肥皂盒注塑模具项目设计方案.docx

肥皂盒注塑模具项目设计方案1 绪 论 1.1肥皂盒的发展 肥皂作为一种常见的家用品而被人们所知，无论是豪华的别墅还是简单的房间，还是其他一些地方，肥皂作为一种常用家用品而成为了我们生活必需品。肥皂作为一件生活必需品而多样就注定了承载它的肥皂盒的样子也是多种多样而且各具特色，用以满足不同家庭的需求。就目前而言，市场上有许许多多五花八门的肥皂盒，他们有的偏向于外观设计，所以他们的样子就千奇百怪，有的像一颗美艳的桃子，而有的则更像一艘精美的小船，当然也有的更像是胖嘟嘟的兔子等等；当然在设计过程中，有许多设计人员更多考虑他的材料、以及实用的便捷性等。比如合金类的肥皂盒具有耐腐蚀，防刮擦，表面富有光泽，历久弥新，鲜艳的色彩及质地富有变化等特点，使浴室极富个性，彰显个人品位。而有的塑料肥皂盒产品外观时尚，功能奇特，就像吸盘式肥皂盒，它充分利用了墙角空间，使环境井然有序，而且强力吸盘固定的方式，无需黏贴或打钉，而且不会破坏墙面，轻轻一吸即可牢牢固定在光滑的表面，不会造成滑落，耐重力强，可摆动放各种沐浴用品，美化视觉，适用于瓷砖、塑料、玻璃、不锈钢光滑平面。而木制肥皂盒多采用上等松木，不仅色泽优美，质地高端，且有透明无害漆防水作保护。肥皂盒在生活中应用相当广泛，几乎每家每户都会用到，所以对此的设计就显得尤为重要。据调查了解，许多肥皂盒造型确实相当好看，可是模具设计却较为困难，因此成本较高，市场价格也相当的高，而作为一种简单打家用品，昂贵的价格会使人们觉得物有不值；另外有些颜色不够特别，而且肥皂盒内容易积水，肥皂也就容易软化，也会给人们生活带来一些不便。我本次设计的目的主要是解决肥皂内积水导致肥皂软化从而缩短肥皂的使用寿命的问题。我设计的肥皂盒是在上盖上打小槽，肥皂放在上盖上，这样水会沿槽斜度往下盖流，水积在下盖里，上下盖之间有一定的距离，就可以保证在一定的时间里水不会溢到上盖的肥皂上，当具有一定积水后手动倒掉即可，这样即保证了肥皂的利用率，又能保证房间的整洁，而且在上盖之上也可以添加一些独特的设计，以满足人们对其外观的需要。我本次设计的较为简单，其设计方案通过Pro/E建模如图：。图1 上 盖 图 1.2 模具 模具是工业生产上用以冲压、吹塑、压铸、注塑、挤出或锻压成型、冶炼等方法得到所需产品的各种模子和工具。 换言之，模具是用来成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件组成。它主要是通过改变所成型材料物理状态来实现制品外形的加工，素有工业之母的称号1。 模具的工作原理是在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件。广泛用于冲裁、锻压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的吹塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的轮廓和内腔形状，应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离(冲裁)，应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模)两个部分，二者可分可合，分开时取出制件，合拢时使坯料注入模具型腔成形。模具是一种精密工具，形状复杂，能承受坯料的胀力，对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有较高要求，所以模具生产水平的发展是机械制造水平的重要标志之一。1.2.1模具行业的发展 近年来，我国模具产销规模逐年攀升，前瞻产业研究院发布的中国模具制造行业产销需求预测与转型升级分析报告前瞻显示，2008-2012年，我国模具的工业总产值由908.66亿元增加至1845.13亿元，销售收入由861.96亿元增加至1816.20亿元。市场规模的持续扩大，显示了模具行业广阔的发展前景。虽然我国模具总产量位居世界第三，但我国生产技术较其他国家落后许多。我国模具行业是大而不强，模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30%左右，国外在50%以上。前瞻产业研究院监测数据显示，2012年，我国模具产量达2114.04万吨，较上年增长102.12%，增速也较上年大幅提高;而2012年，我国模具工业总产值增长率为9.81%，较上年的18.82%有所下降。产量增速的提高与产值增速的下降也反映了我国模具产品的附加值较低。 模具行业是一个需长期积累经验的行业，一个模具师傅起码要有2到3年的实践经验，一个精通模具设计的工程师也要有5到8年的经验积累。