注塑模簸箕杆把手坏新档毕业论文.doc

目 录第一章 绪论11.1 塑料的基本知识11.2 塑料工业的发展历史及现状11.3 塑料成型工业在生产中的重要地位11.4 塑料成型技术的发展趋势21.5塑料产品的应用及发展21.6我国塑料模具发展趋势2第二章 塑料模具42.1 塑料模具的分类42.2塑料模具设计时应注意的事项42.3塑件设计时应注意的事项5第三章 塑件分析63.1塑件结构分析63.2塑件材料分析6第四章 注射机的选择94.1 注射机概要94.2注射机分类94.3注射机选择9第五章 型腔和型面的确定115.1型面的选择115.2型腔和型芯的设计115.3型腔的分布确定13第六章 模具结构的设计156.1成型件的材料选择156.2成型件钢材的热处理156.3 浇注系统设计186.4排气系统的设计216.5制件脱模的设计226.6冷却系统设计236.7侧向分型的设计26第七章 注塑机各部位尺寸的校核297.1开模行程校297.2锁模力的校核297.3模具安装尺寸的校核29第八章 模具结构图31第九章 设计小结33参考文献34致 谢35第一章 绪论1.1 塑料的基本知识塑料是以树脂为主要成分，在一定温度和压力下塑造成一定形状，并在常温下能保持既定形状的高分子有机材料，它大多采用合成树脂。在一定温度和压力下，塑料具有可塑性，可以利用模具将其成型为具有一定几何形状和尺寸精度的塑料制件。塑料密度小、质量轻、耐磨性好，此外，许多塑料还具有透光性能和绝热性能以及防水、防透气和防辐射等特殊性能，因此它能够在工业生产中得到广泛应用。塑料作为一种新的工程材料，其不断被开发与应用，加之成型工艺的不断成熟与发展，极大地促进了塑料成型方法的研究与应用和塑料成型模具的开发与制造。塑料目前尚无确切的分类，一般分为热固性塑料和热塑性塑料，其中热塑性塑料在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化，如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料等。而热固性塑料的特点是能在受热或其他条件作用下固化成不溶性物料，如酚醛塑料、环氧塑料等。1.2 塑料工业的发展历史及现状早在19世纪以前，人们就已经利用沥青、松香、琥珀、虫胶等天然树脂。1868年将天然纤维素硝化，用樟脑作增塑剂制成了世界上第一个塑料品种，称为赛璐珞，从此开始了人类使用塑料的历史。1909年出现了第一种用人工合成的塑料-酚醛塑料。1920年又一种人工合成塑料-氨基塑料(苯胺甲醛塑料)诞生了。这两种塑料当时为推动电气工业和仪器制造工业的发展起了积极作用。到20世纪20、30年代，相继出现了醇酸树脂、聚氯乙烯、丙烯酸酯类、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。从40年代至今，随着科学技术和工业的发展，石油资源的广泛开发利用，塑料工业获得迅速发展。品种上又出现了聚乙烯、聚丙烯、不饱和聚酯、氟塑料、环氧树脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺等等。目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。塑料工业又是一个飞速发展的工业领域，现已发展成为塑料产品系列化、生产工艺自动化、连续化以及不断开拓功能塑料新领域。1.3 塑料成型工业在生产中的重要地位模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模具是指用于成型塑料制作的模具，它是型腔模的一种类型。随着机械工业、电子工业、航空工业、仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具开发、设计和制造的水平也必须越来越高。因此，模具设计水平的高低、模具制造能力的强弱以及模具质量的优劣，都直接影响着各种产品的质量、经济效益的增长以及整体工业水平的提高。1.4 塑料成型技术的发展趋势21世纪，塑料工业以前所未有的速度高速发展。塑料，在各个领域、各个行业乃至国民经济中已拥有举足轻重的不可替代的地位。模具是工业生产的重要工艺装备。由于用模具加工成形零部件，具有生产高效、质量好、节约原材料和能源、成本低等一系列优点，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具制造是一个生产周期要求紧迫，技术手段要求较高的复杂生产过程。总之，模具具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点，因此传统的模具设计方法已无法适应当今的要求，与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。