锥形杯1塑料模具设计-注塑模具设计【杯子-水杯】【7张CAD图纸、说明书】【2016年下创作】
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杯子-水杯
7张CAD图纸、说明书
2016年下创作
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课程设计说明书题 目 锥形杯注塑模具设计 院 系 机械与材料工程学院 专 业 模具设计与制造 姓 名 年 级 指导教师 2摘 要论文对塑件的成型工艺进行了可行性分析，介绍了该零件的模具设计流程，给出了模具结构与设计要点，同时对注塑机的各项参数进行严格校核以及模具相关结构的重要参数进行分析。综合多方面因素进行分析、比较，在多种可行性设计方案中选择最优设计方案，以实现产品的顺利顶出，保证产品的自动化生产，节省材料，提高生产效率。【关键词】注塑模具；分型面；直点浇口;XXXX大学毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 锥形杯注塑模具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 学 号： 作者姓名： 2016 年 10 月 25 日目 录摘 要1第一章、引言51.1.塑料简介51.2.注塑成型及注塑模5第二章、塑件材料分析82.1.塑件材料的基本特性82.2.塑件材料成型性能8第三章、塑件的工艺分析133.1.塑件的结构设计133.2.塑件尺寸及精度153.3.塑件表面粗糙度153.4.塑件的体积和质量15第四章、注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定174.1.注射成型工艺过程分析174.2.浇口种类的确定184.3.型腔数目的确定184.4.注射机的选择和校核194.4.1.注射量的校核194.4.2.塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核204.4.3.模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核21第五章、注射模具结构设计235.1.分型面的设计235.2.型腔的布局245.3.浇注系统的设计255.3.1.浇注系统组成255.3.2.确定浇注系统的原则265.3.3.主流道的设计265.3.4.浇口的设计285.4.注射模成型零部件的设计285.4.1.成型零部件结构设计295.4.2.成型零部件工作尺寸的计算295.5.排气结构设计315.6.脱模机构的设计315.6.1.脱模机构的选用原则315.6.2.脱模机构类型的选择325.6.3.推杆机构具体设计335.7.注射模温度调节系统345.7.1.冷却系统之设计规则345.8.模架及标准件的选用355.8.1.模架的选用355.8.2.标准件的选用35第六章、模具材料的选用366.1.成型零件材料选用366.2.注射模用钢种36总 结38致 谢39参考文献40第一章、引言模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。1.1.塑料简介塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。1.2.注塑成型及注塑模将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。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，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。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的MOLDFLOW、美国的CFLOW、华中科技大学的H-FLOW等。其中MOLDFLOW软件包括三个部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （产品优化顾问，简称MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模拟分析，简称MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型过程控制专家，简称MPX）。采用CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。第二章、塑件材料分析2.1.塑件材料的基本特性目前，生活中，日常用品塑料的比较多，锥形杯是家庭普及用品，电话，锥形杯几乎每天都有人用坏，更换，所以市场也看中了这一点，为了适应家庭需要，很多厂家开始生产比以前旧材料更好的新材料，本次设计就是以此为基点，设计生产一种锥形杯的注射模具，该锥形杯不易被按坏，坚固耐用，深受广大消费者的欢迎，具有广阔的市场前景。设计中利用CAD/CAE技术进行模具设计和成型工艺分析。由于本次设计的锥形杯具有手感工效，而不缺实用功能，表面光滑且透明，故选用材料为PP，它是一种优良的热塑性工程材料。2.2.塑件材料成型性能PP塑料，化学名称：聚丙烯，英文名称:Polypropylene（简称PP）比重:0.9-0.91克/立方厘米 成型收缩率:1.0-2.5% 成型温度：160-220 。成分结构PP为结晶型高聚物，常用塑料中PP最轻，密度仅为0.91g/cm3（比水小）。通用塑料中，PP的耐热性最好，其热变形温度为80-100，能在沸水中煮。PP有良好的耐应力开裂性，有很高的弯曲疲劳寿命，俗称“百折胶”。PP的综合性能优于PE料。PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP的缺点：尺寸精度低、刚性不足、耐候性差，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。 日常生活中，常用的保鲜盒就是由PP材料制成。成型特性： 1.结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。 2.流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔，凹痕，变形。3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形。