出塑化熔融量就称为该注射机所能达到的最大注射量，反映了这台注射机的加工能力。注射压力：注射机的喷嘴，模具中的流道和型腔都会对处于熔融状态的材料产生阻力，阻止熔料的流动。因此螺杆(或柱塞)必须对熔料施加足够的压力，用来克服流动阻力，这种压力称为注射压力。注射速率：在拥有了足够的注射压力外，熔料若要及时的充满型腔，还需要具有一定的流动速率，描述这一物理状态的参数称作注射机的注射速率或注射速度；具体参数如表4.1所示。表4.1 注射速率参数表注射速率注射量时间12512513335001.5057010001.7589020002.251330400032000100005塑化能力：在单位时间内，注射机能将固态材料塑化的物料量，称为这台注射机的塑化能力。塑化能力应与整个生产周期相互协调配合。若塑化能力过高，则会造成注射机的空循环的时间延长；若塑化能力过低，则会延长整个成型周期。锁模力：注射机为模具合模所提供的最大夹紧力，在此力的作用下，模具不应被流动的熔料所顶开。开合模速度：在合模时，力求平稳闭合，无误差。开模时，力求塑件离开凹模时不被碰伤、刮伤。所以整个闭、开模时的速度要合理适中，闭模时，速度由快到慢；开模时，速度由慢到快。4.2 注射机的选择注射机的选择原则有下列两个原则： (1)注射量（容积）不能大于注射机额定注射量的80%：； (2)注射量不能小于注射机额定注射量的20%：。根据塑件所选取的材料为聚丙烯（PP），故选用螺杆式注射机。根据选取原则，初步选用型号为XS-ZY-1000的注塑机，注射机的主要参数如表4.2所示。表4.2 XS-ZY-1000注射机主要参数表设备型号XS-ZY-1000注射量1000螺杆直径85注射压力121注射行程260注射方式螺杆式锁模力4500最大成型面积1800最大开模成程1000模具最大厚度1000模具最小厚度300喷嘴圆弧半径R18喷嘴孔直径7.5最大安装尺寸9001000拉杆空间650550机器外形尺寸767017402380液压泵流量18压力614电动机功率40加热功率144.3 锁模力的校核塑件成型时，塑件和浇注系统在分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，所需锁模力也越大。为了可靠的锁模，不让模具在注射成型的过程中产生溢料现象，应对注射机的锁模力进行校核：型腔压力Pc计算公式公式如4-1所示： Pc=Kp （4-1）式中：Pc为型腔压力，Mpa； P为注射压力，Mpa； K为压力损耗系数，通常取值在0.250.5.Pc=Kp=0.35121=42.35确定型腔压力后，再进行注射机锁模力的校核，公式如4-2所示：TKPcA （4-2）式中：T为注射机额定锁模力，KN； A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积，mm； K为安全系数，取值范围为1.11.2：KPcA=3635KN该注射机的锁模力符合要求。4.4 开模行程的校核每个注射机都有一定的开模距离，但开模行程必须满足塑件取出的需要。所以注射机的最大开模行程必须大于塑件所需的开模距离。本次设计的模具为双分型面模具，其开模距离不仅要保证能取出塑件，还要保证浇注系统中的凝料能够脱出，必须满足一下条件，如4-3所示：S=H+H+a+(510) （4-3）式中：S为模具开模行程，m； H模具推出距离,m； H为塑件高度,m； A为定模板和凝料推板的分开距离,m。S=1+0.35+0.3+0.1=1.75m。模具的开模距离满足条件。