但由于传统教育对模具人才的培养不足和坚持学习到最后的人较少等原因，我国模具人才的缺口较大。以广东为例，据业内人士估计，广东省大大小小的模具企业约有6000多家，以平均每家需要100名技术工人来算，广东的模具人才需求量达60万人，而全省的模具从业人员一共约有20多万，单就广东一省来看，其人才缺口就达40万人。 1.2.2塑料模具的分类 塑料模具从大的方面来说主要分为冷流道注塑模和热流道注塑模。而冷流道模具按其结构分为两板模具和三板模具2。两板模具又称单一分型面模，是注塑模中最简单的一种，它以分型面为界面将整个模具分为两部分：动模和定模。一部分型腔在动模，另一部分型腔在定模。主流道在定模，分流道开设在分型面上，开模后，制品和流道留在动模，动模部分设有顶出系统。而三板模又称细水口模 ：有两个分型面将模具分成三部分，比两板增加了浇口板，适用于制品的四周不准有浇口痕迹的场合，这种模具分成采用点浇口，所以叫细水口模，这种模具结构相应复杂些。启动动力用山打螺丝或拉板。 塑料模具按照折叠成型分类又分为注射成型、压缩成型、挤塑成型，中空成型等等；（1）注射成型：是先把塑料加入到注射机的加热料筒内，塑料受热熔融，在注射机螺杆或柱塞的推动下，经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔，由于物理及化学作用而硬化定型成为注塑制品。注射成型由具有注射、保压（冷却）和塑件脱模过程所构成循环周期，因而注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注射成型的成型周期短、生产效率高，熔料对模 具的磨损小，能大批量地成型形状复杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件；但是对于壁厚变化大的塑件，难以避免成型缺陷。塑件各向异性也是质量问题之 一，应采用一切可能措施，尽量减小。(2)压缩成型：俗称压制成型，是最早成型塑件的方法之一。压缩成型是将塑料直接加入到具有一定温度的敞开的模具型腔内，然后闭合模具，在热与压力作用下塑料熔融变成流动状态。由于物理及化学作用，而使塑料硬化成为具有一定形状和尺寸的常温保持不变的塑件。压缩成型主要是用于成型热固性塑料，如酚醛模塑粉、脲醛与三聚氰胺甲醛模塑粉、玻璃纤维增强酚醛塑料、环氧树脂、DAP树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等的模塑料，还可以成型加工不饱和聚酯料团（DMC）、片状模塑料（SMC）、预制整体模塑料（BMC）等。一般情况下，常常按压缩膜上、下模的配合结构，将压缩模分为溢料式、不溢料式、半溢料式三类。(3)挤塑成型：是使处于粘流状态的塑料，在高温和一定的压力下，通过具有特定断面形状的口模，然后在较低的温度下，定型成为所需截面形状的连续型材的一种成型方法。挤塑成型的生产过程，是准备成型物料、挤出造型、冷却定型、牵引与切断、挤出品后处理（调质或热处理）。在挤塑成型过程中，注意调整好挤出机料筒各加热段和机头口模的温度、螺杆转数、牵引速度等工艺参数以便得到合格的挤塑型材。特别要注意调整好聚合物熔体由 机头口模中挤出的速率。因为当熔融料挤出的速率较低时，挤出物具有光滑的表面、均匀的断面形状；但是当熔融物料挤出速率达到某一限度时，挤出物表面就会变 得粗糙、失去光泽，出现鲨鱼皮、桔皮纹、形状扭曲等现象。当挤出速率进一步增大时，挤出物表面出现畸变，甚至支离和断裂成熔体碎片或圆柱。因此挤出速率的控制至关重要。(4)压注成型：亦称铸压成型。是将塑料原料加入预热的加料室内，然后把压柱放入加料室中锁紧模具，通过压柱向塑料施加压力，塑料在高温、高压下熔化为流动状态，并通过浇注系统进入型腔逐渐固化成塑件。此种成型方法，也称传递模塑成型。压注成型适用于各低于固性塑料，原则上能进行压缩成型的塑料，也可用压注法成型。但要求成型物料在低于固化温度时，熔融状态具有良好的流动性，在高于固化温度时，有较大的固化速率。(5)中空成型：是把由挤出或注射制得的、尚处于塑化状态的管状或片状坯材趋势固定于成型模具中，立刻通入压缩空气，迫使坯材膨胀并贴于模具型腔壁面上，待冷却定型后脱模，即得所需中空制品的一种加工方法。适合中空成型的塑料为高压聚乙烯、低压聚乙烯、硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。根据型坯成型方法的不同，中空成型主要分为挤出吹塑中空成型和注射吹塑中空成型两种。挤出吹塑中空成型的优点是挤出机与挤出吹塑模的结构简单，缺点是型坯的壁厚不一致，容易造成塑料制品的壁厚不匀。右图是挤出吹塑中空成型原理示意图。