4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。工艺特点PP在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，PP在加工上有两个特点：其一：PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响较小）；其二：分子取向程度高而呈现较大的收缩率。PP的加工温度在200-300左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度为310），但高温下（270-300），长时间停留在炮筒中会有降解的可能。因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性，改善收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-50范围内。PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。PP在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。PP料加工时不需干燥，PP的收缩率和结晶度比PE低。性能概述1、密度PP是所有合成树脂中密度最小的，仅为0.900.91g/cm3，是PVC密度的60%左右。这意味着用同样重量的原料可以生产出数量更多同体积的产品。 2、力学性能PP的拉伸强度和刚性都比较好，但冲击强度较差，特别是低温时耐冲击性差。此外，如果制品成型时存在取向或应力，冲击强度也会显著降低。虽然抗冲击强度差，但经过填充或增强等改性后，其机械性能在许多领域可与成本较高的工程塑料相竞争。 3、表面硬度PP的表面硬度在五类通用塑料中属低等，仅比PE好一些。当结晶度较高时，硬度也相应增加一些，但仍不及PVC、PS等。4、热性质在五大通用塑料中，PP的耐热性是最好的。PP塑料制品可在100下长时间工作，在无外力作用时，PP制品被加热至150时也不会变形。在使用成核剂改善PP的结晶状态后，其耐热性还可进一步提高，甚至可以用于制作在微波炉中加热食品的器皿。5、耐应力开裂性成型制品中残留有应力，或者制品长时间在持续应力下工作，会造成应力开裂现象。有机溶剂和表面活性剂会显著促进应力开裂。因此应力开裂试验均在表面活性剂存在下进行。常用的助剂为烷基芳基聚乙二醇。试验表明PP在表面活性剂浸泡时的耐应力开裂性能和在空气中一样，有良好的抵抗能力，而且PP的熔体流动速率越小（分子量越大），耐应力开裂性越强。6、化学稳定性PP的化学稳定性优异，对大多数酸、碱、盐、氧化剂都显惰性。例如在100的浓磷酸、盐酸、40%硫酸及其它们的盐类溶液中都是稳定的，只有少数强氧化剂如发烟硫酸等才可能使其出现变化。PP是非极性化合物，对极性溶剂十分稳定，如醇、酚、醛、酮和大多数羧酸都不会使其溶胀，但在部分非极性有机溶剂中容易溶解或溶胀。7、气密性（气体阻隔性）PP对氧气、二氧化碳和水蒸汽都有一定的透过性，比起尼龙（PA）和聚酯（PET）都有明显差距，对于高阻隔性塑料，如PVDC、EVOH等就差得更多了。但与其它非塑料材料相比其气密性还是相当好的。通过添加阻隔性材料或在表面涂敷阻隔性塑料，可以大大提高其气密性。8、老化性能PP分子中存在叔碳原子，在光和热的作用下极易断裂降解。未加稳定剂的PP在150下被加热半小时以上，或在阳光充足的地方曝晒12天就会明显变脆。未加稳定剂的PP粉料在室内避光放置4个月也会严重降解，散发出明显的酸味。在PP粉料造粒之前加入0.2%以上的抗氧剂可以有效地防止PP在加工和使用过程中的降解老化。抗氧剂分为游离基链反应终止剂（也称主抗氧剂）和过氧化物分解剂（也称辅抗氧剂）两大类，主、辅两类抗氧剂的合理配合，将会发挥良好的协同效果。目前推荐使用的B215抗氧剂就是主抗氧剂1010（酚类）和辅抗氧剂168（亚磷酸酯）按1：2的比例复配而成的。为防止光老化需要在PP中加入紫外线吸收剂，它可将波长290400nm的紫外线吸收激化转化为没有破坏性的较长波长的光线。对于埋在土壤中或在室内避光使用的PP塑料制品仅加入主辅抗氧剂即可，无须加入紫外线吸收剂。9、电性能PP属于非极性聚合物，具有良好的电绝缘性，且PP吸水性极低，电绝缘性不会受到湿度的影响。PP的介电常数、介质损耗因数都很小，不受频率及温度的影响。PP的介电强度很高，且随温度上升而增大。这些都是在湿、热环境下对电气绝缘材料有利的。另一方面PP的表面电阻很高，在一些场合使用必须先进行抗静电处理。10、加工性能良好PP属于结晶型聚合物，不到一定温度其颗粒不会熔融，不像PE或PVC那样在加热过程中随着温度提高而软化。一旦达到某一温度，PP颗粒迅速融化，在几度范围内就可全部转化为熔融状态。PP的熔体粘度比较低，因此成型加工流动性良好，特别是当熔体流动速率较高时熔体粘度更小，适合于大型薄壁制品注塑成型，例如洗衣机内桶。PP在离开口模后，如果是在空气中缓慢冷却，就会生成较大的晶粒，制品透明度低。果是在水中急冷（如下吹水冷法制薄膜），PP的分子运动被急速冷冻，不能生成晶体，此时的薄膜就是完全透明的。PP的成型收缩率是比较大的，达到2%以上，远远大于PP塑料（0.5%）。PP的成型收缩率可以随着添加其它的材料的种类及多少有所变化，这在制作具有配合尺寸的注塑制品时需认真加以考虑。PP的缺点：尺寸精度低、刚性不足、耐候性差，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。第三章、塑件的工艺分析在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。锥形杯如图（1）所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构并不太复杂，外轮廓线由直线和斜线面组成。 图（1） 锥形杯零件图3.1.塑件的结构设计（1）、脱模斜度 由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取0.51.5，根据文献，产品高度超过25的塑件材料PP的型腔脱模斜度为35130/，型芯脱模斜度为30/1。本次设计产品高度为100，自身带有2的斜度，所以可以忽略脱模斜度。（2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。该产品外壳壁厚均匀，周边和底部壁厚均为1.75。壳内凸出部件的壁厚均为1.75。