5 模具的工作及结构原理说明 本章，模具的工作及结构原理说明主要从以下2点进行介绍：(1)模具的工作原理；(2)模具的结构说明。5.1 模具的工作原理工作时，模具水平安装在注射机上。浇注口与注射口处于同一水平线上。动模和定模先处于开模状态，2个斜导柱、2个主导住和8个复位弹簧保证模具的同轴度。合模时，动模在导柱的引导下，压缩4个复位弹簧使模具完全闭合。然后注射机通过喷嘴将熔融的聚丙烯注射到模具中。经过保压、冷却后，塑件制造完毕。开模时，两个分型面渐渐打开。拉料杆拉动塑件和凝料随着动模具一起沿负Z轴方向运动。当中间本上固定的定位销到达最大距离时，定模开模到最大距离，凝料被拉断，在自重的情况下自行脱落。动模继续向后运动，当推板碰到推板挡块时，推板向前运动，推出塑件，完成塑件的脱模。由于采用的是点浇口形式，浇口对塑件的影响和忽略不计。之后模具将再一次的合模，继续下一次的工作。5.2 模具的结构说明综上所述，我们大致可以将模具的各个组成分为八个部分：(1)浇注系统：注射机将熔融材料通过喷嘴注射今日模具型腔当中，熔料所流经的通道称作浇注系统。浇注系统的主要作用就是保证熔料按照所设定的路线前进，充满型腔，得到预期设计的形状。浇注系统分为主流道、分流道、浇口和冷料穴组成；(2)成型零部件：主要由凹模和凸模组成，熔料在凹模上形成外表面，在凸模上形成内表面。模具合模后形成塑件的立体几何边界，将塑件容纳；(3)侧向分型抽芯机构：如果塑件侧面拥有侧孔或者凹凸类的形状，就需要借助侧向分型机构来成型，否则将无法达到预期设计的形状。合模时，斜导柱挤压滑块，侧向凸模水平移动至型腔内。开模时，斜导柱抽出，滑块未受挤压，带动侧向凸模水平移出型腔，使塑件能顺利脱模。这类机构就被称为侧向分型机构；(4)导向机构：导向机构分为合模导向机构和推出机构的导向；(5)温度调节系统：为了满足模具对成型工艺的要求，所以必须对模具的温度进行调控，因此模具上会设有加热或冷却装置来进行温度的调控；(6)排气系统：模具合模时，会有多余的气体残留在型腔内。熔料冷却时，也会排出多余的气体，因此需要设立冷却系统。如果塑件的排气量不大，一般可直接采用分型面间隙排气；(7)顶出机构：开模后，塑件紧紧贴合型芯，需要借助顶出机构将塑件顶出。顶出机构分为两种：一种需要人工协助来完成脱模，另一种可全自动脱模，方便快捷；(8)支承零部件：模具上的其它零件，通过支撑零部件有序、有规律的组合在了一起。6 浇注系统的设计本章，浇注系统的设计主要由以下几个方面进行介绍：(1)浇注系统的设计要求；(2)型腔的数目及分布；(3)双分型面的选择与设计；(4)主流道的设计；(5)分流道的设计；(6)冷料穴的设计；(7)点浇口的设计。6.1 浇注系统的设计要求浇注系统是指模具中与注射机喷嘴接触的地方到型腔的塑料熔体的流动通道，一般浇注系统由主流道，分流道，浇口及冷料穴组成。浇注系统作为模具八大部分之首，其地位不言而喻，是模具设计中一项十分重要的环节。设计的合理性对塑件的质量（外观、性能、尺寸）及注射成型周期都有着显著的影响。对浇注系统的设计，应遵循以下几点设计原则：(1)适应材料的工艺性能，保证熔料在型腔中稳定快速流动，不紊乱；(2)避免熔料正面冲击型芯或嵌件，造成型芯的变形和嵌件的位移；(3)流程要短，尽量减少不必要的浪费；(4)有利于气体在型腔中的排出；(5)尽量避免或减少熔接痕的产生；(6)浇注系统与模具的轴向应尽量对称；(7)修整方便，保证塑件外观质量；(8)防止塑件产生变形。6.2 型腔的数目及分布根据一次生产周期制造塑件的数目可以将模具分为两类型：单型腔模具和多型腔模具：一个生产周期只能生产一个塑件的模具称为单型腔模具；一个生产周期能生产两个或两个以上塑件的模具称为多型腔模具。