毕业设计（论文）-二通短接头注塑模具设计

优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 1 1 绪论 1.1 模具 仔 加工工业中的地位 模具产品的品种很多，主要以冲压模具、塑料模具和压铸模具为主。塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。 塑料工业是一门新兴的工业，它包含塑料原料的生产（树脂和塑料的生产）和塑料制品生产（也称塑料成型或塑料加工工业）两个系统。没有塑料的生产，就没有塑料制品的生产；没有塑料制品的生产，塑料就不能变成工业产品和生活用品。塑料工业是一个快速发展的产业，自 1907 年美籍比利时人列奥 贝克兰合成塑料酚醛塑料（ PF）开始，世界塑料工业仅有 100 年的历史。 现代模具设计与制造技术，涉及机械工程、信息与电子工程、冶金与材料工程、工程管理等学科专业范围。优化模具系统结构设计和型件的 CAD/CAE/CAM 并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期；研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和新产品试制，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等，应当是未来 5 20 年的模具生产技术的发展趋势。所 以在这种情况下研究这一课题是具有现实意义的近年来，我国塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，形成了一个巨大的产业链条。 模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。美国工业界认为 “ 模具是美国工业的基石 ” ；日本称模具工业为 “ 进入富裕社会的原动力 ” ；在德国，被冠之以 “ 金属加工业中的帝王 ” 之称号；而欧盟一些国家称 “ 模具就是黄金 ” ；新加坡政府则把模具工业作为 “ 磁力工业 ” ；中国模具权威经理称为“ 模具是印钞机 ” 。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。 1.2 注射模具简介 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、限优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 2 位件等。侧向抽芯机构包括：斜导柱、滑块、斜滑块、斜推杆、弯销、 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 本设计的目的和要求 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，对学生进行模具设计、工艺设计的基本技能训练与培养，使学生基本掌握利用三维 CAD 软件进行工程设计的方法，培养学生应用所学知识进行工程设计的能力，适应社会需求。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 3 2 塑件的结构工艺分析 2.1 塑件图 图 2-1 塑件零件图 产品名称：水管短接头 产品材料： PE 产品数量： 大批量 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 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。 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。根据塑件的尺寸公差数值标准表（ SJ1372-1978）确定。本次产品尺寸均采用 MT5 级精度。 影响塑件精度（公差）的因素主要有：模具制造误差及磨损，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损；塑料收缩率的波动；成型工艺条件的变化；塑件的形状、飞边厚度波动；脱模斜度和成型后塑件尺寸变化等。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 4 2.2.2 塑件 表面质量分析 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Ra0.8m，内部为 1.6m。 2.2.3 脱模斜度分析 该塑件采用的塑料是 PE，而 PE的成型收缩率较小（ 0.3 0.6%），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：（ PE 的密度 =0.91 0.96 g/cm3，根据平均 值算法，取平均密度为 =0.94 g/cm3） 体积 V=9.031cm3 质量 M= 9.031 0.94=8.50g 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 5 3 塑件的成型特性分析及成型工艺 3.1 PE 的结构性能与成型特性 （ 1）塑件的原材料为 PE（聚乙烯）， 密度为 0.91 0.96g/cm3。 