（3）、塑件的圆角为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于0.51的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的0.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍。本次设计的产品平均壁厚为2毫米，所以产品外圆弧R角为R1.5，内圆弧R角也是R1.5。3.2.塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为PP，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。 3.3.塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为Ra 0.021.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.010.63。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为Ra0.4，内部为0.8。外部接手柄区域粗糙度加大，主要是为了装配牢固和方便。3.4.塑件的体积和质量用体积=底面积高的计算方法，粗略计算产品体积产品外体积=3.142727100=228906产品型腔体积=3.1425.2525.2598.25=196691.22整个塑件产品体积=228906-196691.22=32214.78PP材料密度（PP的密度为0.91），所以质量为32214.780.911000=29.315克。第四章、注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定4.1.注射成型工艺过程分析根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。（1）、成型前对原材料的预处理根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥，PP材料吸水率极低，成型前一般不必进行干燥处理。如有需要，可在70 80 下干燥24 h。（2）、料筒的清洗在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 （3）、脱模剂的选用 脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对PP材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。第二步: 注射成型过程 完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。第三步：制件的后处理注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为PP，就采用退火处理13小时。4.2.浇口种类的确定注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。由于本设计中锥形杯外表面质量要求较高，不允许出现浇口痕迹，所以选用小水口点浇口形式。点浇口前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体表面粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填，因而对于薄壁塑件以及诸如聚乙烯、聚丙烯等表面变化敏感的塑料成型有利，但不利于成型流动性差及热敏性塑料，也不利于成型平薄易变行及形状复杂的塑件。点浇口可以有效提高生产效率，缩短成型周期，节约成型材料和塑件去浇口清理等工作，尤其是对有型腔的产品。4.3.型腔数目的确定因为本设计中采用点浇口，且塑件的薄壁适合，一次注塑可以一个，两个，或者4个一起，考虑到产品形状简单，加工和调试相对容易，因此建议选择一模出四件，方便可靠稳定，而且提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率。4.4.注射机的选择和校核由于采用一模4腔，需要至少注射量为32.2154=128.86，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，考虑到两种注射机的优、缺点，最终选用卧式注射机。根据每一生产周期的注射量的计算值，可初步选用XSZY1000；螺杆注射机，注塑机型号为: XSZY1000螺杆注射机注塑机参数如下:注射机最大注射量/ :1000螺杆直径 70mm 注塑机压力/MPa:1780锁模力/kN:4500模最大厚度/mm:600模最小厚度/mm:370注塑机拉杆间距/mm:700700 注塑机定位孔尺寸/mm: 80喷嘴球半径/mm:SR18 喷嘴前端孔径/mm: 7.54.4.1.注射量的校核模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。校核公式为： 式中 -型腔数量 -单个塑件的体积（） -浇注系统所需塑料的体积（） 本设计中： 32.215 =12.06 29.315nm1+m2=429.315+12.06=129.3280%1000注射量符合要求4.4.2.塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。 式中 n -型腔数目 -单个塑件在模具分型面上的投影面积 -浇注系统在模具分型面上的投影面积 -注射机允许使用的最大成型面积n=4 =3.1431-3.1430.14=165.1 =2172 =1800=4投影面积符合要求注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即： （）P F式中： P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）F注射机额定锁模力（N）其它意义同上PP推荐使用的型腔压力为1522 MPa，在此取P=（）P=锁模力符合要求4.4.3.