利用CAE技术，可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压和冷却情况，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并及时进行修改，而不是等到试模后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方 法的一次突破，而且在减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等方面，都有着重大的技术、经济意义。塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE技术，这是发展的必然趋势。1.5塑料产品的应用及发展塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展而产生的，目前塑料制品几乎已经进入一切工业部门以及人民的日常生活的各个领域。随着机械工业、电子工业、航空工业、仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也遇来越高，这就要求成型塑件的模具开发、设计和制造的水平也必须越来越高。事实上，在仪表仪器、家用电器、交通、通讯等各行各业中，有70%以上的产品是用模具来加工成型的。工业发达国家，其模具工业年产值早已超过机床行业的年产值。 在塑料制件的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成型设备等都是成型优质塑件的重要条件。因此，塑料成型技术在塑料模的设计、制造、模具的材料以及成型技术等方面都有着很大的发展空间。如：CAD/CAE/CAM技术的快速发展和推广应用、各种模具新材料的研制和使用、模具的标准化以及塑料制件的微型化、超大型化和精密化。1.6我国塑料模具发展趋势模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，满足用户需要。未来模具工业的发展趋势将会围绕普及模具标准化、CAD/CAE/CAM技术的应用；提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术；在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要；提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量；发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，迅速制造出产品的原型与模具，降低成本推向市场；开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性；研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率；开发新的成型工艺与模具，以满足未来的多学科多功能综合产品开发设计技术；注重人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平等方面来加快模具发展的速度，提高模具的生产效率，为不断的发展的模具行业创造条件。第二章 塑料模具2.1 塑料模具的分类按照塑料制件的成型方法不同可以分为以下几类。2.1.1 注射模 注射模又称为注塑模。塑料注射成型是在金属压铸造成型原理的基础上发展起来的。首先将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热熔融成粘流态，然后在螺杆的推动下，熔融塑料以一定的流速通过料筒前端的喷嘴射入闭合的模具型腔中，经过一定的保压，塑料在模内冷却、硬化定型，接着打开模具，从模内脱出成型的塑件。2.1.2 压注模 又称传递模。压注模的加料室与型腔是通过浇注系统连接起来的，通过压柱将加料室内受热塑化熔融的热固塑料经浇注系统压入被回执的闭合型腔，最后固化定型。2.1.3 挤出模 又称为挤出机头。挤出成型是利用挤出机料筒内的螺杆旋转加压的方式，连续地将熔融状态的物料从料筒中挤出，通过特定截面形状的机头口成型并借助于牵扯引装置将挤出的塑料制件均匀拉出，同时冷却定型，获得截面形状一致的连续型材。2.1.4 压缩模 又称压塑模。压缩成型是塑件盛开方法中较早采用的一种方法。将预热过的塑料原料直接放在经过加热的模具型腔内，凸模向下运动，在热和压力的作用下塑料呈熔融状态并充满型腔，然后再固化成型。压注模多用于热固性塑料制件的成型，但这种方法成型周期长、生产效率低。除了上述介绍的几类常用的塑料成型模具外，还有泡沫塑料成型模、气动成型模、浇铸成型模、滚塑成型模、压延成型模以及聚四氟乙烯冷压成型模等2.2塑料模具设计时应注意的事项2.2.1装料，有利于物料流动填充型腔。2.2.2模斜度宜取1以上。2.2.3选塑件投影面大的方向作为成型加压方向便于物料填充型腔，但不宜把尺寸精度高的部位和嵌件、型芯轴线垂直方向作为加压方向。2.2.4料渗入力强，飞边厚了不易去除，选择分型面时应注意飞边方向。上下模及拼镶件宜取整体结构，组合结构的装配间隙不宜取大，上下模可拆卸的成型零件宜取H8H9级动配合。2.2.5收缩率为0%0.3%，一般取0.1%0.2%，物料体积一般取塑件体积的23倍。2.2.6成型压力大，物料渗挤力大。