是以乙烯为单体进行聚合而制得的聚合物，是一个由多种工艺方法生产的具有多种结构和特性的系列品种。 聚乙烯是结构最简单的高分子，也是应用最广泛的高分子 材料。聚乙烯是通过乙烯（ CH2=CH2）的加成聚合而成的。 耐腐蚀性（ 化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀 （ 不耐具有氧化性质的酸 ） ，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂） ，电绝缘性 （ 尤其高频绝缘性 ） 优良，可以氯化，辐照改性，可用玻璃纤维增强。低压聚乙烯的熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有良好的电性能和耐辐射性；高压聚乙烯的柔软性，伸长率，冲击强度和渗透性较好；超高分子量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨。低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件；高压聚乙烯适于制作薄膜等；超高 分子量聚乙烯适于制作减震，耐磨及传动零件。 但聚乙烯对于环境应力 （ 化学与机械作用 ） 是很敏感的，耐热老化性差。 聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。 （ 2） PE 的主要成型特点 成型性好，可用注射、挤出及吹塑等成型加工方法。 吸水性小，不超过 0.01%， 吸湿小 ， 无论采用何种成型方法，皆不需要先对颗粒进行 充分干燥 。 分子链柔性好，链间作用力小，熔体粘度低，流动性好，溢边值为 0.02mm；成型时无需太高的成型压力，很容易成型出薄壁长流程制品及多种形状和尺寸的制品。 聚乙烯熔体的粘度随剪切作用显著 下降，即对压力作用敏感，对温度的变化不敏感，成型中宜用较高压力 注射 。 聚乙烯的比热容较大，尽管它的熔点并不高，塑化时仍需要消耗较多的热能，要求塑化装置应有较大的加热功率。但加热时间不宜过长，否则易分解或烧伤。 冷却速度慢，必须充分冷却，模具中应有冷却系统。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 6 聚乙烯的结晶能力高，成型工艺参数，特别是模具温度及其分布对制品精度及性能影响较大，因此应很好地控制模温，保证冷却均匀稳定。 聚乙烯的收缩率绝对值及其变化范围都大，在塑料材料中很突出， PE 收缩率在 1.5% 5.0%，这是由于聚乙烯具有较高的结晶度及 结晶度会在很大范围内变化所造成的。易取向和翘曲。 聚乙烯熔体容易氧化，成型加工中应尽可能避免熔体与氧直接接触。可发生熔体破裂，与有机溶剂接触课发生开裂。 不宜采用直接浇口，否则将加大浇口附近的内应力，产生收缩不均匀，方向性明显，增大翘曲变形。因此模具设计中，应注意浇口位置的选择，防止产生缩孔和变形。 3.2 塑件成型方法分析及成型工艺过程 3.2.1 塑件成型方法分析 （ 1）压注模塑在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的 成型方法，又称传递成型、挤胶成型。 压注成型的特点是加料前模具处于闭合状态 ；塑件飞边很薄，尺寸准确，性能均匀，质量较高；可以成型深孔、形状复杂、带有精细或易碎嵌件的塑件；模具结构相对复杂，制造成本较高成型压力较大，操作复杂，耗料比压缩模多；气体难排除，一定要在模具上开设排气槽。 （ 2）压缩模塑又称为模压成型或压制。主要用于热固性塑料的成型，也可以用于热塑性塑料的成型。 压缩模塑优点是压缩模塑的特点是塑料直接加入型腔内，利用压力机的压力通过凸模直接传递给塑料，模具在塑料最终成型时才能完全闭合。模具是在塑件最终成型时才完全闭合；压力通过凸模直接传给塑料有利于成型流动性较差的以纤维为填 料的聚合物、不能压制带有精细、易断嵌件及较多嵌件的塑件。缺点是生产周期长，效率低，不宜压制形状复杂，壁厚较大的塑件，不容易获得精度尤其是高精度的塑件，而且不能压制带有精细和易断嵌件的塑件。 （ 3）注射模塑又称注射成型法。热塑性塑料主要加工成型方法之一。 注射模的成型原理是将原料由注射机的加料漏斗加入压筒，加热使软化或变成流体，用栓塞经喷嘴压入模具，冷却后脱模即得制品。完成一个成型周期，栓优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 7 塞可往复动作，不断的重复上述周期的生产过程。 优点是成型周期短，能一次成型外形复杂，尺寸精度高，带有金属或非金属嵌件的塑 件，对各种塑料的适应性强，生产效率高，易于实现全自动化等。缺点是注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及小批量的塑件生产。 