型腔数目的确定有如下几种方式：(1)根据所用的注射机的最大注射量确定型腔数；(2)根据注射机的最大锁模力确定型腔数；(3)根据塑件的精度确定型腔数；(4)根据经济性确定型腔数。本文根据第一种方法，如公式6-1来确定型腔数目。 根据公式： 式中：代表注射机最大注射量利用系数，一般取值0.8； 代表注射机一次注射的最大注塑量，g； 代表浇注系统一次注射所用塑料质量，g； 代表单个塑件的质量，g。 所以塑件的体积为=750.1cm。单个塑件的质量为680.5g。由于本产品是一个体积相对较大的产品，每个生产周期只能生产一个塑件，固采用单型腔模具进行生产。单型腔模具与多型腔模具相比，其主要优势有：得到塑件产品的外观、尺寸精度高，模具设计制造成本低廉，生产周期短等优势。但也存在许多不足：生产效率低，塑件的生产成本高等问题存在。6.3 双分型面的选择与设计分型面是模具当中重要的基准面，直接影响到塑件的成型质量。它分为平面、斜面、曲面、矩面，且分型面的方向应尽量与开模方向垂直。故确定分型面是模具设计当中一项重要的环节。模具分型面的设计有一下几点设计原则：(1)确定了模具的开、闭模方向后，应尽可能的将分型面选在塑件的最大外轮廓处。分型面选择在塑件外形的最大轮廓处，是利于塑件的脱出；(2)确定较有利的塑件留在模具中的方式。分型面的选择，通常应在开模后，塑件随着动模一起运动。这样选择的好处是利于塑件的脱模，使安装在动模上的推出机构能够将塑件推出，完成脱模；(3)保证塑件的精度要求。分型面的选择应尽量保证和模精度，避免形状和尺寸所带来的偏差，从而造成废品的产生；(4)要满足塑件的外观要求。在选择分型面时应尽量避免或减少融接痕之类缺陷的不良影响的出现，同时还需考虑到模具工作一段时间后，在分型面处产生的坏损是否容易修缮；(5)要便于模具的加工与制造。结合现实工厂的生产条件，便于加工与制造，应选择易于加工的分型面；(6)对成型面积的影响。一般注射机都会规定模具所允许的最大成型面积及锁模力，在注射过程中，塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和超过允许的最大的面积时，会产生溢料现象。为避免溢料现象的发生，在进行分型面选择时，应尽量减少塑件和浇筑系统在分型面上的投影面积；(7)对排气效果有利。分型面应尽量与料流道末端的表面重合；(8)保证侧向型芯的放置容易及抽芯机构的动作顺利。为保证侧向抽芯机构的顺利运动，应尽量把抽芯机构设置在动模具一侧，与分型面垂直。综合上述几点设计原则，结合本塑件的特点，决定采用双分型面的结构。第一分型面，主要作用是对浇注系统中的残余凝料进行处理。第二分型面，主要作用是取出塑件，且模具采用的是点浇口设计，故第二分型面是沿着塑件的最大外轮廓。第一分型面和第二分型面分别如图6.1和图6.2所示：图6.1 第一分型面示意图图6.2 第二分型面示意图6.4 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。主流道的设计遵循一下几点原则：(1)在注射机上主流道垂直于分型面，为了使凝聊顺利的从浇口套中顶出，主流道的设计常用的为圆锥形，便于凝料的脱出；(2)主流道始端的球面半径取值应参照注射机的喷嘴圆弧半径，应比注射机的喷嘴圆弧半径大12mm，方便注射机进行注射；(3)主流道小端直径的取值应参照注射机的喷嘴直径，应比注射机的喷嘴直径大0.51mm，这是因为防止主流道始端存有凝料，而影响正常的脱模；(4)主流道大端直径应不宜选择过大，因为当直径过大时型腔内部压力对浇口套的反作用力也将增大，增大到一定程度后易从模体中弹出。