模具型芯嵌件应有足够强度，防止变形、位移与损坏。尤其对细长型芯与型腔间空隙较小时更应注意。2.2.7模具应抛光、淬硬。2.2.8脱出力大，顶杆应有足够强度，顶出应均匀，顶杆不宜兼作型芯。2.2.9成型型料在成型温度下即可脱模，慢速成型料模具应设有加热及强迫冷却措施。2.3塑件设计时应注意的事项2.3.1.塑件表面粗糙度Ra可达0.80.2m，精度一般宜取SJ/T10628-1995中45级，但沿压制方向精度不易保证，宜取自由公差。2.3.2.易脱模，宜取较小的脱模斜度。2.3.3.塑件宜取回转体对称外形，不宜过高。2.3.4.壁应厚而均匀，避免尖角、缺口、窄槽等形状，各面圆弧过过渡连接以防止应力集中、死角滞料，填充不良，物料集聚堵塞流道。2.3.5.孔一般应取通孔，避免用0.5mm以下的盲孔，盲孔底部应成半球面或圆锥面以利物料流动，孔径及深度比一般为1:21:3，大型塑件尽量不设小孔，孔间距、孔边距宜取大，大密度排列的小孔不宜采用模压成型。2.3.6.螺孔比螺杆易成型，M6以下螺纹不宜成型，齿形宜用半圆形及梯形，其圆角半径应大于0.3mm，并应注意半角公差，可以参照一般塑制的螺纹进行设计。当塑件螺纹与其他材料螺纹零件接合时，要考虑其配合张力，螺纹段长度应取最小尺寸。2.3.7.成型压力大，嵌件应有足够强度，防止变形损坏定位必须可靠。2.3.8.塑件收缩小、有方向性，易发生熔接不良、变形、翘曲、缩孔、裂纹、应力集中、树脂填料分布不均匀等缺陷。薄壁塑件易碎，不易脱模，大面积塑件易发生波纹及物料聚集。本论文是设计一个上垃圾斗杆上的把柄的模具，利用注射模来成型塑件，通过注射冷却，开模及成型制品。第三章 塑件分析3.1塑件结构分析 图3-1如图3-1所示：3.1.1.脱模斜度。脱模斜度足为了便于产品的脱模，以免在脱模过程中擦伤制品表面，其大小取决于塑料的收缩率。脱模斜度的取向要根据产品的内外型尺寸而定,产品表面的脱模斜度应小于外表面的脱模斜度。根据pp的性能，型芯的脱模斜度取2545。3.1.2.产品的壁厚产品壁厚对产品的成型、冷却及变形会产生较大的影响，产品壁厚较均。根据产品的材料，结构、强度等方面的要求，壁厚取1.5mm。3.1.3.塑件尺寸精度该塑件的材料为（PP）聚丙烯，制品精度为一般精度，公差等级为35级，同时满足制品各种工艺性能要求，并且具有良好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。3.1.4.由图中可以看出，结构形状并不复杂，但是由于侧面有孔。因此，这个模具需要做侧滑块，然后复制填充后即可做分型面。3.2塑件材料分析塑料成型原料的选取应该综合考虑多方面因素，首先要了解塑件的用途、使用环境，在满足以上要求后，并考虑使用塑料的成本、成型加工的难易程度等要求。本次设计选用的塑料材料为PP，以下为介绍。3.2.1聚丙烯的性能 聚丙烯(PP)树脂是由丙烯单体聚合而成的，以聚丙烯树脂为基材的塑料称为聚l内烯塑料。聚丙烯塑料足通用塑料中密度最低的，制品的表面为白色蜡状，无毒，比聚乙烯制品轻且硬，透明性也比聚乙烯制品好。有良好的力学性能，刚性、耐磨性好，硬度比较高；耐热性较好，耐寒性差；不吸水，化学稳定性好，但不耐日光，热稳定性差。燃烧试验：火焰上部为黄色，中下部为蓝色，冒黑烟散发出石油气味，熔料易滴落，离开火源不能自熄。电绝缘性好，耐电压；薄膜透明，对空气和水蒸气渗透差；用于成型薄膜、丝及其他制品较好，但染色、印刷、黏合性差。3.2.2 聚丙烯的用途 聚丙烯网状纤维以改性聚丙烯为原料，经挤出、拉伸、成网、表面改性处理、短切等工序加工而成的高强度束状单丝或者网状有机纤维，其固有的耐强酸，耐强碱，弱导热性，具有极其稳定的化学性能。加入混凝土或砂浆中可有效的控制混凝土（砂浆）固塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂缝，防止及抑止裂缝的形成及发展，大大改善混凝土的阻裂抗渗性能，抗冲击及抗震能力，可以广泛的使用于地下工程防水，工业民用建筑工程的屋面、墙体、地坪、水池、地下室等，以及道路和桥梁工程中。是砂浆/混凝土工程抗裂，防渗，耐磨，保温的新型理想材料3.2.3聚丙烯成型工艺：注塑模工艺条件：干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：220275C，注意不要超过275C。模具温度：4080C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar。注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆因此许多商业的PP材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。