毕业设计（论文）-吊扇开关盖壳注塑模具设计

1 1 绪论 1.1 模具的影响力 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便，从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等 对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。 现代生 产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。 1.2 注射模介绍 注塑模亦称注射模。它是热塑性塑料成型加工中常用的一种模具。 注塑模由动模和定模两部分组成。成型零件是构成模具型腔部分的零件，包括内模镶件、型芯和侧抽芯等。排气系统是熔体填充时 将型腔内空气排出模具以及开模时让空气及时进入型腔，避免产生真空的结构。结构件包括模架坯板、支承柱、限位件等。侧向抽芯机构包括：斜导柱、滑块、斜滑块、斜推杆、弯销、 2 T 形扣、液压缸及弹簧等零件。当塑件的侧向有凸凹孔等结构时，在塑料被推出之前，必须先抽拔侧向的型芯或镶件，才能使塑件顺利脱模。浇注系统是模具中熔体进入型腔之前的一条过渡通道，其作用是将熔融的塑料由注射机射嘴引向闭合的模腔。温度调节系统包括冷却和加热，大多数情况下都要冷却。脱模系统是实现塑件安全无损坏地脱模的机构。 合理的模具结构是提高塑料注射模 寿命的基础。不同结构形式的注射模型腔和型芯，其强度、刚度以及易损坏部分的修理、更换方便与否是不同的。要科学地设计出结构合理的注射模，首先要求塑料件的设计要合理。在满足使用要求的前提下，塑料件的技术要求及其结构必须符合模具制造的工艺性和可行性。 通常一个成型周期从几秒钟到几分钟不等，时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。 目前，注射成型工艺发展很快，除了热塑性塑料注射成型以外，一些热固性塑料也可以成功地用于注射成型，且具有效率高，产品质量稳定的优点；低发泡塑料注射成型提供了缓冲、隔音、隔热等优良性能的塑料制件；双色和多色注射成型提供了多种颜色、美观实用的塑料商品 。 1.3 设计目的 塑料件在各行各业及日常生活中使用越来越多，塑料模具的设计制造的社会需求日益增长，要求也越来越高，同时社会对具有三维 CAD 设计能力的人才需求也日益增长。短接头形状不太复杂，通过此注射模设计，进行模具设计、工艺设计的基本技能训练与培养，让我基本掌握利用三维 CAD 软件进行工程设计的方法，应用所学知识进行工程设计的能力，适应社会需求。 3 2 塑件的结构工艺性分析 2.1 塑件图 图 2-1 塑件零件图 产品名称：吊扇开关盖壳 产品材料： ABS 产品数量：大批 技术要求：未注公差 IT14 2.2 塑件的工艺分析 2.2.1 塑件的尺寸精度分析 材料为 ABS，密度为 1.05g/cm3，收缩率 0.4%-0.7%取 0.5%。 ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性 ,丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。 2.2.2 塑件 表面质量分 析 4 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。表面质量主要是取决于模具型腔表面粗糙度，经过以上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为 Ra0.8 m ，内部为 1.6 m 。 2.2.3 脱模斜度分析 该塑件采用的塑料是 ABS，而 ABS 的成型收缩率较小 0.4%-0.7%，而且塑件不太复杂，所以应取较合适的脱模斜度。为保证壁厚 的均匀一致，因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致，这里脱模斜度取 0.5。 2.2.4 计算塑件的体积和质量 计算塑件的体积和质量是为了选取合适的注塑机，提高设备利用率，确定模具型腔数。经计算塑件体积为 56.95cm ABS 的密度 =1.05g/cm3。 5 3 塑件的成型特性分析及成型工艺 3.1 ABS 的结构性能与主要用途 ABS 是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的共聚物，价格便宜，原料易得，是目前产量最大、应用最广的工程塑料之一。 ABS 无毒、无味，为呈微黄色或白色 不透明粒料，成形的塑件有较好的光泽，密度为 1.02-1.05g/cm。 ABS 是由于三种组分组成的，故它有三种组分的综合力学性能，而每一组分又在其中起着固有的作用。