主流道（浇口套）设计如图6.2所示：图6.2 浇口套示意图6.5 分流道的设计 分流道的设计原理分流道是主流道末端与塑件浇口之间的一段塑料熔体的通道，在设计多型腔与多浇口单型腔浇注系统时应设置分流道。其作用是改变熔体的流向，使其平稳的进入各个型腔当中，设计时应减少流动过程中热量与压力的损失。综上所述，可以总结出几点设计要点：(1)在保证熔料能够顺利充模的情况下，分流道的体积、截面积、长度取值应该尽量取小值，避免浪费和流动中热量、压力的损失；(2)分流道过长时，底部应该设置冷料井。避免先锋冷料进入到型腔中，对塑件质量造成影响；(3)分流道转折处应设置成圆弧形状，用以过渡；分流道的截面形状分流道的截面形状如图6.3所示：图6.3 分流道截面示意图(1)梯形和U形截面的分流道加工方便，热量和压力的损失也小，是比较常用的形状；(2)圆形截面的热量和压力减少最小，是理想的截面形状；(3)半圆截面的表面积较大，热量和压力的损失也较大，一般很少采用；(4)矩形截面热量和压力损失最大，一般不采用。总上所述几种截面特性，结合设计模具特点，考虑到具体的结构和浇口位置的分布，故选用U型分流道。分流道的尺寸和布局(1)分流道的尺寸取决于型腔的数目与浇口的位置，其尺寸和弯折应尽可能的减少，避免过量的浪费与热量、压力的损失；(2)分流道的布局有对称式和非对称式两种，本塑件是一个左右相对称产品。固采用对称式布局方案，用以实现熔料的均衡输送，在型腔中同时充模。使其外观指标和力学性能都达到一致，保证塑件质量水平。本模具设计采用一腔一模，两个点浇口，分流道的尺寸和布局如图6.4所示：图6.4 分流道尺寸、布局图示意图其中 6.6 冷料穴的设计冷料穴的作用就是容纳“先锋”冷料，避免温度过低的冷料率先进入型芯，从而影响塑件的质量，造成产生次品。冷料穴的第二个作用就是能将塑件“勾”住。当开模的时候，把塑件和浇注系统中的凝料朝开模方向拉动。本次设计中的冷料穴，为了避免对塑件质量外观产生较大影响，故采用如下设计，具体结构见图6.5：6.7 浇口的设计浇口可以理解为进料口，它连接着分流道和型腔，是熔料通过浇注系统进入型腔中的最后一道“门”,他的位置及尺寸对塑件的质量起着主要影响，是浇注系统设计中最重要的环节。一般而言，它具体有以下两个作用：(1)作为熔料进入型腔的最后一道“门”，它控制着熔料进入型腔的流动速率；(2)当注射完毕后，封锁型腔，使在型腔中尚未冷却凝固的熔料不能倒流。浇口的类型分为许多种：有直接浇口、点浇口、侧浇口、扇形浇口、环形浇口、薄片浇口、星型十字浇口、潜伏浇口等。浇口的类型选择取决于塑件的外观要求，不同的浇口类型会对熔料的充型特性、成型质量都会产生影响。熔料对不同的浇口类型也会产生不同的适应性。根据塑件的外观和模具的结构，故采用点浇口的设计形式。在进行模具浇口位置设计时，应注意一下几点原则：(1)浇口位置应选在塑件壁最厚处；(2)尽量缩短熔料的流动距离；(3)尽量减少或避免熔接痕的产生；(4)应利于模具中气体的排放；(5)不应再弯折、冲击载荷处设置浇口；(6)考虑到分子定向的影响；(7)避免产生蠕动和喷射；(8)应注意塑件的外观质量。 综上所述，浇口在模具中的位置如图6.6所示：图6.5 冷料穴示意图图6.6 浇口位置示意图7 成型零部件的设计成型零部件是指模具中直接构成塑件的内、外表面，决定塑件形状尺寸的零件，主要由凹模、型芯、镶拼件等组成。注塑成型过程中，熔融塑料是与成型零件进行面对面接触的，否则无法成型。