3.2.4 PP的主要技术指标和注射工艺参数见下表3.2表和3.3表表3.2 PP技术指标PP技术指标密度0.90.91g/cm比容0.860.98吸水率0.20.4%收缩率1.03.0%熔点170176硬度9.7 HB拉伸弹性模量1.810Mpa弯曲强度80Mpa拉伸屈服强度50Mpa温度传导系数1.310m/s表3.3 PP的注射工艺参数注射机类型螺杆式螺杆转速3060r/min喷嘴形式直通式喷嘴喷嘴温度180190模具温度8090注射压力70100Mpa保压压力2060 Mpa冷却时间1550s周期40120s后处理方法红外线烘箱温度70时间0.31h备注原材料应预干燥0.5h以上第四章 注射机的选择4.1 注射机概要注射机又称之为注塑成型机，功能是将热塑性塑料从粒状原料转变成最后的制型品，并在每一步中完成熔融、注塑、保压及冷却一个循环。一般注塑成型机包括下列主要部分注塑系统、液压系统、模具系统、锁模系统和控制系统。4.2注射机分类注塑成型机的种类很多。依据成型材料的种类、注塑装置的构造、锁模装置的形式、配列方式等可分类如下。4.2.1根据成型材料的种类分类；（1） 热塑性塑料用注塑成型机；（2） 热固性塑料用注塑成型机。4.2.2根据注塑装置的构造分类；（1） 活塞式；（2） 螺杆式；（3） 预备可塑化。4.2.4根据锁模装置的构造分类；（1） 曲柄式；（2） 液压式；（3） 曲柄连杆液压式。4.2.5根据注塑进料方向与开模方向是否一致分类。（1） 卧式、立式注塑机（2） 角式注塑机。4.3注射机选择 本次设计的制件由Pro/Engineer 软件造型，该软件可以自动计算出制品的体积和质量。经软件计算该制品的体积为33333.3mm，制品的质量为 30g 。根据现有制品的重量和用户单位现有设备选定注射机型号为：XS-ZY-125注射机基本参数如下表：注射机的主要技术参数如下表：额定注射量125模具最小厚度200 mm注射方式螺杆式模具最大厚度300 mm锁模力900kN拉杆间距260290螺杆直径42 mm动、定 模固定板尺寸428458注射压力120 MPa合模力90t 注射速度1.6s螺杆驱动功率4 KN注射压力1190 kg/ 油泵电机功率11 kW螺杆转数29101r/min料筒加热功率5 kW最大成型面积320喷嘴半径12mm注射行程115 mm机器重量2.85T模板间最大距离300 mm合模方式液压-机械合模部分的基本参数合模力系列kN1602002503204005006308001000拉杆有效距离mm200224250280315移动模板行程mm200220240270300最大模厚mm200220240270300最小模厚mm110130150170200启闭模时间s1.41.82.8启闭模速度m/min-第五章 型腔和型面的确定5.1型面的选择 分型面的选择是确保制品表面质量，尺寸精度和形状位精度、脱模，型腔型芯结构以及排气、进料浇口和模具制造的关键。因此，在选择和确定分型面时，应全面分析、比较和考虑，选定比较合理的方案。在选择分型面的时候，首先，要考虑利于产品脱模，即分型面应选择在制品的最大外形尺寸处。其次，要利于型腔的加工，从而使制品的精度易于得到保证。并且要便于侧抽芯的布置，利于型腔或型芯结构的装卸和保证强度质量。最后还要利于嵌件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹型芯的安装。综上所述，本设计将分型面设计在如图5-1所示，由于本次的塑件的外边缘是圆弧，可以沿着其边缘作分型面，而里边则是按其形状作分型面，这样能确保制件的形状及精度，并且有利于型腔、型芯的加工。5-1 分型面由于考虑到型腔数的确定和摆放方式，分型面此设为佳。5.2型腔和型芯的设计一般塑件的脱模方向都与开闭模方向相同。但是，有些塑件侧面带有凸台或是凹槽，脱模方向与开闭模方向不一致，这就阻碍了塑件的侧凸凹脱模。因此，必须考虑使用塑件侧凸凹与抽芯机构等来解决脱模问题。本设计模具就是需要侧抽芯来完成。由上凹模和下凹模，和侧芯组成。5.2.1凸模即成型塑料制品的内表面的大型芯，而成型制品上的是侧型芯。凸模分为：整体结构的凸模、整体镶入结构的凸模和镶拼组合结构的凸模。就以上几种凸模结构看，整体结构的凸模多使用于试制性制品的小模具或形状很简单的小模具，偶有使用整体结构的凸模，是将凸模与模板成为一整体来加工。由于材料浪费太大，所以一般情况下不宜采用。整体镶入结构的凸模，其结构节约优质钢材，便于制造加工。镶拼组合结构的凸模，多应用于复杂制品模具，其特点是易于加工，质量容易得到保证。以下是整体凸模如图5-2所示：图5-2 凸模示意图5.2.2凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形状、结构的复制。按照其组成方式不同，可以分为：整体式凹模和组合式凹模。组合式凹模又可以分为：整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、底部镶拼式凹模和四壁拼合式凹模。以上几种凹模方式相比较而言，整体式凹模的特点是牢固、不宜变形、不会在塑件上产生接线痕迹。但加工整体式凹模相对困难，且热处理不方便。所以本设计采用整体嵌入式凹模。小型模具在采用多芯腔模具成型时，各单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等方法加工制成，然后压入模板中。