开关头注塑模具设计.doc

太原科技大学毕业论文开关头注塑模具设计（太原科技大学 专科部 模具设计，太原 030034）摘要：本课题主要是针对盒盖的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是盒盖注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产开关头塑件产品，以实现自动化提高产量。针对开关头的具体结构，该模具是潜伏式注射浇口模具。通过对开关头工艺的正确分析，设计了一副一模四腔的塑料模具。详细地叙述了模具成型零件包括前模板、前模型芯、后模板、后模型芯、后模镶件、导柱、等的设计与加工工艺过程，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程，并对试模与产品缺陷作了介绍。关键词：塑料模具，开关头 ，模具 The design of valve head in injection mold( College of Mechanical Engineering ,Taiyuan University, Taiyuan 030024 China) Abstract：This topic mainly aimed at the mold design of plastic lid. Through the analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter examination, the mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which the plastic lid requested. A set of mould with one module and four cavities has beendesigned through the correct analysis of the technology of insulatedpastern support of motor in the graduate design. The design andmachinintechnology process of its molding part including the front moulding plate、front mould kernel、back mould plate、back mouldkernel、back mould set piece、incline guide pin、slide steatite etc, and thechoice and calculation of technology parameters of the impotent part,the design process of extrusion outfit, inject system and other makeup arespecified in detail; Test and product have been introduced.Key words：plastic mold，the plastic lid，mold 绪 论一【模具在加工工业中的地位】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。因此促进模具的不断向前发展二 【模具的发展趋势】近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：（1） 加深理论研究在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。（2） 高效率、自动化大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。（3） 大型、超小型及高精度由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。（4） 革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。（5） 标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。 三【模具种类】模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。四 【设计在学习模具制造中的作用】 通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。除了手工计算外在设计中还要用到一些设计软件来提高设计效率。我在本次设计中用到了CAD和PRO/E两种设计软件。CAD主要用于平面图的设计绘制，PRO/E主要用于后期的模具图的设计绘制。作为一名设计人员掌握一些设计软件是十分必需和必要的。CAD是世界上使用人数最多的计算机辅助设计软件。在我国CAD已广泛用于建筑，机械，测绘，装潢等部门，成为工程人员必需掌握的设计工具之一。CAD已成为工程技术人员提高设计水平与效率，改进产品质量，缩短产品开发周期，增强行业竞争力的有利工具。PRO/E做为模具行业最流行的设计软件，日益受到人们的重视并广泛用于航空工业，电子工业，机械工业，汽车摩托车工业，家电工业等领域的机械设计，模具设计，加工制造，机构分析，有限元分析和关系数据库管理等。PRO/E在立体造型和构建实体特征等方面具有较其他软件有较大优势且PRO/E方便直观，易学易用，功能丰富是一款十分优秀的设计软件。通过本次毕业设计，熟悉和掌握冲裁模和塑料模的结构及工艺。检验所掌握的理论知识的程度，进行初步的实践锻炼，了解和熟悉工程师的基本工作方法。第一章 产品技术要求和工艺分析一. 产品技术要求1. 产品设计图如下三图： 图 1 产品2D图 图 2 产品3D图 图 3 产品3D立体2. 产品技术要求 塑料零件的材料为ABS，其表面要求无凹痕。此塑件上有尺寸精度要求：零件上有多个尺寸有精度要求，分别是：25+0.75 , 13.5+0.28 , 11.6+0.52 均为MT7级塑料精度，属于中等精度等级，在模具设计和制造过程中要严格保证这些尺寸的精度要求。 其余尺寸均无精度要求为自由尺寸，可按MT10级精度查取公差值。二. 塑件的工艺分析1. 塑件结构工艺性A 开关头属于外部配件，表面精度要求较高，精度等级一般为（级精度）。制品要求外观表面光泽、无杂色，无收缩痕迹，生产批量中等。尺寸精度要求不高。该塑件尺寸较大且要求塑件表面精度等级较高，无凹痕。采用潜伏式浇口注射模可以保证其表面精度。 B该塑件为中批量生产 ，且塑件的形状较复杂。为了加工和热处理，降低成本，该塑件采用一模四腔的结构，简化结构，降低模具的成本。2. 塑件材质工艺性A：材料的性能此开关头是采用ABS为热塑性材料ABS的主要性能指标如下表:密度 (Kg.dm-3) 1.131.14收缩率 % 0.30.8熔 点 130160热变形温度 45N/cm 6598弯曲强度 Mpa 80拉伸强度 MPa 3549拉伸弹性模量 GPa 1.8弯曲弹性模量 Gpa 1.4压缩强度 Mpa 1839缺口冲击强度 kJ/ 1120硬 度 HR R6286体积电阻系数 cm 1013击穿电压 Kv.mm-1 15介电常数 60Hz 3.7B：成型特性及条件 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，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。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。其吸湿性强，塑料在成型前必须充分预热干燥，其含水量应小于0.3%，对于要求表面光泽的的零件，塑料在成型前更应进行长时间的预热干燥。