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 干燥。 （ 2）注塑过程：加料 合模 注射 保压 冷却、预塑 开模 顶出塑件 注塑座复位。 3.3 PE 注塑成型工艺参数 PE 注射成型工艺参数如表 3-1 所示，试模时可根据实际情况作适当的调整。 表 3-1 PE 注射成型工艺参数 工艺参数 规格 工艺参数 规格 树脂名称 PE 形式 直通式 注射机类型 柱塞式 密度（ g/cm3 ） 0.91 0.96 注射时间 /s 0 5 吸水率 /% 0.01 喷嘴温度 /C 150 170 模具温度 /C 30 45 预热 温度 t 80 120 成型时间 /s 注射 0 5 时间 h 1 2 保压 15 60 料筒温度 /C 后段 140 160 冷却 15 60 中段 周期 40 140 前段 170 200 螺杆转速（ r/min） 30 60 注射压力 /MPa 60 100 后处理 方法 注射温度 /C 压缩比 温度 C 保压压力 /MPa 40 50 时间 h 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 8 4 注射机的选择和注射有关参数的确定 4.1 注射机概述 注射机（又名注塑机），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。在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用的注射机的有关技术参数有全面的了解，以保证设计的模具与使用的注射机相适应。 注射机 是生产热塑性塑料制件的主要设备，按其外形注射机可分为立式、卧式和角式三种，应用较多的是卧式注射机。 4.2 注射机的基本参数 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、合模装 置 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、购置 和使用注射成型机的依据。 （ 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，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优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 9 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。 （ 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。 （ 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。 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， 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。 其注塑机的相关参数如表 4-1 所示。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 10 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 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 11 5 注塑模具结构设计 5.1 确定型腔数目 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 分型面是为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要，将模具型腔适当地分成两个或更多部分，这些可以分离部分的接触 表面。分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面。分型面应尽量选择平面的。分型面有单分型面和多分型面之分。 方案一：双分型面 选用双分型面形式的优点：模具进料均匀、平稳，表面质量较好。 选用双分型面形式的缺点：增加模具的结构复杂性。 方案二：单分型面 选用单分型面的优点：使模具的结构简单化，减小模具的厚度，也节省了模具材料，且在脱模后塑料制件的外表面无浇口的痕迹。进料的距离也大大的缩短了。 5.2.2 分型面的选择原则 （ 1）分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处； （ 2）有利于塑 件的留模方式，便于塑件的顺利脱模； （ 3）满足塑件外观质量的要求及保证塑件的精度要求； （ 4）分型面的选择应有利于排气； 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 12 （ 5）便于模具的制造； （ 6）应尽量减少塑件在合模方向上的投影面积； （ 7）分型面的选择应使侧抽型行程较短。 