这种结构加工效率高，装拆方便，可以保证各个型腔的型腔尺寸一致。本设计模具凹模由定模凹模和动模凹模组成，定模凹模设交流道系统，动模凹模设点交口，此外定模凹模和动模凹模是对称的，此设计是以便加工和编程。以下是整体凹模如图5-3和图5-4所示：图5-3 定模凹模示意图图5-4 动模凹模示意图本次设计的塑件的结构较简单，所以凸模和凹模同时选择整体镶入结构最为合适。5.3型腔的分布确定为了使模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性、保证塑件精度，模具设计时应首先确定型腔数目。确定型腔数应考虑的以下几点要求：5.3.1长期大批量生产适于采用多型腔结构；5.3.2制品较小时适于采用多型腔结构；5.3.3制品批量小、不集中，易用单腔结构；5.3.4制品复杂或精度高，多腔一致性差，制造困难，故适宜单腔结构。本次设计考虑制品的结构和其生产批量，并方便脱模，零件的表面粗糙度要求不是很高，顾采用一模四腔的多型腔结构，提高生产效率。模具的型腔排列方式如图5-4所示： 图5-4 型腔分布示意图第六章 模具结构的设计6.1成型件的材料选择成型零件的钢材可根据制品材料和产量以及精度，技术要求，结构类型等因素综合分析并选取。本产品采用的原材料为PP为一般性热塑性塑料，其使用比较广泛，并且考虑到本次设计的模具是简单的型芯和型腔，据统计塑料模具的钢材成本费用占整个模具制造成本不到20%，而切削加工成本占绝大部分（约75%），因此选择模具材料时应考虑其加工性能，因此，本次模具零件选择T8和45号钢材的同时运用，这两种钢材的物理常数见下表。表6.1 常用塑料模具钢的物理常数钢材牌号密度g/cm弹性模量E/MPa温度/线膨胀系数x10mm/mm T8A7.83- 457.811.96x102010011.596.2成型件钢材的热处理6.2.1钢材热处理要求1.高强韧性冷变形模具钢有些冷挤模和冷镦模需承受高的强度和高的冲击韧性，而普通的高速钢和高碳铬刚制件易于脆断或折断，模具需要有高的强韧配合，具体分为两类：2.将碳高速钢：将W系或Mo系的高速钢含碳量降低为0.50.6%，增加处理后钢的韧性。如6W6Mo5Cr4V2,具体热处理工艺为淬火加热温度11601180，冷却后经550570三次回火，硬度为Rc60-63，用于冷挤压冲头或冷镦冲头可成倍的提高使用寿命。3.基体钢：基体钢是改善高速钢韧性的另一个途径，与高速钢相比，基体钢的过剩碳化物很少，碳化物的颗粒细小，分布均匀所以冲击韧性、疲劳强度均好于高速钢，同时保持了好的耐磨性。我国研制成功并推广应用的基体钢。如65Nb、CG-2、012Al。以上三种基体钢适於形状复杂，冲击负荷较大，韧性要求高的冷变形模具。其他还有些特殊的模具钢，如易切削冷模钢8Cr2S(8Cr2MnMovS),除于塑料模具较多。技术要求：1.成型件用的钢材均应进行调质处理以消除内应力；2.成型表面有粗糙度要求的非亚光面的零件材料，其热处理后的表面硬度最低不低于HRC32，一般均应达到HRC45以上，否则难以达到抛光效果。6.2.2钢材热处理的选择由于本次选用T8A和45号钢作为成型零件的材料，其热处理选择如下表：零件类别零件名称材料牌号热处理方法硬度说明成型零件型腔（凹模）型芯（凸模）螺纹型芯螺纹问型环成型镶件成型推杆45调质216260HBW用于形状简单、要求不高的型腔、型芯淬火4348HRCT8A淬火5458HRC用于形状简单的小型芯或型腔6.3底板厚度的计算在注射过程中，模具型腔将受到熔体的高压作用，所以应具有足够的强度和刚度，如型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至开裂。因刚度不足而产生扰曲变形，导致溢料和出现飞边。降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模，所以应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。模具型腔壁厚的计算，以最大压力为准，而最大压力是在注射时，熔体充满型腔的瞬间产生的，随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降低，在开模时接近常压。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；由于本模具采用“一模四件”结构，总体尺寸较大，故因以型腔的壁厚的刚度为准。刚度计算条件一般从下面三个方面来考虑：1、成型过程中不发生溢料2、证塑件尺寸精度3、保证塑件顺利脱模在一般情况下，因塑料的收缩率较大，型腔的弹性变形量不会超过塑料冷却时的收缩值，因此，型腔的刚度要求主要是由不溢料和塑件精度来决定。当塑件某一尺寸同时有几项要求时，以最苛刻的条件作为刚度设计的依据。对于本塑件可以简化为整体式矩形型腔进行近似计算。（1）动模侧壁厚度的计算式中 由型腔边长比h/l决定的系数； 型腔内溶体的压力（）； 型腔深度（）； E钢的弹性模量，取 允许变形量；取0.05 mm经计算得：h/l= 0.154查表得 =0.006, p=50MPa，b=45mm。 