爱普生打印机支架注射模设计【8张CAD图纸和文档所见所得】【注塑模具JA系列】
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8张CAD图纸和文档所见所得
注塑模具JA系列
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本科毕业设计(论文)题目：爱普生打印机支架注射模设计系 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5月爱普生打印机支架注射模设计 摘 要塑料模具是一门新兴工业，是随着石油工业发展应运而生的，作为现代四大工业基础之一，越来越广泛地在各行各业应用。本课题设计了打印机支架的整个生产过程。通过对塑件的工艺性分析，确定了一模两腔的基本方案，选择了侧浇口进料，注射机采用海天800XB型号。采用了斜导柱抽芯机构和斜滑块抽芯机构实现了塑件两侧孔的成型，使用了推杆和推板推出机构实现了模具的推出脱模过程。选用了水冷冷却系统，保证了塑件的生产效率和质量。本次设计通过绘制CAD二维图和Pro/E三维图完整的表现出整个模具结构，并通过设计说明书简明的表达出整个模具的生产过程，从而为以后同类零件生产做出良好基础。关键词：爱普生打印机支架；注射模设计；侧浇口；斜导柱抽芯机构； 推杆推出机构IDesign of Injection Mold for Epson Printer SupportAbstractPlastic mold is a burgeoning industry, with the emerge as the times require the development of the oil industry, as one of the four modern industrial base, more and more widely applied in all walks of life. This subject designs the printer support of the whole production process. Through analyzing the technology of plastic parts, determine the basic scheme of one module and two cavities, chose the side sprue feeding, injection machine adopt Haitian 800 xb model. The slanted guide pillar core-pulling mechanism and the inclined slide block core-pulling mechanism realizes the molding holes at both sides, use the push rod and the mechanism to achieve the introduction of the mold release process. Choose the water cooling system, guarantee the production efficiency and quality of plastic parts. This design by drawing 2D CAD map and Pro/E three-dimensional map show the complete the mold structure, and through the expression of design specifications concise production process of the mold, so as to make a good foundation for future similar parts production.Keywords: Epson printer support; Injection mould design; The side gate; Inclined guide pillar core-pulling mechanism; Putting out institutionsII目 录1 绪论11.1 塑料简介11.2 注塑模具的发展11.3 设计意义22 塑料材料分析32.1 塑件材料的选择和塑料材料的基本特性32.2 塑件材料主要用途32.3 ABS注射工艺性43 塑件的工艺分析53.1 塑件的结构设计53.2 塑件尺寸及精度73.3 塑件表面粗糙度73.4 塑件的体积和质量74 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定84.1 注射成型工艺过程分析84.2 浇口种类的确定94.3 型腔数目的确定及型腔布局确定94.4 注射机的选择和校核94.4.1注射量的校核104.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核114.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核114.5 分型面的设计124.6 模架的选用135 浇注系统的设计155.1 浇注系统的设计155.2 浇注系统组成155.3 确定浇注系统的原则155.4 主流道的设计155.5分流道的设计175.6 浇口的设计175.7 冷料穴的设计185.8 拉料杆的设计185.9 排气结构设计196 成型零部件的设计206.1 注射模成型零部件的设计206.2 成型零部件结构设计206.3 成型零部件工作尺寸的计算226.3.1 凹模径向尺寸计算226.3.2 凹模深度尺寸计算236.3.3 凸模和型芯的高度尺寸计算236.4 动模板强度校核237 抽芯机构的设计257.1 侧向抽芯机构类型选择257.2 斜导柱侧向抽芯机构设计计算257.2.1 侧向分型与抽芯机构的类型257.3 抽芯力257.4 抽芯距267.5 斜导柱抽芯机构设计过程267.6 斜滑块抽芯机构278 脱模机构的设计298.1 脱模机构的选用原则298.2 脱模机构类型的选择298.3 推杆机构具体设计299 冷却系统的设计319.1 注射模温度调节系统319.2 温度调节对塑件质量的影响319.3 冷却系统之设计规则3110 模具材料的选用3310.1 成型零件材料选用3310.2 注射模用钢种3311 总结34模具总装图35致谢36参考文献37毕业设计（论文）知识产权声明38毕业设计（论文）独创性声明39401 绪论1 绪论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1。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 注塑模具的发展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。毕业设计（论文）注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。