流动性中等，溢边值0.04cm。塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解。第二章 注射机的选择及工艺参数的校核一.【注射成型工艺】（1）成型前的准备 为保证塑料制品质量，对ABS的色泽、颗粒大小及均匀度等进行检验。对其工艺性能（如流动性、热性能及收缩性）进行测试。（2）注射工艺过程 塑料在注射机料筒内经过加热、塑化到流动状态后，由模具的 浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、保压、倒流、冷却和脱模5个阶段。（3）制品的后处理 为改善和提高制品的性能和尺寸稳定性，采用调湿处理。二.【塑件质量、体积计算】1.估算塑件体积和质量：该产品材料为ABS，查书本得知其密度为1.13-1.14g/cm3，收缩率为，计算其平均密度为1.135 g/cm3，平均收缩率为0.55。使用PRO/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。（1） 塑件体积 V4.464cm塑件质量 M 4.464 cm 1.135 g/cm3， 4.3g（2）浇注系统凝料体积的初步估算 可按塑件体积的0.6倍计算，由于该模具采用一模四腔，所以浇注系统凝料体积为 V V 0.6 4.464 0.62.68 cm(3)该模具一次注射所需塑料ABS V v4.4642.687.14 cm 质量 m 0.96 7.146.85g选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。根据塑料制品的体积或质量，查书可选定三.【注射机型号和规格】注塑机型号为SZ-40/25.注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：40cm3 注塑压力：200/Mpa 注塑速率：50(g/s)塑化能力：20(Kg/h) 锁模力：2500KN注塑机拉行间距：250250mm顶出行程：55mm 最小模厚：130mm最大模厚：220mm 模板行程：230mm 注塑机定位孔直径：55 mm 喷嘴球半径：SR10 四. 【最大注射压力的校核】开关头的原料为ABS，所需注射为60-100MPa，而所选注射机压力为200 MPa，所以注射压力符合要求。2.4.1最大注塑量的校核注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：0.8 V机 V塑V浇式中 V机 注塑机的最大注塑量，40cm3 V塑塑件的体积，该产品V塑18cm3 V浇浇注系统体积，该产品V浇2cm3 故 V机（18+4）cm3(1).3。由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数nn Kmt/3600Mm4.264 符合要求.式中 K 注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8; m - 注射机的额定塑化量0.3g/s t - 成型周期,取30s. m - 单个塑件的质量.取m4.3g. (2). 按注射机的最大注射量校核型腔数量 n KMM/m10.564 符合要求式中 M - 注射机允许的最大注射量(g或) M - 浇注系统所需所料质量取0.6m.五.【锁模力的校核】锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：F锁 F胀 = A 分 P型式中 F锁注射机的额定锁模力（N）； P分模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）；一般为注射压力的0.30.65倍，通常取2040MPa。我们这里选P型=30MPa。 A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算A=4641 mm3F锁注塑机的额定锁模力。 故 F锁pA=200Mpa4641 mm3本次设计与实际在工厂中的设计有 选定的注塑机的压力为2500KN，满足要求 六.【型腔数量的校核】1.由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数nn Kmt/3600Mm1.071 符合要求.式中 K 注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8; m - 注射机的额定塑化量0.3g/s t - 成型周期,取30s. m - 单个塑件的质量.取m4.3g. M - 浇注系统所需所料质量取0.6m.2. 按注射机的最大注射量校核型腔数量 n KMM/m10.564 符合要求式中 M - 注射机允许的最大注射量(g或),该注射机为60g.七、【开模行程与推出机构的校核】开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。由于注射机的锁模机构不同，开模行程可按以下两种情况进行校核：一种是开模行程与模具厚度无关；二种是开模行程与模具厚度有关。我们这里选用的是开模行程与模具厚度无关，且是单分型面注射模具。1、当开模行程与模具厚度无关时这种情况主要是指锁模机构为液压-机械联合作用的注射机，其模板行程是由连杆机构的做大冲程决定的，而与模厚度是无关的。此情况又两种类型：. 对单分型面注射模，所需开模行程H为：S H = H1 + H2 + （510） mm式中，H1塑件推出距离（也可以作为凸模高度） （mm）； H2包括浇注系统在内的塑高度 （mm）； S 注射机移动板最大行程 （mm）； H 所需要开模行程 （mm）。而我们这里通过资料可得出： H = 16 + 57 + 8 = 81 （mm）。. 对双分型面注射模，所需开模行程为：S机 H = H1 + H2 + a +（510） mm式中，a中间板与定模的分开距离，取出凝料所需要的最短距离（mm）。S注塑机最大开模行程,mm;(SZ-40/25型注塑机S=160mm)H1塑件脱模（推出距离）距离；mm H2塑件高度，包括浇注系统在内，mm参照注塑模具装配图可知: H1=30mm，H2=11mm; 显然，S=160 30+11+28+10=80 mm， 合乎要求。到此，注塑机的各项相关工艺参数均已校核通过。第三章 注射模具结构方案设计第一部分 型腔数目及排列方式的确定一.【型加工费腔数目的确定】为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：a）、根据经济性能确定型腔数目； b）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目； c）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目； d）、根据制品精度确定型腔数目。我们这里选用a），其计算过程如下：我们设型腔数目为n，制品总件数为N，每一个型腔所需的模具费用为C1，与型腔无关的模具费用为C，每小时注射制品成型的加工费用为y（元h），成型周期为t（min），则：模具费用为（元），注塑成型费用为（元），总成型加工费用为，即为使总的成型加工费用最少，即令，则有 ： 所以n。对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐型腔数目不超过个，我们因为塑件精度要求不高取n4。二.【多型腔的排列】多型腔在模板上排列形式通常有圆形、H形、直线形及复合形等，在设计时应该注意以下几点：尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸3该塑件采用一模四腔的模具形式。