所以 = 12.4mm由于考虑到这是近似计算，为匹配标准模架，取s=34mm。（2）动模垫板厚度的计算整体式矩形型腔的底板，如果后部没有支承板，直接支承在模脚上， 中间是悬空的，底板可以看成是周边固定的受均匀载荷的矩形板，由于溶体的压力，板中心将产生最大的变形量，按刚度条件，型腔底板厚度为： 式中 由型腔边长比决定的系数； 型腔内溶体的压力（）； 型腔深度（）；钢的弹性模量，取； 允许变形量；取0.05 mm经计算得：l/b=1.44查表得 =0.0226, p=50MPa，b=45mm。 所以 =9.3mm 由于考虑到这是近似计算，为匹配标准模架，取h=10mm。6.3 浇注系统设计6.3.1系统设计要点 1、 浇注系统力求距型腔距离近、一致，并首先进入制品的厚壁部位、不宜直冲型芯（尤其是细小型芯）镶嵌件；应避免产生熔接痕，利于排气；2、 其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均匀、平稳地充满型腔；主流道入口应在模具中心位置； 3、有利于制品的外观，并易于清除。当产生矛盾无法处理时，可协商修改制品结构； 4、对大型制品和功能性制品，力求用模拟软件分析填充过程，以保证制品的内在质量和尺寸精度的要求； 5、大批量制品，浇注系统应自动脱落并自动与制品分离，以利实现自动化生产； 6、还应该考虑到制品的后续工序，利于后工序的加工、装配、工序间运送和管理，必要时设辅助流道，将制品联为一体。6.3.2主流道设计 浇注系统由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。浇注系统用以将熔融状态的塑料粘流体经注射机喷嘴在高温、高压和高速状态下，通过浇注系统进入模具型腔。 6.3.3主流道设计的要点 主流到按照外观形状大体可以分为：垂直式主流道、倾斜式主流道和弧形主流道。本次设计采用的主流道形式为垂直式主流道。主流道的小端直径等于注射机喷嘴孔径加1mm，本次设计的主流道小端直径为4mm。主流道的长度根据模具结构确定，越短越好，本次设计的主流道长度为45mm。主流道锥度一般为24，粘度大的可以选择36。6.3.4分流道设计分流道是主流道与浇口的连接通道，是常见的一般分流道，其温度与模具温度相同，故也称为等温分流道。分流道设计要点：1、流经分流道的熔体温度和压力的损失要少。为此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容积要小，四是少弯折；2、要使分流道的固化时间稍慢于制品的固化时间，以利保压、补缩和压力传递；3、要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔，故在多腔设计时，在保证模具结构强度前提下，力求采用平衡进料，而且在保证模具机构强度前提下，力求紧凑、集中；4、便于加工、便于使用标准刀具，免于制造专用刀具。6.3.5分流道截面形状设计等温分流道为便于加工，一般均设计在分型面上。常用的等温分流道的截面形状一般可以分为圆形、梯形、U形和半圆形四种。由流道的理论分析可知，圆形截面的流道总比其他形状截面的流道更可取。因为在截面相同的情况下，其比表面积最小（流道表面积与体积之比称为比表面积），即塑料熔体与温度较低的模具之间呈现的接触面积最小，压力降相对小些。因此圆形截面积的分流道是较理想的截面形状。但根据实践证明，流道如果是正圆形，则分型面恰好在圆的直径上，是没有出模斜度的。应该将上、下模各半圆的型腔分别磨去0.81mm，这样出模就容易多了。分流道的直径可选择在4.79.5mm 。因此，本次设计分流道的直径为5mm。其如图6-3所示：图6-3分流道示意图6.3.6浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好地高质量地注射成型。浇口可分成限制性浇口和非限制性浇口两大类。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体产生突然的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，使其成为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔。对于多型腔模具，调节浇口的尺寸，还可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的，提高塑件质量。另外，限制性交口还起着较早固化防止型腔中熔体倒流的作用。非限制性浇口是整个浇口系统中截面尺寸最大的部位，它主要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。6.3.7浇口的选择浇口按照结构形式和特点，常用的浇口可分为以下几种形式：1、直接浇口 直接浇口又称主流道型浇口，它属于非限制性浇口。塑料熔体由主流道的大端直接进入型腔，因而具有流动阻力小、流动路程短及补缩时间长等特点。由于注射压力直接作用在塑件上，故容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘曲变形。