5.2.3 确定分型面 综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单，制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。 图 5-1 分型面 5.3 确定型腔的布 置方案 由于该塑件采用的是一模二件等距型腔成型。所以，型腔以对称分布在模具的中间。这样也有利于浇注系统的排列和塑料同时充满型腔，如图 5-1 所示 图 5-2 一模二件 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 13 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）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、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。 （ 8）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。 （ 9）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。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 14 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）、浇口对冷料穴 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，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 主流道的测量是从注射机喷嘴与模具接触的开始之前的期间的分流通道。用优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 15 于熔体从喷嘴到模具中的效果，主流道的大小直 接影响填充时间的熔体流动速率的大小。 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。根据设计手册查 注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴孔径为 d=3mm， 喷嘴前端球面半径 R=12mm。 根据模具主流道与喷嘴 SR=SR1+（ 1 2） mm 和 d= d1+（ 0.5 1） mm，取主流道球面半径 SR=11mm；小端直径 d=3.0mm。经过计算大端直径为 5.5mm。 为了便于拉出芯子的主要通道，设计成锥形的主要通道，与节距 1 3度，由转换浇道 。 5.4.4 分流道设计 分流道的设计应尽量减少在流道内的压 力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡。常见的分流道类别主要包括：圆形截面分流道、 U 形截面风分道、梯形截面分流道、半圆形和矩形截面分流道。 圆形截面分流道优点：表面积与体积比值最小，在容积相同的分流道中，圆形截面分流道的塑胶与模具的接触面积为最小，因此其压力损失及温度损失小有利于塑料的流动和压力的传递。 PE 分流道的直径推荐值 4 10mm。 本次设计为了快速填充，所以采用分流道直径采用 5mm。 5.4.5 浇口的设计 浇口是连接主流道和型腔的桥梁，它具有两个功能：第一，对熔融塑 料进入型腔起控制作用；第二，当注射压力撤消后浇口固化封锁型腔使型腔中尚未冷却固化的塑料不会倒流。 选择浇口形式应该遵循以下原则： （ 1）尽可能采用平衡式设置； （ 2）型腔排列进料均衡； （ 3）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料 。 （ 4）确保耗料量小； 浇口的位置的选择对塑件质量有直接影响，主要以塑件形状和要求来确定，通常应考虑以下几个问题： （ 1）塑料流动能量损失最小。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 16 浇口的位置应是填充型腔各部位的流程最短，并保证充满型腔。 浇口的位置应使料流变向越少越好。 浇口的位置应能使 最终压力有效地传递到塑件较厚部位以减少缩孔，同时注意保证薄壁部分也能充满。浇口位置应按塑件壁厚分布情况而定，一般应设置在塑件壁厚的部位上；如有几个厚部位，则应布置在这些厚壁之间的一般壁厚上，使压力能均匀传递到各部位；如当加强肋能造成缩孔时，浇口应放置在加强肋上。 （ 2）浇口的位置应减少或者避免塑件的熔接痕。 （ 3）浇口的位置要避免造成收缩变形。 （ 4）浇口的位置应使进入型腔的塑料能顺利地排出模腔内的空气，塑料进入型腔后不要立即封闭排气系统。 （ 5）浇口的位置及大小要考虑对型芯的影响。尽量避免进入的塑料正面冲击型芯，尤其对于较小直径型芯，否则使注射压力耗损或者使型芯弯曲变形。 （ 6） 对有镶件的模具，浇口位置不能使流动的塑料冲击镶件，但也不能离浇口太远，否则塑料流到镶件附近时变冷熔接不好。 （ 7）外观要求高的塑件则浇口不允许设置在表面上，同时要考虑清理方便，不损坏塑件。 根据以上原则和零件的实际情况，决定选用侧浇口形式，这种浇口适用于成型壳、盒、罩和容器等制品，是应用广泛的浇口形式。 侧浇口深度经验计算公式为： nth （ 5-1）式中： h-侧浇口深度 (mm)； n-塑料系数； t-塑件厚度（ mm）； 由于 n=0.6， t=3mm，代入公式 （ 5-1） 得： nth =0.63 =1.8mm 侧浇口宽度计算公式： 30/ Anw （ 5-2） 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 17 式中： w-浇口宽度 （ mm） ； n-塑料系数； A-塑件外表面积 （ mm2） ； 由于 n=0.6， A=1582.56 mm2，代入公式 （ 5-2） 得： 30/ Anw =0.76mm 式中 ： h-侧浇口深度 （ mm） ； w-浇口宽度 （ mm） ； A-塑件外表面积 （ mm2） ； t-塑件厚度 （ 平均厚度约为 3mm） ； n-塑料系数，查表得 n=0.6。 图 5-4 侧浇口的形式 5.4.6 冷料穴的设计 冷料穴的作用是收集每次注射成型时，流动熔体前端的冷料头；避免这些冷料进入型腔影响塑件质量或堵塞浇口。 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。 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 18 6 冷却系统及排气系统 6.1 冷却系统的设计 模具的温度是指模具型腔和型芯的表面温度。本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。需要冷却系统可作如下设计计算。 6.2 冷却系统设计 原则 （ 1）冷却水道可设计成单回路或多回路。 （ 2）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大。 （ 3）冷却水道与型腔表面之间的距离应尽量相等。 （ 4）冷却水的入口宜选在浇口附近。 （ 5）冷却水道的出、入口温差应尽量小。 （ 6）冷却水道应沿着塑件收缩的方向设置。 （ 7）冷却水道应尽量避开塑件的熔接部分，以免产生熔接痕，而影响塑件的强度。 （ 8）冷却水道的大小要易于加工和清洁，一般孔径为 8 10mm。 6.2 排气系统的排气方式确定 排气系统对确保成型塑件的质量起着重要的作用，排气方式一般有开设排气槽和利用模具零件配合间隙排气两种。对于中小型模具，可利用模具分型面间隙、推杆和推杆孔的配合间隙及活动型芯孔的配合间隙自然排气。 本次设计利用模具分型面及成型零件配合间隙来排气。间隙大小为 0.03mm. 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 19 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，该结构形式的型腔强度高，牢固，成型的塑件无拼缝痕迹。 （ 2）型芯 型芯是注射模中成型塑件内表面的零件，它又称主型芯，是成形塑件中较大的、主要内形的零件。型芯有整体式和组合式两大类。 该塑件采用整体式型芯。 整体式型芯 整体式型芯将型芯与动模板做成一体，使其结构牢固，成型的塑件质量较好。但由于机械加工不便，钢材消耗量大。故此型芯主要用于形状简单的小型芯模具。 组合式型芯 组合式型芯又分为整体装配式和镶件组合式。 整体装配式型芯：它将凸模或型芯加工后与动模进行 装配而成。 镶件组合式型芯：对于形状复杂的大型型芯，为了便于机械加工，可采用镶件组合式。 7.2 成型零件工作尺寸计算 成型零件中与塑料熔体接触并决定制品几何形状的尺寸称之为工作尺寸。塑料制品的几何尺寸分别称之为凹模尺寸、型芯尺寸和中心距尺寸。 7.2.1 影响塑件尺寸误差的因素 制品成型后所获得的实际尺寸与名义尺寸之间的误差成为制品的尺寸偏差。优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 20 引起制品产生尺寸误差的原因横多，但制品尺寸可能出现的误差 主要是以下五方面因素综合 作用的结果。 54321 （ 7-1） 式中： -塑件的成形误差； 1-因采用的成形收缩率不准确引起的制品尺寸误差； 2-因塑料的成形收缩率波动而引起的塑件尺寸误差； 3-模具成形零件的制造偏差； 4-模具成形零件的最大磨损量； 5-模具安装配合间隙的变化而引起塑件的尺寸误差； （ 1）塑料制品的成形收缩 成形收缩引起制品产生尺寸误差的原因有两方面。一方面是设计时采用的成形收缩率与塑件生产时的实际收缩率之间的误差（ ）；另一方 面是成形过程中，成形收缩率受到注射工艺的影响，可能在其最大值和最小值之间波动，而产生误差（ 2）。 