注射吹 塑中空成型的优点是型坯的壁厚均匀、无飞边，由于注射型坯有底面，因此中空制品的底部不会产生拼和缝，不仅美观而且强度高。缺点是所用的成型设备和模具价格贵，故这种成型方法多用于小型中空制品的大批量生产上，在使用上没有挤出吹塑中空成型方法广泛3。 除此之外，还有泡沫塑料成型模具、玻纤增强塑料低压成型模具等等，我们现在常用的热流道有两种：1）加热流道模2）绝热流道模。2 塑件的工艺设计 2.1 塑件设计要求 肥皂在我们生活中非常的普遍，所以使得肥皂盒变的多种多样。我本次设计的肥皂盒结构较为简单，主要是提高肥皂的使用寿命;当然也有些缺点，那就是积在下盖的积水需人工手动倒出,但是这样可以保证浴室的清洁，此次设计是以上盖为主，下盖为辅。在上盖的设计中主要要解决以下几个问题： 1 肥皂放到上盖上，保证肥皂与四周突出的椭圆以点接触出； 2 上盖上开一个槽，使水可以沿着曲面流人下盖； 3 设计浇口时要保证肥皂盒表面质量，不能留有熔接痕等缺陷； 4 设计推杆机构时，要保证其不会造成肥皂盒的缺陷； 5在开模时需保证塑件可以由推杆顶出，且不会造成肥皂盒缺陷。 6 保证肥皂盒表面质量和表面粗糙度要求，不能有明显的加工痕迹；2.2 塑件材料的选择 2.2.1 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 （ABS）基本特征： ABS是由丙烯腈，丁二烯，苯已烯共聚而成的。这三种组分赋予ABS不同的性能，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯已烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒，无味，不透明，纯净的ABS树脂呈浅象牙色，成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.05g/cm3左右， 吸水率为0.2%0.7%.。ABS属于硬而韧的热塑性材料，具有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降，具有较好的低温任性，ABS还具有优良的耐蠕变性。有良好的力学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几乎无影响，在酮，醛，氯代烃中会溶解或形成乳浊液，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。ABS塑料表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。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左右。耐气候性差，在紫外线和氧、热的作用下易氧化降解。根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同要求和应用与不同环境。由此可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型、耐寒性、阻燃性等。主要用途：ABS在机械工业上用来制造齿轮、轮轴、泵叶、承把、手管，电、机外壳、水箱外壳、蓄电池、模冷藏库和冰箱实衬里等。汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、热空气调节导管、扶手、加热器等。还有用ABS夹层板制小轿车车身，ABS还可用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、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5。成形特点：ABS熔体粘度适中，在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模仿斜度宜稍大一般取1左右；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对熔体的阻力；在正常和成型条件下，壁厚通常取1.55.0mm，熔粒子温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，加工温度不能超过250，模具温度可控制在某种程度上60-70，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60-80。2.2.2 塑件材料的确定丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时它具有强吸湿性，属于无定形聚合物，熔体黏度适中，收缩率较小（0.3%-0.8%），加工性能良好，所以塑件尺寸稳定性好。