这种形式的浇口截面大，去除浇口比较困难，去除后会留有较大的浇口痕迹，影响塑件的外观质量。另外，这种浇口只适用于单型腔模具。2、中心浇口 当筒类或壳类塑件的底部中心或接近于中心的部位有通孔时内浇口就开设在该孔口处，同时中心设置分流锥，这种类型的浇口称中心浇口。中心浇口实际上是直接浇口的一种特殊形式，它具有直接浇口的一系列的优点。3、侧浇口 侧浇口国外又称标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充满模具型腔，其截面形状多为矩形（扁槽），改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修整方便，因此它是应用较广泛的一种浇口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，而且不留明显痕迹。这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑件排气不利。4、环形浇口 对型腔充填采用圆环形进料形式的浇口称为环形浇口。环形浇口的特点是进料均匀，圆周上各处流速大致相等，熔体流动状态好，型腔中的空气容易排出，熔接痕可基本避免。5、点浇口 点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一种截面尺寸很小的浇口，俗称小浇口。这种浇口由于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，从而导致熔体的表观粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填，因而对于薄壁素件以及诸如聚乙烯等表观粘度随剪切速率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形及形状复杂的塑件。综合对比以上几种浇口形式，并根据本次设计塑件选用的材料，及制品的使用环境与性能要求，本次设计采用侧浇口形式。6.3.8浇口位置选择如前所述，浇口的形式很多，但无论采用什么形式的浇口，其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大，因此，合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的一个重要设计环节。另外，浇口位置的不同还会影响模具的结构。因此，在开设浇口时应注意以下几点：1.尽量缩短流动距离；2.避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷；3.浇口应开设在塑件壁厚处；4.考虑分子定向的影响；5.减少熔接痕提高熔接强度。此外，浇口位置的选择还应注意到实际塑料型腔的排气问题、塑件外观的质量问题等。综上所述，本次设计浇口采用的形式是侧浇口，其位置设置在制件外侧的边缘部位，其截面直径为2mm 的半圆形。如图6-4所示： 图6-4浇口示意图6.4排气系统的设计当塑料熔体充填模具型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及填充不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。对于由于排气不畅而造成型腔局部充填困难时，除了设计排气系统外，还可以考虑开设溢流槽，用于在容纳冷料的同时也容纳一部分气体，有时采用这种措施是十分有效的。注射模通常采用以下几种方式排气：1、利用配合间隙排气 对于简单型腔的模具，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点固定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气。这种类型的排气方式，其配合间隙不能超过0.05 mm，一般为0.030.05 mm，视成型塑料的流动性性能的好差而定。 2、在分型面上开设排气槽 分型面上开设排气槽是注射模排气的主要形式。其形状可设计成燕尾形。 3、利用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，而其附近又没有活动型芯或推杆，可在型腔处镶入排气塞。本次设计塑件的成型材料为PP，经查找资料其排气间隙为0.2至0.3毫米，并且成型零件结构相对简单，顶出杆比较多，因此采用配合间隙排气的排气方式。6.5制件脱模的设计6.5.1脱模结构的设计原则制品脱模时，应该避免制品的变形甚至损坏。为此目的，必须：1、正确分析并计算制品的包紧力的大小、部位和阻力中心，以选择适宜的脱模结构，并使推出力的重心尽可能与脱模阻力中心重合。2、推出制品时着力点应力求靠近型芯以减少力臂的长度。同时其着力点也应力求在制品刚度和强度的最大部位之处，着力面积也应该尽可能大些以减小应力的集中。3、着力点应力求对称、均匀，以确保推出平衡。4、推出位置应力求设在制品内表面，并且不影响装配之处；或对外观质量影响不大的部位尤其是选用推杆推出的结构时，更当注意。