模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核（1）、模具厚度（闭合高度） 模具闭合高度必须满足以下公式式中 -注射机允许的最小模厚 -注射机允许的最大模厚本设计中 ，符合要求（2）、开模行程（S）的校核模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于液压-机械式合模机构的注射机，其开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模应有：式中 -推出距离 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度本设计中 =1300 =60mm =210mm经计算，符合要要求。（3）、顶出装置的校核在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，要注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。XSZY1000型注射机为两侧推出机构。经检查能满足将模具脱出的要求。第五章、注射模具结构设计5.1.分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，如图（2）所示图（2）分型面的选择5.2.型腔的布局型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。由于本设计中塑件是左右两部分配合装配使用，需要可能相同的注射工艺参数，以达到高的成功率，模具采用点浇口，以求达到良好的浇注质量。如下图所示：图（3）分布图5.3.浇注系统的设计 浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。5.3.1.浇注系统组成普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分：主浇道，分浇道，浇口，型腔，冷料穴等。5.3.2.确定浇注系统的原则在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a)、塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b)、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c)、塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。d)、塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e)、冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。5.3.3.主流道的设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。（1）、主流道的尺寸设计中选用的注射机为XSZY1000，其喷嘴直径为18，喷嘴球面半径为18，主流道各具体尺寸如下： 4 H3.0 45 11.64（2）、主流道浇口套的形式选用如图（4）所示类型的浇口套，这种类型设计成整体形式，用螺钉固定于定模座板上。也可以将主流道浇口套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上，浇口套与模板的配合采用。本设计中采用两件配合的方法。 图（4）主流道浇口套及其固定形式（3）、主流道浇口套的固定 浇口套与定位圈设计成两个零件的形式，以台阶的形式固定在定模板上，浇口套与定位圈之间的配合采用H9/f9。定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小0.2以下5.3.4.浇口的设计浇口又叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。它有两个功能：一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的塑料不会倒流。常向的浇口形式有直接浇口，侧浇口，潜伏式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则： 浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点： 1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使 1)流程(包括分支流程)为最短； 2)每一股分流都能大致同时到达其最远端； 3)应先从壁厚较厚的部位进料； 4)考虑各股分流的转向越小越好。2. 有效地排出型腔内的气体。根据浇口选用原则和为保证塑件表面质量及美观效果，采用点浇口，利于熔体充满整个型腔。5.4.注射模成型零部件的设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括凹模、凸模、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。5.4.1.成型零部件结构设计成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。1）、凹模的设计 凹模也称为型腔，是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中产品形状简单，可以采用整体式，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，加工也方便，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。2）、凸模的设计本设计中零件结构较为简单，但经过对塑件实体的仔细观察研究发现，塑件采用的是整体式凸模，也叫型芯，虽然有些部位加工、维修不易，但成型后的塑件质量好，在塑件内表面也不会形成接缝，溢料痕迹，加工精度较高，成型效果好。型芯与动模板的配合可采用。5.4.2.成型零部件工作尺寸的计算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具零部件的工作尺寸。塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定PP材料的平均收缩率为1.7%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为： 式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸查表得知PP的平均收缩率为Smin=1.75,型腔径向尺寸:L=Ls+LsScp-3/4 62：=0.20 =0.20/4=0.05L=62+620.01753/40.05 mm=63.09mm54：=0.20 =0.16/4=0.04L=54+540.01753/40.04 mm=54.945mm型腔深度尺寸:H=Hs+HsScp-2/3 100：=0.36 =0.36/4=0.09H=100+1000.01752/30.09 mm=101.66mm成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/31/4，或取IT78级作为模具制造公差。在此取IT8级，型芯工作尺寸公差取IT7级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。5.5.排气结构设计排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜，其值与塑料熔体的粘度有关。5.6.脱模机构的设计塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。5.6.1.脱模机构的选用原则（1） 使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；（2） 推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；（3） 推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；（4） 推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5） 推杆位置痕迹须不影响塑件外观；5.6.2.脱模机构类型的选择推出机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和多元件综合推出机构等。本设计中采用推板推出机构使塑料制件顺利脱模。图（5）推出机构形式5.6.3.推杆机构具体设计（1）、推杆布置该塑件共采用了4根大小同样的推杆，其分布情况如CAD图所示，这些推杆设置在脱模阻力较大的地方及强度刚度较大处，再加个推件板，使制品所受的推出力均衡，不会由于推出时导致塑件的质量受损。（2）、推杆的设计 本设计中采用台肩形式的圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的设置部位选用不同的直径，本设计中四周均匀，所以选用四个一样大的顶杆。推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，PP塑料的溢料间隙为。（3）、推杆固定和复位，设计原理见CAD图。5.7.注射模温度调节系统在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为左右，熔体固化成为塑件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的塑料，如本设计中的聚苯乙烯PP，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。5.7.1.冷却系统之设计规则设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸，以方便加工与组装。设计冷却系统时，模具设计者必须根据塑件的壁厚与体积决定下列设计参数： 冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。 冷却管路的位置与尺寸塑件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在凸模块与凹模块内，设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。本设计中，凸模块模具零件比较小，所以无需加工冷却水道，凹模是做成镶拼式的，所以需要单独设计冷却孔道，持模具零件的温度，由于模具比较小，所以可以直接加工直通孔即可。 5.8.模架及标准件的选用5.8.1.模架的选用根据以上的设计，再结合模具的强度和刚度以及所选注射机，各模板的代号及尺寸如下：动模板 GB4169.8-84 450推杆垫板 GB4169.7-84 40026030推杆固定板 GB4169.7-84 40026025垫铁 GB4169.6-84 40012068动模垫板 GB4169.8-84 40020050凸模固定板 GB4169.8-84 40020080脱模板 GB4169.8-84 40040025型腔板 GB4169.8-84 400400130定模板 GB4169.8-84 45040050 5.8.2.标准件的选用为了便于模具的装配，减少繁重的设计和制造工作量，缩短生产准备时间和降低成本，一些模具都选用标准零件，本设计中的标准零件选用如下：导柱 GB4169.4-84 35240 4个推杆 GB4169.1-84 25215 4个内六角螺钉 GB70-85 若干个第六章、模具材料的选用正确选用模具各部分零件的材料，是注射模具设计过程中的一项重要工作，它直接影响模具的使用寿命，加工成本以及制品的成型质量。选择模具材料时，需要根据模具工作条件，从使用性能和加工性能两方面对材料提高要求。6.1.成型零件材料选用成型零件材料选用的要求如下：（1）、机械加工性能良好（2）、抛光性能良好 注射成型零件工作表面，多需抛光达到镜面，要求钢材硬度3540HRC为宜，过硬表面会使抛光困难。（3）、耐磨性和抗疲劳性能好（4）、具有耐腐蚀性能6.2.注射模用钢种热塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供应，常用T10A，T8A和55调质钢，硬度为250280HB，易于切削加工。型芯和镶块以棒材供应，采用淬火变形小，淬透性好的高碳合金钢，经热处理后在磨床上直接研磨至镜面。常用T10A，9CrWMn、Cr12MoV和3Cr2W8V等钢种,淬火后回火HRC55，有良好的耐磨性。 参考文献2表11-1、11-2，本设计模具材料选用情况如下：塑料模具钢材选用，PP塑料适用常见钢种T10A，T8A。其它模具选材见表模具零件
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