丙烯腈使 ABS 具有良好的表面硬度、耐热性及耐化学腐蚀性，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使它有优良的成形加工性和着色性能。 ABS 的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高，尺寸稳定性较好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，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 45 左右，热变形温度约为 65 左右。不透明，耐 气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。根据 ABS 中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。 ABS 在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还可用夹层板制作小轿车车身，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。 ABS 易吸水，使成形塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。成型范围及 收缩率大、极易缩孔、凹痕、变形、方向性强；流动性极好，易于成型；热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却回路，注意控制成型温度。料温低时方向性明显，尤其是低温、高压时更明显。聚丙烯形成的适宜模温为 80 左右，不可低于 50 ，否则会造成成型塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲和变形。 无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种稳定成型方法及成型条件。 吸湿性好。水的质量分数应小于 0.3%，必须充分干燥，要求表面光择地塑件应要求长时间预热干燥。 6 流动性中等。溢边料 0.04mm左右。 模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置，进料方式。当推出力过大或机械加工时塑件表面易呈现白色痕迹。 3.2 塑件成型方法分析及成型工艺过程 表 3-1 常见成型方式对比 塑料成型工艺 优点 缺点 注射成形 成型周期短，能一次成形外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件；对各种塑料的适应性强；生产效率高，产品质量稳定，易于实现自动化生产 设备及模具制造费用较高，不适合单间及批量较小的塑料制件的生产 压缩成形 可采用普通液压机，压缩模结构简单（无浇注系统），生产过程较简单，压缩塑件内 部取向组织少、性能均匀，塑件成形收缩率小 成型周期长，生产效率低，劳动强度大，生产操作多用于手工而不易实现自动化生产；塑件经常带有溢料飞边，高度方向的尺寸精度难以控制；模具易磨损，因此使用寿命较短 压注成形 制品性能均匀密实，质量好。塑件的尺寸精度较高，特别是制件的高度尺寸精度较压缩模制件高得多。成行周期较短，生产效率高 点压成行比压缩成形高；工艺条件比压缩成形要求更严格，操作难度更大，结构更复杂。容易使塑件产生取向应力和各向异性 属于大批生产，通过对上述成型方法的工艺特点比较，综合考虑该塑件的成型方法选择注射模塑成型。 3.2.2 注射成型工艺过程 1注射前准备：预热、预压、装入料斗、预塑化和干燥。 （ 2）注塑过程：注塑机加料，后动模部分移动合模，注射剂通过浇口套向型腔注射塑料，保压一段时间后，冷却达到适宜温度，通过顶出机构将塑件由型芯上顶出，最后通过复位杆复位。 （ 3注射后处理：模具清理、塑件后处理。 3.3.3 ABS 注塑成型工艺参数 ABS 注射成型工艺参数如表 3-2 所示，试模时可根据实际情况作适当的调整。 7 表 3-2 ABS 注射成型工艺参数 预热温度 80 85C 注射温度 20 90C 预热时间 2 3h 高压时间 0 5s 喷嘴温度 170 180C 冷却时间 2 120s 模具温度 50 80C 总周期 5 220s 预热温度 80 85C 注射温度 20 90C 预热时间 2 3h 高压时间 0 5s 喷嘴温度 170 180C 冷却时间 2 120s 模具温度 50 80C 总周期 5 220s 预热温度 80 85C 注射温度 20 90C 预热时间 2 3h 高压时间 0 5s 喷嘴温度 170 180C 冷却时间 2 120s 模具温度 50 80C 总周期 5 220s 预热温度 80 85C 注射温度 20 90C 预热时间 2 3h 高压时间 0 5s 8 4 注射机的选择和注射有关参数的确定 4.1 注射机 注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。 