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。1.3 设计意义本课题设计了爱普生打印机中的支架这一重要零部件，其主要作用为打印机中墨盒支撑放置作用，其广泛应用于日常生活之中。通过本课题的研究设计，应能够熟悉和掌握塑料零件注塑模具的设计全过程，能够根据不同塑料的性能，塑料结构的特点，选择适当的模具结构，并掌握模具主要零件的强度计算及每一个零件的尺寸确定，材料的选择，热处理要求及其制造工艺知识。 同时通过该设计，应能检查外语翻译及理解能力，能熟练运用计算机进行设计和绘图。通过设计后，能够完全独立完成中等难度以上塑料注射模具设计，并能在选材结构设计等方面进行环保，经济技术分析。2 塑料材料分析2 塑料材料分析2.1 塑件材料的选择和塑料材料的基本特性打印机支架用途很广，要求高，配合精度等级高，不易磨损，热变形小等特点，综合各方面因素考虑选取塑件材料为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）聚合物。ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合理学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。ABS无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为1.02-1.05。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎没有影响， ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， ABS有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93耐气候性差，在紫外线作用下ABS易变硬发脆。ABS的性能指标： 密度 1.021.05()，收缩率为，熔点，弯曲强度80Mpa，拉伸强度3549Mpa，拉伸弹性模量1.8Gpa，弯曲弹性模量1.4Gpa，压缩强度1839Mpa，缺口冲击强度1120，硬度6286HRR，体积电阻系数，收缩率 范围内。ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。2.2 塑件材料主要用途ABS在机械工业上用来制造打印机支架、泵业轮、轴承、把手、管道、管连接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用ABS夹层板制小轿车车身。ABS还可用来制毕业设计（论文）造水表壳，纺织器材，电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器，农药喷雾器及家具等。2.3 ABS注射工艺性 ABS流动性好，易于成型。熔融温度为150200，热分解温度为250以上。熔融温度与分解温度比较接近，选择料筒温度为180200，为了防止流涎现象，喷嘴温度稍低于料筒温度取180190。ABS在升温时粘度增高，所以成形压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成形加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，设计模具时应注意尽量较少浇注系统对料流的阻力；在正常的成形条件下，壁厚、融料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080。表3.1 ABS注射工艺参数注射机类型 螺杆式模具温度()5080密度()1.021.05螺杆转速()3060收缩率(%)0.30.8注射压力(MPa)60100喷嘴形式直通式喷嘴温度()170180料筒前端温度()180200注射时间(s)35料桶中端温度()165180保压时间(s)1530料筒末端温度()150170冷却时间(s)1530料筒末端温度()150170冷却时间(s)15303 塑件的工艺分析3 塑件的工艺分析3.1 塑件的结构设计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。打印机支架如图3.2所示，具体结构和尺寸如图3.1，该塑件结构中等复杂程度，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。图3.1塑件二维图a. 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，塑件材料ABS的型腔脱模斜度为0.35130，型芯脱模斜度为301毕业设计（论文）图3.2 塑件三维图b. 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。塑件壁厚一般在14，最常用的数值为23。该管连接件壁厚均匀，周边和底部壁厚均为3左右。c . 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。该塑料件表面圆角半径和内部转弯处圆角为1。d. 孔塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。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ABS，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。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献2中表3-2塑件的尺寸与公关（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸采用MT3级精度，未注采用MT5级精度。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。该塑件外部需要表面粗糙度比内部要高许多，为Ra0.2，内部为0.4。3.4 塑件的体积和质量本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，在Pro/E软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的质量（ABS的密度为1.05），即可以得出该塑件制品的体积为质量为15.57克。4 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定4 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：a. 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，ABS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。b. 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。 c. 