为此确定使用材料为：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 （ABS） 。2.2.3 塑料的收缩率及密度表2-1材料性能参数材料代号密度（kg.m-3）收缩率（%）模具温度（）注射压力P注（Mpa）最大不溢料间隙/mmPE940-9601.5-3.660-7060-1000.02PP900-9101.0-2.580-9070-1000.03ABS10500.3-0.860-7060-1000.04PVC13800.6-1.530-6080-1300.03由表1知丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS的收缩率（0.3-0.8）% 。由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的成形特点可知其成形收缩率范围及收缩率小，所以在选择聚丙烯的收缩率时应考虑使用小的收缩率确定收缩率值为0.55% ，其平均密度为1.050g/cm3 。2.2.4 塑件与模具就注塑而言，由于所使用材料的性能不同使得对于不同种类的塑料在工艺性能、成形结构方面也有许多差异，所以为了确定塑料的工艺性能、成形特征，并成型过程中充分利用其特性来获得优质的塑料制件。所以了解塑料种类与模具的关系就尤为重要了。表2-2 塑料种类与模具设计关系塑料特征注意事项丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS1， 升温时粘度较高，成型压力较高2， 宜吸水3， 正常和成型条件下，壁厚，熔粒子温度及收缩率影响极小1， 塑料上的脱模斜度宜稍大2， 要求塑件精度高时，需要控制模具温度塑件的成型要求：1 熔体温度较高时，粘度较大，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；2 ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理。3 ABS属于无定形聚合物，无明显熔点，熔体黏流温度为160左右，分解温度达250。 塑料成型工艺参数：模具温度：60-70喷嘴温度：200左右料筒温度：前段温度：200-210 中段温度：210-220 后段温度：180-200注射压力：7090MPa注射机类型：螺杆式保压压力：50-70 MPa喷嘴形式：直通式注射时间：35S保压时间：1530S冷却时间：1530S成形周期：4070S后处理：红外线烘箱。2.3 塑件的尺寸精度塑件精度等级与塑料品种有关，根据塑料的收缩率的变化不同，塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种。为了降低模具加工难度和制造成本，在满足塑件使用的前提下，用较低的尺寸公差精度等级6。表2-3 塑件有关尺寸精度等级参数基本尺寸/mm精度等级12345678公差数值/mm-30.040.060.080.120.160.240.320.46360.050.070.080.140.180.280.360.566-100.060.080.100.160.200.320.400.6410-140.070.090.120.180.220.360.440.7214-180.080.100.120.200.240.400.480.8018-240.090.110.140.220.280.440.560.5624-300.100.120.160.240.320.480.640.9630-400.110.130.180.260.360.520.721.0040-500.120.140.200.280.400.560.801.250-650.130.160.220.320.460.640.921.465-850.140.190.260.380.520.761.01.685-1000.160.220.300.440.600.881.21.8100-1200.180.250.340.500.681.01.42.0120-1400.280.380.560.761.11.52.2表2-4塑件精度等级参数塑料品种建议采用精度等级高精度一般精度低精度ABSMT2MT3MT5由塑件的工作环境知道工件的精度要求较高，所以精度等级选择的一般精度由表1、表2可查得模具加工时的各尺寸工差。 塑件尺寸较小，且塑件整体结构简单，带有一些曲面特征。上盖上表面有六个椭圆突出，在与下盖配合的边缘处也是曲面相接，所以对于肥皂盒上表面精度要求较高，而下表面为非工作面，精度要求相对较低，再结合其材料性能，故选一般精度等级：五级。