是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。 注塑成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料 熔融塑化 施压注射 -充模冷却 启模取 件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制系统操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度的监控，注射压力和背压压力的调节等。 注塑机的工作原理：与打针用的注射器相似，它是借助螺杆或柱塞的推力，将已塑化好的熔融状态即粘流态的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是：首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后 机器进行合模和注射座前移，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持又称保压、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品。 注塑成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力，因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。 4.2 注射机的基本参数 如图 4-1，注射机的主要参数 有公称注射量、注射压力、注射速率、塑化能力、锁模力、合模的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。这些参数是设计、制造、使用注射成型机的依据。 9 图 4-1 注射机图 1公称注射量是指在对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。公称注射量在一定程度上反映了注射机的加工能力，标志着能成型的最大塑料制品，因而经常被用来表征机器规格的参数。 2注射压力是指注射螺杆或柱塞的端部作用在物料单位面积上的压力。注射压力是为了克服熔料流经喷嘴、浇道和型腔时的流动阻力，螺 杆或柱塞对熔料必须施加足够的压力。注射压力的大小与流动阻力、制品的形状、塑料的性能、塑化方式、塑化温度、模具温度及对制品精度要求等因素有关。注射压力的大小要根据实际情况选用，如加工粘度低、流动性好的塑料，其注射压力可选用 35 55MPa；加工中等粘度的塑料，形状一般，但有一定的精度要求的制品，注射压力可选 100 140MPa；对高粘度工程塑料的注射成型，其注射压力大约选在 140 170MPa 范围内。加工优质精密微型制品时，注射压力可用到 230 250MPa 以上。 （ 3注射时间注射速率、注射速度是 指注射螺杆或柱塞往模腔内注射最大容量的物料时所需要的最短时间。 4 螺杆直径和注射行程是指注射机的一次注射量由螺杆直径 D 和注射行程 S 所决定，而 S 值与 D 值之间应保持一定比例。 5 塑化能力是指单位时间内所能塑化的物料量。塑化能力应与注射机的整个成型周期配合协调，若塑化能力高而机器的空循环时间太长，则不能发挥塑化装置的能力，反之，则会加长成型周期。 10 6 注射功及注射功率是指机器在实际使用过程中，能否将一定量的熔料注满模腔，主要取决于注射压力和注射速度，即决定于充模时机器作功能力的大小。注射功及其注射 功率即作为表示机器注射能力大小的一项指标。 7 锁模力合模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。在此力的作用下，模具不应被熔融的塑料所顶开。锁模力同公称注射量一样，也在一定程度上反映出机器所能塑制制品的大小，是一个重要参数，所以有的国家采用最大锁模力作为注射机的规格标称。 8合模装置的基本尺寸包括模板尺寸、拉杆空间、模板间最大开距、动模板的行程、模具最大厚度与最小厚度等。这些参数规定了机器所加工制品使用的模具尺寸范围，亦是衡量合模装置好坏的参数。 9开合模速度动模板移动速度是 为使模具闭合时平稳以及开模、顶出制品时不使制件损坏，要求模板慢行，但模板又不能在全行程中都慢速运行，这样会降低生产率。因此，在每一个成型周期中，模板的运行速度是变化的：即在合模时从快到慢，开模时则由慢到快再慢。目前国产注射机的动模板移动速度，高速为 12 22 米 /分，低速为 0.24 3 米 /分。随着生产的高速化，动模板的移动速度，高速已达 25 35 米 /分， 有的甚至可达 60 90 米 /分。 10空循环时间是在没有塑化、注射保压、冷却、取出制品等动作的情况下。