LSS ss )( m inm ax （ 7-2） 式中 ： 2-塑料收缩率波动误差（ mm）； Smax-塑料的最大收缩率； Smin-塑料的最小收缩率； Ls-塑件的基本尺寸（ mm）； 由于 Smax =0.006， Smin =0.003， Ls =40mm，代入公 式 （ 7-2） 得： LSSss )( m i nm a x=（ 0.006-0.003） 40 =0.12mm 实际收缩率与计算收缩率会有差异，按 照一般的要求，塑件收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的 1/3。 （ 2）模具成形零件的制造误差 模具成形零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。模具成形零优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 21 件的制造精度愈低，塑件尺寸精度也愈低。一般成形零件工作尺寸制造公差值 3取塑件公差值 的 1/3 1/4 或取 IT7 IT8 级作为零件制造公差，组合式型腔或型芯的制造公差应根据尺寸链来确定。 （ 3）模具成形零件的磨损 模具在使用过程中，由于塑件熔体流动的冲刷、脱模时与塑件的摩擦、成形过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀以及由于以上原因造成的模具成形零件表面 粗糙度值提高而要求从新抛光等，均造成模具成形零件尺寸的变化，型腔的尺寸会变大，型芯的尺寸会减小。 这种由于磨损而造成的模具成形零件尺寸的变化值与塑件的产量、塑料原料及模具等都有关系，在计算成形零件的工作尺寸时，对于批量小的塑件，且模具表面耐磨性好的（如高硬度模具材料、模具表面进行过镀铬），其磨损量应取小值；对于玻璃纤维做原料的塑件，其磨损量应取大值；对于与脱模方向垂直的成形零件的表面，磨损量应取小值，甚至可以不考虑磨损量，而与脱模方向平行的成形零件的表面，应考虑磨损；对于中、小型塑件，模具的成形零件最大磨损 可取塑件公差的 1/6，而大型塑件，模具的成形零件最大磨损量应取塑件公差的 1/6以下。成形零件的最大磨损量用 4 来表示，一般取 4=1/6。 （ 4）模具安装配合的误差 模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。例如型芯按间隙配合安装在模具内，塑件孔的位置误差要受到配合间隙值的影响；若采用过盈配合，则不存在此误差。 7.2.2 成形零件工作尺寸的计算方法 所谓工作尺寸是零件上直接用以成形塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形型芯的长和宽）、型腔深度和型芯高度和尺寸，中心距等。 成型零件工作尺寸的计算方法有以下两种：一种是按平均缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率 。 该产品材料为 PE， 通过查 设计大典 得知其密度为 0.91 0.96 g/cm3，平均密度为 0.94g/cm3，收缩率为Smax=2.5%， Smin=1.5%， 所以平均收缩率 Scp=（ 1.5%+2.5%） /2=2%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取 3=/3。本次设计是按平均尺寸法进优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 22 行计算。 （ 1）型腔工作尺寸计算 凹模的內形尺寸： 3 1 3 / 4 L L k 凹 （ 7-3） 式中： L-凹 -型腔內形尺寸 （ mm） ； L-塑 -塑件外径基本尺寸 （ mm） ， 即塑件的实际外形尺寸； K-塑料平均收缩率 （ %） ，此处取 2% s-塑件公差，查表知 PE塑件精度等级取 5级； 塑件基本尺寸在 3 6mm范围内取 0.24mm； 16 24mm 范围内取 0.24mm； 80 10mm 范围内取 1mm；在 100 120mm公差取 1.14mm；在 140 160mm 公差取 1.44mm；在 200 225mm公差取 1.92mm；在 280 350mm 公差取 2.5mm；在 315 355mm 公差取 2.8mm。 