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ABS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ABS，就采用退火处理13小时。毕业设计（论文）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。由于本设计中打印机支架塑件外表面质量要求较高，所以选用侧浇口。侧浇口直接在中间的圆端面处进，打印机支架组装后，浇口被遮挡起来。侧浇口主流道需要设置钩针，分流道与产品相连，顶出产品包含流道连接在一起。4.3 型腔数目的确定及型腔布局确定因为本设计中采用侧浇口，且塑件的尺寸不大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一出二腔，进行加工生产。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。型腔布局由图所示。由于本设计中塑件是上下两部分配合装配使用，需要相同的注射工艺参数，以达到高的成功率，模具采用侧浇口，并采用对称式布局，以求达到良好的浇注质量。本次设计所用型腔布局如图4.1所示。4.4 注射机的选择和校核由于采用一出二腔，需要至少注射量为162=32g，流道水口废料5g，总注塑量达到37g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为海天800XB。注射方式为螺杆式，其有关性能参数如表4.1所示：表4.1 海天800XB参数型号参数单位800XB螺杆直径mm36理论注射容量cm3124注射重量PSg113注射压力Mpa183注射行程mm122螺杆转速r/min0220料筒加热功率KW5.7锁模力KN800拉杆内间距(水平垂直)mm365365允许最大模具厚度mm360允许最小模具厚度mm150移模行程mm310移模开距(最大)mm670液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW11油箱容积L200机器尺寸(长宽高)m4.31.251.84.4.1 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： (4.1)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：n=2 16 =5图4.1型腔布局方式所以可知：M=216+5=37g注塑机额定注塑量为124g。所以经注射量符合要求。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： (4.2)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。其中： n=2 =3338 =300 =2x3338+300=7000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 (4.3)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。根据查阅资料可知，型腔内压力通常为20-40MPa，一般制品为24-34MPa，精密制品为39-44MP。()P=7000x30x1.1=231KN800KN所以经过验证锁模力符合要求。4.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核a. 模具厚度（闭合高度）模具闭合高度必须满足以下公式： (4.4)式中： -注射机允许的最大模厚； -注射机允许的最小模厚。本设计中模具厚度为270mm，所以有150H360， 所以所选注射机符合要求。b. 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。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于多分型面注射模应有： (4.5)式中：-推出距离 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度 =（水口料的长度+2030）本设计中： =670 = 40 mm =33.7+30=63.7mm总的开模距离需要H=105mm以上。经计算，所选注射机符合其要求。c. 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。所选海天800XB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。4.5 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，所以综上考虑后本设计选择分型面如图4.2所示。abc图4.2分型面的选择4.6 模架的选用a. 确定模具的基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模。b. 模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择CI型的模架，基本结构下：CI型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合侧浇口，潜伏式浇口，采用斜导柱侧抽芯的注射成形模具。由分型面分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，经过计算可以知道该模具是一出二腔的模具，而型腔之间的距离在20-30mm之间把型腔排列成一出二腔可侧得长为260mm，宽为130mm。模架的长L=130+复位杆的直径+螺钉的直径+型腔壁厚270mm模架的宽W=260+复位杆的直径+型腔壁厚350mm根据内模仁的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。在此设计中，由于有斜导柱侧抽芯机构，还需要考虑侧抽芯对模具设计中模架外形尺寸的影响。所以就取BL=270x350的模架，塑件的高度为33.7mm，塑件的大部分部胶位都留在动模部分，该模具型腔结构简单，型芯、型腔的固定是固定总高度的加30-50mm，B板的厚度取90mm，满足强度要求，A板为100mm，C板为100mm（C的选择应考虑推出机构的推出距离是否满足推出的高度）。在本设计中，因为采用CI2735标准模架，其标准模脚的高度为100mm，完全满足顶出要求。综上所述所选择的模架的型号为：CI-2735-A90-B80-C100，如图4.3所示。图4.3模架图5 浇注系统的设计5 浇注系统的设计5.1 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，本设计中采用普通侧浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。5.2 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：1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道5浇口 6型腔 7冷料穴5.3 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：1) 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。