完成一次动作循环所需要的时间秒。它由合模、注射座 前进和后退、开模以及动作间的切换时间所组成。空循环时间是表征机器综合性能的参数，它反映了注射机机械结构的好坏、动作灵敏度、液压系统以及电气系统性能的优劣如灵敏度、重复性、稳定性等，也是衡量注射机生产能力的指标之一。 根据注射机的基本参数，由塑件确定如何选用注射机。 4.3 初选注射机型号 根据塑件所用塑料的类型、体积和重量、塑件的生产批量及产品的特点和设计要求。 塑件采用 ABS 材料，经计算所得体积为 56.95cm，同时设计为一模两件，故 本模具 初选 螺杆式注射机额定注射量最小的型号为 XS-ZY-125。注射量满足塑件一模两件的设计， 其注塑机的相关参数如表 4-1 所示。 11 表 4-1 XS-ZY-125 型注射机主要技术参数 名称 大小 名称 大小 注射量 /cm3 125 最大开模行程 /mm 300 螺杆直径 /mm 42 模具厚度/mm 最大 300 注射压力 /MPa 60 100 最小 200 注射行程 /mm 130 喷嘴球径 /mm SR12 注射时间 /s 20 90 喷嘴孔径 /mm 3 锁模力 /KN 900 锁模方式 液压 -机械 12 5 注射模具结构设计 5.1 选择型腔数目 根据塑件精度及经验得，在模具中每增加一个型腔，塑件的尺寸精度就要降低 4%。一般来说精度要求高的小塑件和中大型塑件优先采用一模一腔结构，对于精度要求不高的小塑件没有配合精度要求，形状简单又是大批量生产时，优先采用一模两腔结构。若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。型腔数目的确定与注射机的公称塑化量、注射机的最大注射量及注射机的锁模力等参数有关，此外还应考虑技术、经济、质量、设备及生产批量模型大小等因素的影响。而该塑件精度要求不高，为一般精度塑件，再依据塑件大小，采用一模 两腔的模具结构。 5.2 选择分型面 5.2.1 分型面及其基本形式 塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则： 1分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应 将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。 2分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 3分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。 4分型面应有利于侧向抽芯，但是此模具无须侧向抽芯，此点可以不必考。 综上所述：根据本塑件的外形，可以看出分型面设计中开合位置应尽可能不出现复杂外形，所以我选用在盖壳边角处作为分型面，在开模时平滑无阻碍，有利于取出塑件和凝料，如图 5-1 所示： 13 图 5-1 分 型面简图 5.2.3 确定分型面 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。以有利于塑件脱模、保证塑件外观不被破坏、尺寸精度满足要求、有利于排气以及模具加工方便等原则选取分型面，分型面。在图 5-1 中所示，分型面确定，同时塑件的取出和分型位置不影响制件本身的质量，如图 5-2，并未有阻碍直线开模的结构。 图 5-2 塑件 分型面位置 5.3 确定型腔的布置方案 型腔以对称分布在模具的中间。这样有利于浇注系统的排列和塑料同时充满型腔，如图 5-3 所示。在型腔的分布当中，应该尽量选用平 衡分布，有利于注射机在注射塑料时能使塑料均匀的注射到型腔中，让质量得以保证。而本次设计选用的一模两件，在分布上采用等距型腔成型最为合理。 14 图 5-3 一模两件示意图 5.4 浇注系统的设计 浇注系统是指模具中由注塑机喷嘴到型腔之间的进料通道。浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节， 它的作用是平滑引进熔体进入型腔 ， 在填充的压力传送到各个部位的空腔 ， 以获得尺寸稳定性 ， 外观清晰 ， 流畅和茂密的塑件表面。因此 ， 浇注系统的设计有直接关系的效率和注塑成型的塑料部件的质量。 5.4.1 浇注系统设计的基本原则 1 了解 塑料的成型性能。掌握塑料的流动特性以及温度 ， 剪切速率对粘度的影响 ， 以设计出合适的浇注系统。 2 尽量避免或减少产生熔接痕。熔体流动时应尽量减少分流的次数 ， 有分流必然有汇合 ， 熔体汇合之处必然会产生熔接痕 ， 尤其实在流程长 ， 温度低时 ， 这对塑件强度的影响较大。 3 有利于型腔中气体的排出。浇注系统应能顺利的引导塑料熔体充满型腔的各个部分 ， 使浇注系统及型腔中原有的气体能有序的排出 ， 避免充填过程中产生紊流或涡流 ， 也避免因气体积存而引起凹陷、气泡、烧焦等塑件的成型缺陷。 