由于 L1=20mm， K=2%， =0.44， L2=16 mm， 代入公式（ 7-3）得： 15.00344.0 07.20/44.0)4/3()02.01(201L 15.00344.0 99.15/44.0)4/3()02.01(162L 型腔深度的尺寸计算： 3/)3/2()1 khH （塑凹（ 7-4） 式中： H 凹 -凸模 /型芯高度尺寸（ mm)； L 塑 -塑件內形深度基本尺寸（ mm),即塑件的实际 內形深度尺寸； 、 K 含义如（ 1）式中； 由于 H1=2mm， K=2%， 1=0.24， H2=22 mm， 2=0.44， 代入公式 7-4 得 : 05.00324.0 89.1/24.0)3/2-02.0121 （）（H 05.00324.0 29.1 2 2/44.0)3/2-02.01222 （）（H（ 2）型芯工作尺寸计算 凸模的外形尺寸计算： 3/)3/2()1 khL （塑凸（ 7-5） 式中： L 凸 -凸模 /型芯外形尺寸（ mm)； L 塑 -塑件內形基本尺寸（ mm)； 、 K 含义如（ 1）式中； 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 23 由于 L1=26mm， K=2%， 1=0.5， L2=20 mm， 2=0.44， 代入公式 （ 7-5） 得： 0 17.0-353.0- 9.26/50.0)4/3()02.01(261 L 015.0-344.0 73.20/44.0)4/3()02.01(202 L型芯的深度尺寸计算： 3/)3/2()1 khH （塑凸（ 7-6） 式中： H 凸 -凸模 /型芯高度尺寸（ mm） ； L 塑 -塑件內形深度基本尺寸（ mm） ； 、 K 含义如（ 1）式中； 由于 H1=19mm， K=2%， 1=0.44， H2=40mm， 2=0.56， 代入公式 （ 7-6）得 ： 05.00324.0 53.19/44.0)3/2-02.01191 （）（H 19.00356.0 99.40/56.0)3/2-02.01402 （）（H 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 24 8 结构零件设计 8.1 零件尺寸设计要求 及脱模装置设计 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成零件的尺寸，凹、凸模工作尺寸的的精度直接影响塑件的精度该塑件有需要配合的地方，所以对尺寸的要求比较高。 8.2 脱模力的 计算 ( c o s s i n )tF A p （ 8-1） 式中： Ft-脱模力 （ N） ； A-塑件包络型芯的面积 （ m2） ； p-塑件对型芯单位面积上的包紧力一般情况下，模外冷却的塑件 p 取2.4107 3.9107Pa；模内冷却的塑件， 取 0.8107 1.2107Pa； -脱模斜度忽略为 2； -塑件对钢的摩擦系数，查资料得 =0.45； 由于 A=2.49， p=0.9107， =0.45， =2， 代入 公式 8-1 得： ( c o s s i n )tF A p =2.490.9107（ 0.45cos2-sin2） =9412200N 8.3 推件机构的设计 对制件进行受力分析塑料件对凸模的包紧力主要集中在中间型环对型芯的包紧力，由于塑料件的形状为深圆柱体，为了使其平稳脱模，零件采用推筒式推出机构。 由于该套模具在底部是直径为 16mm的圆柱，所以模具采用推筒推出，顶杆的固定宜采用顶 杆轴肩固定在压板的方式。推杆与型芯配合一般为 H8/f8 或H9/f9，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边， PE塑料的溢料间隙为0.04 0.06 mm。 8.3.1 推杆的设计 推杆设计的注意事项 ： 优秀毕业设计，全套设计【带图纸】加 QQ97666224 25 （ 1） 推杆位置应选在脱模阻力大的地方及设在塑件强度刚度较大处，以免塑件变形损坏。 （ 2） 推杆端面一般应高出型芯或型腔表面 0.05 0.1mm，这样不会影响塑件以后的使用。 （ 3） 推杆与其配合孔一般采用 H8/f7 的配合，配合长度取直径的 1.5 2 倍，通常不小于 10mm。 （ 4） 在保证塑件质量和顺利脱模的前提 下，推杆数量不宜过多，以简化模具和减小对塑件的影响。 推杆的材料多为 45 钢、 T8 或 T10 碳素工具钢，推杆头部需淬火处理，硬度大于 50HRC，表面粗糙度在 Ra1.6m以下，较好的表面质量可防止推杆与孔咬死，并延长适应寿命。 由于分型面的影响推杆的长度不尽相同，故选用同一长度但装模后要修成与型芯外形的端部外形。 推杆 ： GB4169.18-4T8A，头部 淬 火 50 55HRC。 8.3.2 复位杆的设计 选择复位杆因为在使用推杆作为推出零件的脱模机构，在完成一次脱模动作，开始下一次注射工作循环时，与制品接触的推杆 ，必须恢复到初始位置。因此必须设有复位装置。 复位杆与型面接触，故斜分型面，复位杆处要加工出平面 。 复位杆 ： GB4169.1-84， T8A 淬火 50 55HRC 8.3.3 拉料杆的设计 拉料杆的作用是模具开模时，主流道凝料在拉料杆的作用下，从定模浇口套中被拉出，随后推出机构将塑件和凝料一起推出模外。 Z 字形的拉料杆是最常用的一种形式，工作时依 靠 Z 字形钩将主流道凝料拉出浇口套；长 155mm， 表面粗糙度为 0.8m，同轴度为 0.2 mm等这些保证了将塑件成功拉出浇口套。 8.3.4 限位钉的设计 为使顶出机构