2.4注射机的选用 注塑机的选用直接关系到生产企业的经济效益以及能否生产出合格的产品，对于注塑模具来说，如何选择与之相匹配的注塑机，是一件十分重要的事情。按照图1塑件所示尺寸近似计塑件体积： 26cm估算浇注系统的体积，其初步设定方案如下 ： 图2浇注系统示意图 10.1cm总质量30.11.03531.1531制件总胀形力制品胀兴力流道胀兴力144.83tf，所需锁模力F制件总胀形力80181.0375tf，所以选择注塑机所模力应该在200250之间，最后选择250tf。额定注射量31.15318038.94g。综上，查表51选择XS-ZY-125型号注射机。 模 具 设 计 模具是进行制造产品零件，包括冲件、塑件、锻件、橡胶件、玻璃与陶瓷件等成型加工的专用成型工具、专用工装，也是专用技术产品。模具将根据制造业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量等技术要求与生产批量，进行专门设计与制造。模具是制造业的核心技术装备。因此，模具设计的先进性、准确性就显得尤为重要。3.分型面的设计 在模具设计阶段，我们需要决定模具的类型，并选择型腔、型芯以及模具底板的材料、尺寸。具体设计时，首先确定开模方向以及分型面的位置，然后确定型芯和型腔长度、宽度、高度三个方向的尺寸，接着选择模具的底板，并使镶件尽可能简单紧凑的排列。由于后续的分析都是在设计模具的基础上进行的，所以设计对于一优良的模具十分重要。 首先，分型面是动模与定模相接触的表面，它的主要作用是紧密的密封型腔，以防止熔体溢漏。其次是确定模具的开模方向为轴向开模，这样设计较为简单。在确定分型线之后，就是分型面。分型面是指型腔、型芯以及制品相接触的位置。由于型腔和型芯在分型面出接触，只要型腔与型芯有任何显著的偏转，就会导致间隙的出现，使熔体进入间隙而形成飞边，在分型面出任何型腔或者型芯的缺陷都会造成间隙使熔体进入其中7。 选择分型面时的考虑方向：1 塑件开模后留在动模上2 分型面的痕迹不影响塑件的外观3 浇注系统和浇口的合理安排4 推杆的痕迹不露在塑件的外观上5 使塑件易于脱模由上可知：该塑件的分型面应选择在塑件的上下表面交界处，这样有利于塑件的成型加工，有利于保证塑件表面的加工要求。在分模以后，塑件的整体将留在动模侧，而对于推杆的设计，而采用塑件的底面形状（圆弧度）的面积，这样既增大了推出力，又减小了推杆的痕迹的存在。图3 分型面的选择图与多型腔模具相比较，单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。但是，在大批量生产的情况下，多型腔应收更为合适的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来考虑。根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n，即 2-1式中 F注射机额定锁模力（N） p型腔内塑料熔体的平均压力（MPa） 、分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2）大多数小型件常用多型腔注塑模，而高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，根据上述公式估算，采用一模两腔。因为一模二腔，所以塑件的尺寸为竖直方向，取得标准模架的周界尺寸为浇注系统设计及流道的布局： 3.2模具结构的选择 当型芯和型腔确定以后，就可以进行下一步的模具设计以及模具底板的选择。采用适当的尺寸和材料来制造模具底板是十分重要的，因为模具底板的任何错误都会造成大量的时间及金钱的浪费。为了确定底板的尺寸，我们需要合理安排型腔的分布并设计好冷却系统和浇注系统等。 由于肥皂盒结构简单故采用型腔沿直线分布。模具材料采用较为常用的材料及AISI P20 。 我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个，另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分中小型模架（GB/T12556.190）和大型模架（GB/T12555.190）两种。中小型模架标准中规定，模架的周界尺寸范围为：560，并规定模架的形式为品种型号，即基本型，A1、A2、A3和A4四个品种8。表3-1 四种模架的组成、功能及用途型号组成、功能及用途A1型定模采用两块模板，动模采用一块模板，与推杆推件机构组成模架，适用于立式和卧式注射机。