4 防止型芯的变形和嵌件的位移。浇注系统设计 时应尽量避免塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件 ， 以防止熔体的冲击力使细小型芯变形或嵌件位移。 5 流动距离比的校核。对于大型或薄壁塑料制件 ， 塑料熔体有可能因其流动距离过长或流动阻力太大而无法充满整个型腔。 6模具成形塑件的型腔数，设计浇注系统时还应该考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。 7塑件的大小及形状。 8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 15 时考虑设置浇注系统的形式、浇口数量及位置，保证正常成形，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯或型芯受力不 匀，以及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。 9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。 10注射机安装模板的大小。在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设浇口，造成注射时受力不匀。 5.4.2 普通浇注系统的组成 注射模的浇注系统均由主浇道、分浇道、浇口及冷料穴四个部分组成。但不一定每个浇注系统都必须有这四部分。 浇注系统可以分为普通流道和热流 道浇注系统。特殊浇注形式还可没有流道 ， 喷嘴直接伸入模具中 ， 紧靠成型空腔 ， 经细小针孔直接射入成型模具腔中。 注射模具的浇注系统通常是由注口、流道 主流道和分流道 、浇口对冷料井四部分组成。 1 主浇道： 注口亦称进料口 ， 是连接注射机机筒喷嘴和注射模的桥梁 ，是熔融物料进入模腔最先经过的地方。通常料口不直接开在定模上 ， 而是制成单独的注道套 亦称进料嘴 镶在定模固定板上。 2 分浇 道 ： 流道是指液压系统中流体在元件内流动的通路 ， 包括主流道和分流道 ， 其作用是在最小压力损失条件下 ， 将熔融物料自注口输送至浇口 ，以便进入 模腔。常用的流道断面有圆形、半圆形、矩形和梯形四种形状。一般说来 ， 断面为圆形时 ， 因其表面积与体积之比最小为最佳。但实际上 ， 由于机加工原因 ， 多采用断面为半圆形、梯形或矩形的流道。 3 浇口 ： 浇口是连接流道和型腔的部分 ， 也是进料系统的最后部分 ， 它的作用是使从流道来的熔融物料迅速通过浇口充满型腔 ， 同时在型腔充满物料后浇口迅速冷却 ， 防止型腔内高压热料返回。浇口的类型很多 ， 如宽浇口、窄浇口、扇形浇口、环形浇口、侧浇口、爪形浇口、点绕口、耳形浇口、潜伏式浇口、盘形浇口等。可以看出 ， 虽然浇口部分很小但十分重要 ， 设计时 要充分考虑制品形状尺寸、模具结构及工艺条件等因素。否则将会导致缺陷的产生 ， 16 如缺料、发脆、分解、翘曲等均与浇口设计直接相关。 4 冷料 穴： 一般设置在分型面的尽端或在流道的尽端。其作用是集存冷料 ， 以防冷料堵塞流道或进入型腔造成制件上的冷疤或冷斑。冷料产生的原因是喷嘴最前端熔融料温度较低。 注射模具浇注系统的作用 ， 是使来自注射喷嘴的熔融物料迅速充满全部型腔 ， 并在充模过程中将压力传递到型腔的各个部位以使制件均匀成型。 5.4.3 主流道设计 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为 3.5 4mm,一段主流道的设计，主流道圆锥角=2 6,内壁粗糙度 Ra0.63m，主流道的大端呈圆角，半径 r=1 3mm,以减小料流转向过渡时的阻力。主流道衬套与定模板采用 H7/m6 过渡配合，与定位圈的配合采用 H9/f9 间隙配合。主流道衬套一般选用 T8、 T10 制造，热处理强度为 52 56HRC。主流道衬套的形式，主流道小端入口处与流向机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。 衬套都是标准件，只需去买就行了。衬套小端直径的规格有 12, 16、 20等几种。 主要参数设计： 1 塑件材料为 ABS，流动性好，故选择主流道圆锥角为 =2 6。 2 主流道大端呈圆角，半径 r=1 3mm。 3 由塑件材料为 ABS，塑件质量为 M=56.95 1.05=59.74g，选择主流道直径为 d=3mm， D=6mm。 4 浇口套与注射机喷嘴由的接触球面要求吻合，由于注射机喷嘴 球面半径 SR 是定值，由所选取的注射机决定，根据所选注射机， SR=20mm，一般取SR+0.5，为 SR=20.5mm。断面凹球面深度 L2=3mm，球面与主流道孔应以清角度连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱落。 