2) 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出二腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。3) 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。4) 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。5) 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。 5.4 主流道的设计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。a. 主流道的尺寸设计中选用的注射机为海天800XB，其喷嘴直径为3.0，喷嘴球面半径毕业设计（论文）为16，根据图5.1，主流道各具体尺寸如下：主流道设计中主浇道的进口直径比应比喷嘴直径大0.51.0，本设计中取3.5mm。主流道设计中主浇道球面直径应大于喷嘴球面直径12mm，本设计中取18mm。为了便于取出浇道凝料，主浇道应采用36的圆锥孔，本设计中采用3的圆锥孔。经换算可得主流道大端直径为6.53mm，各尺寸如图5.1所示：图5.1浇口主浇道示意图b. 浇口衬套的形式选用如图5.2所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将浇口衬套和定位球设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用。图5.2浇口衬套及其固定形式c. 浇口衬套的固定浇口衬套的固定，采用2个M620的螺丝直接锁附固定。5.5分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。本设计中由于塑件排布比较紧凑,且采用侧浇口。如图5.3所示。图5.3主流道和侧浇口的位置5.6 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，点式浇口，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。做到这一点必须做到以下几点：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；(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，采用侧浇口。浇口一般尺寸如图5.1所示，根据此图结合实际选用适当值。5.7 冷料穴的设计主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，这里取为，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的形式有多种，这里采用倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。5.8 拉料杆的设计拉料杆的位置在正对主浇道的动模板上，一般处于分浇道的末端，它的作用是将物料前端的“冷料”收集起来，防止“涂料”进入型腔而影响塑件的质量。开模时拉料杆能起到将主浇道的冷凝料拉出的作用，拉料杆的直径应比主浇道的大端直径稍大一些。拉料部分的形式应按塑料种类，浇注系统的尺寸及模具结构而定。本设计采用浇道拉料杆。尺寸如图5.4所示。图5.4拉料杆5.9 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。6 成型零部件的设计6 成型零部件的设计6.1 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，长期工作后晚发生磨损、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。6.2 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。本设计中采用整体式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，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。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。如图6.1所示。2） 凸模的设计本设计中零件结构较为简单，深度不大，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型芯。这样的型芯加工方便，便于模具的维护，型芯与动模板的配合可采用。如图6.2所示。毕业设计（论文）图6.1型腔3D图图6.2型芯3D图6.3 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。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。在此凹模型腔取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。6.3.1 凹模径向尺寸计算 经查阅文献资料可知，凹模计算公式为： (6.1)式中 型腔的径向公称尺寸；制品径向公称尺寸；制品径向公称尺寸；塑料的平均收缩率。ABS的收缩率为：0.3%0.7%，则平均收缩率为0.5%；制品的设计公差； 模具制造公差，一般取，本设计中取。本设计中凹模径向尺寸为：，查表得=0.39，取 ，查表得=0.46，取 ，查表得=0.39，取 6.3.2 凹模深度尺寸计算 (6.2) 式中 型腔深度公称尺寸；制品高度公称尺寸；制品高度公称尺寸。本设计中深度尺寸为：，查表得=0.39，取 ，查表得=0.33，取 ，查表得=0.27，取6.3.3 凸模和型芯的高度尺寸计算 (6.3)式中 凸模和型芯高度公称尺寸；制品深度最小尺寸；制品深度公称尺寸。本设计中凸模的高度尺寸为：，查表得=0.30，取 ，查表得=0.25，取 ，查表得=0.25，取6.4 动模板强度校核动模板由于受到成形压力的作用而发生变形，若变形过大就会导致塑件的壁厚发生变化，还会发生溢料现象，一次必须将其最大变形量限制在0.10.2mm以下，计算公式如下： (6.4) (6.5)式中： 动模板受的总压力，MPa； F塑件浇注系统在动模上的投影面积，本设计中为300； P型腔压力，一般取2545MPa，取32MPa； K修正系数，取0.68； B动模垫板厚度，本设计中为80mm； L支撑板的跨距，本设计中为300mm。经计算得，塑件及浇注系统在动模板上的投影面积为300，则两腔受的总压力为4741.76MPa，动模垫板所受压力为752.26MPa，小于材料的许用应力=1250MPa。满足要求。