A2型动、定模均采用两块模板，与推件机构组成模架，适用于立式和卧式注射机，可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具，也可用于斜滑块侧向分型的模具A3型定模采用两块模板，动模采用一块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。A4型动、定模均采用两块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。根据模具型腔、型芯分布以及各模架功能最总选用A1型模架。中小型模架的周界尺寸参数、规格有：100L、125L、160L、180L、200L、250L、315L、355L、400L、450L和500L等模架规格。根据模具型腔布置可以选用的模架规格为：，再根据所选取的模架规格可通过标准模架。表查得上、下模板的厚度为，垫板厚度为。 模具的型腔、型芯 在成型加工过程中，聚合物熔体必须完全充满型腔。因此，为了保证熔体能够从浇口位置充满至型腔边缘，必须确定成型零件的壁厚和浇口位置。型腔填充的目的不仅要确保熔体能够完全填充模具，避免不均匀填充或过保压，而且要控制熔体流动，使其以一种理想的方式进行9。 4.1型腔工作尺寸计算模具型腔是模具和塑件的接触处，其尺寸的公差直接影响了塑件工作性能和表面的粗糙度，为此工件的型腔尺寸应做到在保证工件的质量的前提下有足够的加工余量。 ABS塑料的收缩率是0.3%-0.8% 。平均收缩率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% 型腔内径： 4-1型腔深度： 4-2型芯外径： 4-3型芯深度： 4-4 型腔径向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；-塑件公差（参考文献4）-成形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件内形基本尺寸（ mm）;-型芯径向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；型腔尺寸计算基本尺寸/mm 公差值/mm 计算100 0.44 4 0.14 30 0.24 104 0.5 324 1.2 6 0.14 80 0.38 25.5 0.24 6 0.14 29 0.24 14 0.20 26 0.24 12 0.18 106 0.5 4.2型芯的工作尺寸计算模具的型芯和型腔一样也是和塑件直接接触，其加工要求和型腔基本上是相同的，但是型芯的加工要保证和塑件的内型腔相同，其制造公差和型芯相反取负偏差。 型芯的尺寸计算基本尺寸/mm 公差值/mm 计算 96 0.44 34 0.26 104 0.5 320 1.2 6 0.14 80 0.38 25.5 0.24 8 0.16 12 0.18 27 0.24 10 0.18 24 0.24 110 0.5 4.3模具中孔中心距计算塑件上的中心距基本尺寸Cs和模具上的中心距的基本尺寸Cm均为平均尺寸 4-5标注制造公差后得： 4-6两孔间的距离故 5浇注系统的设计 浇注系统的作用就是将塑料熔体从注射成型机传到模具型腔。浇注系统的目的是把聚合物熔体从机器传到型腔、产生最小压力降、消耗材料最少和控制流动速度等。 流动系统设计应该遵循的原则： 1 压力降最小，通常不大于填充模具型腔所需要压力的50%或者50MPa; 2 材料消耗最小，通常不大于冷流道模具型腔体积的30%或者热流道模具型腔体积的100%； 3 不延长模具冷却时间； 5.1 主流道设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止 。主流道位于定模板上，与模具的中心、注射机喷嘴在同一轴线上，其为一圆锥孔，它的小头正对注射机的喷嘴，另一端与分流道相通。因喷嘴外形为球面，所以主流道小头孔端的外形应为一凹球面。为了配合紧密，防止溢料，凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大 10。主流道衬套的材料常用T8A、T10A制造，热处理后硬度为5055HRC。主流道衬套与定模板采用H7/m6的过渡配合，主流道衬套与定位圈采用H9/m9的过渡配合。由于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向定位移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。主流道设计应注意的问题： （1） 主流道通常设计成圆锥形 ， 锥角为2-4，断面形状多位圆形。（2） 主流道大小的设计应根据塑料的流动特性来确定。（3） 注意浇口套的作用。 