5 定位环是模体与注射机的定位装置，保证浇口套与注射机喷嘴对中定位，定位环的外径应与注射机的定位孔间隙配合，定位圈厚度取 15mm。 根据参数设计，如图 5-4 浇口套结构简图。 17 图 5-4 浇口套结构简图 5.4.4 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道 ，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和 U 形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小流道表面积于体积之比值称为比表面积，塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 U 形，如图 5-5。 图 5-5 分流道截面图 18 分流道设计要点： 1在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。 2分流道 较长时，在分流道的末端应开设冷料穴。对于此模来说在分流道上不须开设冷料穴。 3分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。 4分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。 分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确 定。 根据选择原则设计分流道，分流道连接主流道，在设计中应该根据型腔分布合理的将浇口与主浇道连接，同时需要根据塑料的材质，设计到满足的材料流通性和尽快的充塑。 由于本次设计为一模两件，根据型腔的简单等距分布，分流道可以使用直流道使塑件注入型腔的距离相等。如图 5-6。 图 5-6 分流道示意图 由表 5-1，因 ABS 的推荐断面直径为 4.5 9.5，部分塑件常用断面尺寸推荐范围。分流道要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，同时因考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便 ，熔融料的热量损失小，流动阻力小，比表面和小等问题，由于采用的是潜伏式二级分流道对热损失及流动提出了较高的要求，采用圆形的分流道，为了保证 19 外形无浇口痕，浇口前后两端形成较大的压力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔体冷凝速度，保证熔融的塑料不回流，同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用，冷却后快速切除。同时它的效果与 S 浇注系统有同样的效果，有利于补塑。 表 5-1 断面直径推荐值 塑件名称或代号 分流道直径 塑件名称或代号 分流道直径 ABS、 AS 4.8-9.5 PP 4.8-9.5 POM 3.2-9.5 PE 1.6-9.5 PC 4.8-9.5 PPO 6.4-9.5 PA 1.6-9.5 PS 3.2-9.5 5.4.5 浇口设计 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道除直接浇口外，它是浇注系统的关键部分。其主要作用是： 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。 易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的 0.030.09，浇口的长度约为 0.5mm 2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值 ，然后在试模是逐步纠正。 当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口位置的选择： 1 浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易 20 保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。 2 浇口设置应有利于排气和补塑。 3 浇口位置的选择要避免塑件变 形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。 4 浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低， 会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的流程短，熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。 