5、结构合理，脱模可靠，运动灵活，制造简便，装卸更换和维修方便。6、选材合理，热处理得当，经久耐用、好用。6.5.2脱模结构分类按脱模的结构特征分，脱模结构分为五种即：1、简单的脱模结构；既一次顶出结构。2、两次推出的脱模结构；3、双脱模结构-即动、定模皆有简单脱模零件的结构；4、顺序脱模结构即制品结构复杂，有几个分型面必须按一定的顺序分型才能使制品顺利脱模的结构；5、螺纹制品的模内旋转脱模结构。综上所述，并结合本身塑件的结构特点，本次设计主要采用简单的脱模结构即普通推杆，只起推出塑件的作用，本身仅端面参与成型。推出机构为机动推出，形式简单。全部采用顶杆顶出。每个型腔有6个直径为4的顶杆组成，其顶出位置及排列形式详见装配图。6.6冷却系统设计6.6.1模温对制品质量和生产效率的影响1、保持制品熔料料温的稳定，均衡。模温的均衡稳定得到有效的保证，就可以减小制品的成型收缩率并保持相对稳定，从而提高制品的尺寸精度和精度的稳定性。2、温度稳定收缩稳定，制品变形就小，尤其是形状和结构复杂的制品、壁厚不均的制品更是明显。3、改善了塑料的成型性能。4、可改善制品的外观质量，避免产生云丝、无光泽、粘模的缺陷；5、保持所需要模温，并使之稳定，可缩短成型时间，从而缩短了成型周期，提高了制品的生产率。本次对应塑件材料为PP，从塑料制品及其成型模具设计10页表0.1里查得，PP模具温度为8090。6.6.2模具冷却系统设计模具冷却装置的设计与使用的冷却介质、冷却方法有关。本模具设计是用水来冷却，水冷却最为普遍，因为水的热容量大，传热系数大，成本低廉。水冷就是在模具型腔周围和型芯内开设冷却水回路，使水或者冷凝水在其中循环，带走热量，维持所需的温度。冷却目路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传导的热量，使模具成型表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，而且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通，无滞留位。但在冷却水回路开设时，受到模具上各种孔(顶杆孔、型芯孔、镶件接缝等)的限制，所以要按理想情况设计较困难，必须根据模具的具体特点灵活地设置冷却回路。因此在本设计造型中我使用的是直流循环式的冷却回路，考虑到动定模很小无法在其上开设冷却回路且此设计的散热要求不是很高，因而将冷却水道分布是设置在定模板和动模板中，这样便有足够的空间来进行钻孔扩大水道的散热面积，使冷却的效果达到最佳。另外水道连接口采用可移动式的水连接套拆卸和安装都很方便，成本也很低廉。6.6.3冷却水道的设计冷却水道的设计是保证型材成型质量的重要基础.通过分析型材冷却过程中的热传递方式,对传热模型、初始条件和边界条件进行了深入的分析和计算,完成了塑料异型材在定型模内冷却过程的数值模拟.在此基础之上,以定型模出口处型材截面上各点冷却均匀性和效率为优化目标,基于有限元分析结果和水道参数化模型建立目标函数的数学模型,对水道的位置参数进行优化设计.6.6.4冷却时间计算塑料的热性能，对冷却时间有重大影响。绝大多数塑料的热导率和热扩散率都很低，但可通过加入添加剂、改性剂加以改善。根据表9.1可以确定冷却时间（表5.2见塑料制品及其成型模具设计231页 表2.47）表6.2 塑件壁厚与冷却时间的关系制件厚度（mm）冷却时间 （s）ABSPAHDPELDPEPPPSPVC0.51.81.81.00.81.82.53.02.33.01.82.11.02.93.84.53.54.52.93.31.34.15.36.24.96.24.14.61.55.77.08.06.68.05.76.31.87.48.910.08.410.07.48.12.09.311.212.510.612.59.310.12.311.513.414.712.814.711.512.33.220.523.425.522.525.520.521.7根据上表可查的，本塑件材料为PP，壁厚为1.5mm，故冷却时间为8s。6.6.5冷却回路的设计根据塑件形状及其所需冷却温度分布要求以及浇口位置等，设计出的冷却回路。常用的方法是在型腔附近钻冷却水孔，最简单的是直通式冷却回路，它常用于较浅的型腔。冷却通道之间也可采用内部钻孔法沟通，用堵头或隔板使之形成规定的冷却回路。冷却回路的水孔数量尽可能多、孔径尽可能大，一般的来说，冷却水孔中心线与型腔的距离应为冷却通道直径的12倍（通常为1215mm），冷却通道之间的中心距约为水孔直径的35倍，通道一般在8mm左右以上。冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔壁厚不均匀时，应在厚壁处强化冷却。强化浇口处的冷却，塑料熔体充模时，浇口附近的温度最高，因此在浇口附近应强化冷却。降低冷却水出入口的温度差有利于型腔表面温度分布均匀，除缩短冷却回路长度外，还可以通过改变冷却通道排列形式。冷却水孔应避免设在塑件熔接痕处，当采用多浇口进料或者型腔形状复杂时，熔体在汇合处会产生熔接痕，为确保该处熔接强度，尽可能不在熔