塑料熔体流动通道根据选用的XS-ZY-125型号注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径：； 喷嘴前端球面半径：； 根据模具主流道与喷嘴的关系 取主流道球面半径：； 取主流道小端直径：； 为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为，取其值为，经换算得主流道大端直径为图4 主流道分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。平衡式布置就是保证各个型腔同时均衡的进料。非平衡式布置就是各个型腔的进料不能同时11。5.2 流道的形状及尺寸流道的截面形状有：整圆形、梯形、圆底梯形、半圆形，其中以正圆形流道截面效率最高，因此选用正圆形。分流道的设计长度应尽可能的短，少弯折的减少压力损失和热量损失，分流道的表面粗糙度为12。由于模具型腔的布局，流道浇注系统是布局又分为串联式、分支式、放射式、混合式和定制式。串联式布局可以最紧凑的将聚合物熔体通过一个一级分流道传递到一行型腔，该一级分流道上有很多将熔体引入没个型腔的二级分流道。流道系统放射式布局是将布局中多重一级分流道从主流道发射出来。 5.3 拉料杆拉料杆用以破坏主流道与成型件之间的浇口。可分为球形拉料杆、z形拉料杆和薄片式拉料杆，根据各拉料杆的特点考虑用z形拉料杆。z形拉料杆中倒锥形的侧向凹陷可以固定主流道，在主流道推出稍的作用下，侧向凹陷被剪切掉。图5 拉料杆拉料杆的常用材料为T8，在进行热处理时头部的硬度为HRC50-55,其他配合部分的粗糙度为Ra0.8vm。5.4浇口浇口的作用是连接流道与型腔，并将聚合物熔体引入型腔。浇口有许多不同类别，最常用的是测浇口和点浇口13。点浇口的特征：尺寸小容易断浇口和减小痕迹。基于塑件的特点和点浇口的特征来看选择点浇口，但应注意的是设计时点浇口的直径不能太小，避免产生过大的剪切速率，也不能太大从而容易段浇口和影响制品的美观性。点浇口直径的计算公式： 5-1式中 点浇口的直径 系数，依塑料种类而异 ABS=0.7 表5-1塑料系数塑料种类PVCPE/PSABSPCPOMPVAVn值0.90.60.80.70.70.8依塑件壁厚而异，系数为0.2型腔表面积 故 ，表5-2点浇口尺寸参数 塑件厚度塑料种类6模具结构设计 6.1推出系统 推出系统的作用是在开模后将制品推出。由模架的选用可得本设计采用推杆推出，推杆的截面为圆形。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，制品各处的脱模阻力相同时需均匀布置，使得制品均匀受力，保证了制品的不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求，采用四根推杆推出15。推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或搞出型腔0.050.1cm 。 对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）： 6-1 式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）; -被包紧部分的深度（cm）; -由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取 ； -磨擦系数，一般取； -脱模斜度； =406.4mm mm 得 首先是推杆的强度校核，查塑料模设计手册之二由式6-2得：d=（） 6-2 d圆形推杆直径cm推杆长度系数0.7l推杆长度cmn推杆数量 E推杆材料的弹性模量N/(钢的弹性模量E=2.1107N/) Q总脱模力 取 。推杆压力校核 ，查塑料模设计手册式6-3得：= 6-3 取320N/mm 推杆应力合格，硬度HRC5065. 6.2排气系统当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能顺利地排出，塑件会由于填充不足而出现气泡，接缝式表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑件焦化，为此设置排气槽是很有必要的，通常排气槽设计有多种方式，通过对模具型腔的研究，采用利用配合间隙排气的方式为最常见也是最经济的，因此在分型面与模板间的配合间隙进行排气，间隙值为0.0316。 