5 浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。 根据本次设计中塑件的特点，因点口在脱开时不会伤塑件的内表面在这里是可以达到的，考虑到侧浇口简单直接，避免模具过于复杂化，所以选取用侧浇口。 塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如图 5-7 的侧浇口形式。从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。 图 5-7 侧浇口形式 21 根据选用侧浇口，本次设计计算 侧浇口深度和宽度经验计算经验公式得h=1.8mm， w=0.79mm。 图 5-8 侧浇口简图 5.4.6 冷料穴的设计 冷料穴又称冷料井，是在塑料注射成型模具中用来储存注射间隔期间产生的冷料头 ,防止冷料进入型腔而影响塑件质量 ,并使熔料能顺利地充满型腔的一个结构。冷料井通常设置在主流道末端，当分流道长度较长时，在末端也应开设冷料井。冷料井是为贴存料流中的前锋冷料而设置在主流道或分流道末端的冷料穴 此次设计采用卧式注射机，冷料穴设计在主浇道的 末端。且开在主浇道对面的动模板上，直径稍大于主浇道大端直径，便于冷料的进入。冷料穴的形式不仅与主浇道的拉料杆有关还与主浇道中的凝料脱模形式有关。 在冷料穴的设计中，对于制件并不是所有的多型腔注射模在分型面都要设计冷料穴，对于塑料性能和成型工艺控制较好，或塑件要求不高时，可不必设置冷料穴。本次设计中使用 Z 拉料杆，冷料穴置于主浇道与拉料杆产生的接触处， Z 型拉料杆牙角为 60，冷料穴的设计根据拉料杆的结构形状设计深度为11mm。故冷料穴设计如图 5-8。 图 5-9 冷料 穴简图 22 6 冷却系统及排气系统设计 6.1 冷却系统的设计 冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。利用球头形的拉料杆配合冷料井。 为使冷却水处于湍流状态，查资料取 D=6mm。 结合模具的结构取两条冷却管道会造 成模具温度会分布不均，故这里取 4条。 根据对模具所需冷却要求和塑件的厚度、材料、质量等。由于塑件的厚度为 3mm，选用材料为 ABS，故加热温度需要适宜的冷却结构。选用冷却水道，通常分布于塑件成型较为接近处，因此在合理模具结构中，我将冷却水道设计与型腔固定板中，能有效达到冷却效果并且模具结构不会遭到破坏。冷却水道如图 6-1。 图 6-1 冷却水道简图 6.2 排气系统的排气方式确定 模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气塑料受热或凝固产生的低分子挥 23 发气体，这些气体若不能顺利排出，则可能因充填时气体被 压缩而产生高温，引起塑料局部炭化烧焦，或使塑料产生气泡，或使塑料熔接不良而引起缺陷。 通常，选择排气槽的开设位置时，应遵循以下原则： 1 排气口不能正对操作者，以防熔料喷发而发生工伤事故； 2 最好开设在分型面上，如果产生飞边易随塑件脱出； 3 最好设在凹模上，以便于模具加工和清模方便； 4 开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端； 5 开设在靠近嵌件和制件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕； 6 若型腔最后充满部位不在分 型而上，其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时，可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块，以供排气； 7 高速注射薄壁型制件时，排气槽设在浇口附近，课使气体连续派出。 若制作具有高深的型腔，那么在脱模时需要对模具设置引气系统，那是因为制作表面与型心表面之间在脱模过程中形成真空，难于脱模，制件容易变形或损坏。热固性塑料制件在型腔内的收缩小，特别是不采用镶拼结构的深型腔，使制件附粘在型腔的情况比热塑性制件更甚，因此，必须引入排气系统。 24 7 成型零件的设计 7.1 成型零件的结构 设计 模具中成型零件决定塑件的几何形状和尺寸，成型零件包括型芯、型腔、镶块、成形杆和成形环等。在进行成型零件的结构设计时，首先应根据塑件的性能和塑件的形状、尺寸以及其他的使用要求。然后根据其塑件的形状、尺寸和成型零件的加工及装配工艺要求进行成型零件的结构设计和尺寸计算。 1型腔 型腔也称作凹模，是成型塑件外表面的主要零件包括零件的内腔和实体两部分。它的结构取决于塑件的成型需要和加工与装配的工艺要求，通常可分为整体式和组合式两大类。本模具根据塑件的外形结构选择整体式凹模，该结构形式