7 抽芯机构的设计7 抽芯机构的设计7.1 侧向抽芯机构类型选择一般指的模具的行位机构，即凡是能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位动作来拖出产品倒扣，低陷等位置的机构。如图7.1列出模具的常用行位结构。1) 从作用位置分为下模行位、上模行位、斜行位（斜顶）； 2) 从动力来分，为机动侧向行位机构和液压（气压）侧向行位机构。图7.1斜导柱抽芯机构7.2 斜导柱侧向抽芯机构设计计算 抽芯机构是利用成型的开模动作用，使斜撑梢与滑块产生相对运动趋势，使滑块沿开模方向及水平方向的两种运动形式，使之脱离倒勾。如图7.1所示：7.2.1 侧向分型与抽芯机构的类型a. 手动抽芯 b. 液压或气动抽芯 c. 机动抽芯7.3 抽芯力 塑件冷却收缩时，对型芯产生包紧力。塑件脱模时所需克服的力包括：因包紧力而产生的脱模阻力；塑件型芯间的粘附力和摩擦力；抽芯机构本身所产毕业设计（论文）生的摩擦力。以上几种力的合力即为抽芯力（抽拔力）。经查阅书籍资料可得抽芯力计算公式为： (7.1)其中式中：A塑料制品包紧型芯的侧面积，m2； p单位面积的包紧力，10MPa；侧型芯的脱模斜度； 塑料对金属的摩擦系数。 本设计中，由于抽芯的倒扣面非常之小，抽芯力可以忽略，所以在此不做计算。7.4 抽芯距将侧型芯从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离成为抽芯距，用S表示。抽芯距计算公式为： S=S1+(3-5) (7.2)式中,S为抽芯机构需要行走的总距离；S1为通过测量出来的产品抽芯距离（可以通过3D或2D进行实际测量），3-5mm为产品抽芯后的安全距离本设计中，由于抽芯距离小，所以选择抽芯距5-8mm即可。7.5 斜导柱抽芯机构设计过程a. 斜导柱抽芯机构的结构及其设计(1) 斜导柱的设计1) 斜导柱的形状，在此套模具中，我们采用标准的斜导柱形式，含有胚头示。可以直接购买标准件。2) 斜导柱的材料：45钢、T8、T10或者20钢经渗碳处理，淬火硬度在55HRC以上，表面粗糙度为Ra0.8mRa1.6m。3) 斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6。4) 斜导柱倾斜角的确定：通常取1520，一般不大于25，本设计中选用15。5) 斜导柱的长度计算： (7.3)式中: D斜导柱固定部分大端直径(mm）； h斜导柱固定板厚度(mm）； d斜导柱工作部分直径(mm)； s抽芯距(mm)；斜导柱的倾斜角。 通过计算得：L=97mm。6) 斜导柱直径的计算：经查表本设计选用10mm。b. 滑块的设计滑块设计的要点在于滑块与侧向型芯连接以及注射成型时制品尺寸的准确性和移动的可靠性，滑块分为整体式和组合式两种。滑块材料常用45钢或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。c. 导滑槽设计(1) 导滑槽与滑块导滑部分采用间隙配合，一般采用H8/f8。(2) 滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的长度不应小于导滑配合长度的2/3。(3) 导滑槽材料通常用45钢制造，调质至HRC 28HRC32，d. 滑块定位装置设计由于我们采用的是后模行位的形式，根据生产的实际情况，采用行位压板的方式，主要作用为固定与导向作用。e. 楔紧块设计楔紧角应比斜导柱的倾斜角大23。f. 斜导柱抽芯机构的结构形式斜导柱和滑块在模具上因安装位置不同，组成了抽芯机构的不同结构形式(1) 斜导柱在定模上、滑块在动模上的结构1) 设计时必须注意，滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧向型芯与推杆相碰撞，造成活动侧向型芯或推杆损坏。2) 如果发生干涉，常用的先复位附加装置有弹簧先复位、楔形滑块先复位、摆杆先复位等多种形式。(2) 斜导柱在动模上、滑块在定模上的结构(3) 斜导柱和滑块同在定模上(4) 斜导柱和滑块同在动模上7.6 斜滑块抽芯机构斜滑块侧向抽芯的特点是利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。一般分为外侧抽芯和内侧抽芯两种。以下为斜滑块抽芯机构的选用原则：1)斜滑块抽芯机构适用于制品具有侧孔或较浅侧凹，成型面积较大场合；2)在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作；3)斜滑块的导滑形式；4)倾斜角通常不超过30；5)进行斜滑块抽芯机构设计时，若定模一侧有成型型芯，则需设置销钉锁紧或就、压紧的止动装置，保证制品与定模型芯分离而留在动模一侧。8 脱模机构的设计8 脱模机构的设计8.1 脱模机构的选用原则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。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。8.2 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。本设计中采用推板加推杆推出机构使塑料制件顺利脱模。8.3 推杆机构具体设计a. 推杆布置该塑件采用了4mm大小推杆，其分布情况如图8.1所示，这些推杆均匀的分布在产品边缘处，使制品所受的推出力均衡。图8.1推杆布置毕业设计（论文） b. 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，见图8.1。推杆端平面不应有轴向窜动。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，ABS塑料的溢料间隙为。 9 冷却系统的设计9 冷却系统的设计9.1 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ABS，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。9.2 温度调节对塑件质量的影响注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。9.3 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。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。通常，钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的12倍，冷却孔道之间的间距应维持35倍直径。冷却孔道直径通常为612 mm，在此取8mm。 本设计中冷却系统如图9.1所示。毕业设计（论文）图9.1模具冷却水路图10 模具材料的选用10 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。10.1 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3540HR
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