所以成型零件必须要耐得住熔融塑料高温和高压，而且脱模时塑件产生的摩擦力还不能对成型零件的表面产生影响。所以，成型零件不但要求具有有较高的几何精度和较低的表面粗糙度，而且还必须要具有足够的刚度、强度、耐磨性和表面硬度，用以承受熔融塑料的挤压力和摩擦力。同时，还要有较好的加工性和较低的成本。本章，成型零部件的设计主要由以下几个方面进行介绍：(1)凹模的结构设计；(2)凸模的结构设计；(3)成型零部件的尺寸设计。7.1 凹模的设计凹模，也是型芯的一般称谓。它的主要作用是形成塑件的外表面，它是塑件外表面质量的直接影响。它的结构主要有以下三种：(1)整体式凹模，整体式凹模是由整块金属材料一体加工而成。整体式凹模的结构简单，无镶拼件，不会在塑件表面留下镶拼痕迹。整体强度，刚度高，不易产生变形。缺点是当凹模形状复杂时，难以加工，且会耗费较多的材料，局部受损后难以进行维修；(2)整体嵌入式凹模镶块，属于整体式凹模的一种演变。先将整体式凹模嵌入到固定板中，然后再将每个凹模镶块嵌入模板中；(3)局部镶拼式模具镶块，当模具局部形状结构复杂，难以加工，热处理过后易开裂、变形。这时可采用局部镶拼式模具镶块。采用此种结构成型塑件，容易留下镶拼痕迹，且对拼块精度要求较高。本次设计的塑件，由于是大尺寸，外观质量要求较高的塑件。故模具的型腔选用整体式凹模，避免熔融痕的产生，影响塑件外表面质量。型腔如图7.1所示：图7.1 型腔示意图7.2 凸模的结构设计凸模也称之为型芯，是塑件内表面的成型零件。凸模分为几种。本次设计采用的是整体式凸模，这类凸模结构简单，固定牢靠，塑件成型质量好，不会在塑件表面产生明显的熔融接痕。但这种结构的缺点是机械加工不便，材料耗费巨大。其余的还有整体嵌入式型芯和镶拼组合式型芯取代。各有优缺点，可结合实际情况进行选用。同理，为避免组合式模具对塑件的外观表面产生不良影响。故本次设计，凸模也选用整体式凸模为宜。型芯如图7.2所示：图7.2 型芯示意图7.3 成型零部件尺寸的设计成型零件用来构成塑件的主要尺寸，就是成型零件的工作尺寸。主要有一下几种类型：型腔的径向尺寸、型芯的径向尺寸、型腔的深度尺寸、型芯的高度尺寸和中心距尺寸等。在进行模具设计时，要充分考虑到塑件的使用要求和尺寸精度、塑料收缩率偏差和波动、成型零件的工作特点等因素，然后再对成型零件的尺寸进行合理的设计、从而保证成型后塑件的质量。 (1)塑件收缩率波动在实际成型过程中，塑件的形状、尺寸、壁厚等都会因塑料的收缩率而产生变化。这与塑料的品种和模具的结构有关。收缩率的波动和偏差，都会造成塑件尺寸上误差。其变化值可用公式7-1所示：式中：由于塑料收缩率偏差和波动造成的塑件尺寸的误差，%； 塑料收缩率的最大取值，%； 塑料收缩率的最小取值，%； 塑料的基本尺寸，m。一般而言，因塑料收缩率引起的误差应控制在塑件公差的1/3以内。 (2)成型零件的磨损实际生产中，由于熔融塑料在模具中的流动、冲刷。脱模时，模具与塑件表面产生的摩擦。以及成型过程中伴随着腐蚀性气体的侵蚀，等等均造成了成型零件尺寸发生了变化。为简化计算，与脱模方向平行的成型零件表面，应考虑摩擦的存在；与脱模方向垂直的成型零件表面，摩擦可以不考虑。 (3)成型零件的制造误差成型零件的制造误差，由于成型零件制造所带来的误差，已成为影响塑件尺寸精度的最主要因素之一。通过生活实际我们可以知道，成型零件的加工精度越低，成型塑件的尺寸精度也会越低。模具成型零件的制造误差在IT7IT8级之间，那成型零件的制造公差约占塑件尺寸公差的1/3。 (4)模具安装的配合误差成型零件的装配误差，不仅会造成成型过程成型零件的间隙误差，而