7校 核 7.1整体式圆形型腔底板厚度的计算 按刚度条件计算 整体式圆形型腔底板可视为周边固定的圆板，在型腔内熔体压力作用下，最大饶度亦产生在底板中心，其数值为： 7-1 应使，则 得 校核条件成立 7.2注塑机有关参数的校核 1）锁模力与注射压力的校核 7-2 -注射时型腔压力 查参考文献得 30MPa -塑件在分型面上的投影面积（） -浇注系统在分型面上的投影面积（） -注射机额定锁模力，按GB XS-ZY-125型注射机额定锁模力为900 得 得 得 符合条件 故选 XS-ZF-125注射机成立 模具厚度H与注射机闭和高度 注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离 即满足下式 7-3 式中 -注射机最大开模行程，mm； -推出距离（脱模聚居），mm； -包括浇注系统在内的塑件高度，mm； 条件成立。 8模具冷却系统冷却系统的设计对于模具系统的经济性和操作性极为重要。因为模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，所以热塑性塑料在注射成型以后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快传递给模具，以便是塑件可以冷却定型并可以迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率17。 8.1冷却回路面积冷却回路所需总表面积可按下式计算 ： 8-1式中 -冷却回路总表面积，-单位时间内注入模具中树脂的质量， -单位质量树脂在模具内释放的热量，值可查表； -冷却水的表面传热系数， -模具成形表面的温度，; - 冷却水的平均温度， 。 ABS成形时放出的热量 故 冷却水的表面传热系数可用下式计算 8-2式中 -冷却水的表面传热系数，; -冷却水在该温度下的密度， -冷却水的流速，; -冷却水孔直径, -与冷却水温度有关的物理系数， 值查表7.1表8-1水的值与其温度的关系平均水温/5101520253035404556值6.166.607.067.507.958.408.849.289.6610.05 故 冷却回路总长度可用下式计算 ： 8-3 式中 -冷却回路总长度，; -冷却回路总表面积，; -冷却水孔直径，。 故 确定冷却水孔的直径时应注意，无论多大的模具，水孔的直径不能大于14，否则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2时，水孔直径可取1014。本模具取10 。所以由模具的长度可知需要排布8根水道才满足冷却水道长度要求。图6 冷却水道排布图8.2 冷却水体积流量的计算塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话，即忽略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可由公式计算： 8-4 式中 -冷却水体积流量，; -单位时间注射入模具内的树脂质量，; -单位质量树脂在模具内释放的热量，; -冷却水比热容，; -冷却水的密度， -冷却水出口处温度， -冷却水入口处温度， 。当注射成形工艺要求模具温度在80以上时，模具必需有加热装置，由于ABS注射成形工艺要求模具温度在5070，因此模具中不用设置加热装置即可满足需要。9 注射模零件及总装技术要求 9.1 零件的技术要求塑料注射模具应优先按GB/T12555.190和GB4169.111选用标准模架和标准件。模具成形零件材料和热处理要求，优先按表9-1内容选用。表9-1 模具成形零件优先选用材料和热处理硬度参数零件名称模具材料热处理硬度牌号标准号HBSHRC型腔、型芯定模镶件、动模镶件、活动镶件Q235GB69921626040454CrGB3077216260404540CrNiMOAGB307721626040453Cr2MoGB1299预硬状态35454Cr 5MoSiV1GB129924628045553Cr13GB122024628045559.2 总装要求 模具的具体安装过程及注意事项应遵循表9-2。表9-2总装技术要求条目编号条目内容1定模（式定模板）与动模（式动模应板）安装平面的平行度按GB/T12555.2和GB/T125556.2规定2导柱、导套对定、动模安装面（式定、动模座半安装面）的垂直度按GB/T12555.2和GB/T125556.23模具所有活动部分应保证位置准确动作可靠，不得有歪斜和卡滞现象。要求固定的零件不得相对窜动4塑件的嵌件或机外脱模的成形零件在模具上安放位置应定位准确、安放可靠，具有防止错位措施5流道转接处应光滑圆弧连接、镶拼处应密合，浇注系统表面粗糙度为Ra0.8um6热流道模具，其浇注系统不允许有树脂泄露现象7滑块运动应平稳，合模后镶块应压紧，接触面积不少于3/4，开模后定位准确可靠8合