排列方式如下第二部分 分型面确定在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在 模具设计阶段应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作的难易程度和模具的设计制造都有很大影响。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。一分型面的选择原则选择分型面时一般应遵循以下几项原则：a)保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。 b)使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响： 1)目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。 2)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。 3)型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大，若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。 4)使塑件外形美观，容易清理 尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上，5)尽量避免侧向抽芯塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加故在万不得己的情况下才能使用.6)使分型面容易加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。 7)使侧向抽芯尽量短 抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。 8)有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭 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。二分型面位置的确定 第三部分浇注系统的设计 浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统控制着塑件成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为止的那一段流道。 普通模具的浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成。 浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计必须按如下原则： 1) 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。2) 型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。3)系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。4)对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。5)满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。6)浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。一【主流道设计】主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为3，内表面的粗糙度为Ra0.8微米,孔径为0.5毫米1.主流道的设计要点如下：（1） 为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，因ABS的流动性为中性，故其锥度取3度，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为R0.8um。（2） 主流道大端呈圆角，其半径取r=13mm,以减少流速转向过渡的阻力，r=1.5mm.（3） 在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。（4） 为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为r2=r1+(12),其小端直径D=d+(0.51),凹坑深度常取34mm。在此模具中取r2=1112mm。（5） 由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度H=510mm。同时因该闹钟后盖采用ABS，需加热，所以在主流道处采用电加热以提高料温。2、主流道的尺寸 （1） 主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 2 3 = 3 + 2 3 取 d = 5（mm）。（2） 主流道的球半径主流道的球半径 SR = 10 + 1 2 取 SR = 12（mm）。（3） 球面配合高度球面配合高度为 3 5 取 3（mm）。（4） 主流道长度主流道长度L，应尽量小于60mm，上标准模架及该模具结构，取L = 32（mm）（5） 主流道锥度主流道锥角一般应在26，取 = 4，所以流道锥度为/2=2。（6） 主流道大端直径主流道大端直径 D = d+2Ltg（/）（=4） 6.3（mm）（7） 主流道大端倒圆角倒角 D/8 0.6（mm） 根据以上数据和注射机的有关参数，设计出主流道如下图： 图 5-1 主流道形式3.主流道衬套的形式主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53 57 HRC。主流道衬套应设置在模具对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴同一轴心线。主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用间隙配合。二、【冷料穴的设计】冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。冷料穴的形式有三种：一种是与推杆匹配的冷料穴；二种是与拉料杆匹配的冷料穴；三种是无拉料杆的冷料穴。此设计采用第一种。三【分流道的设计】为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U 形半圆形及矩形等，在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，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。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。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井。对于此模来说在分流道上不须开设冷料井。（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。1. 分流道的长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。2. 分流道的断面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。因ABS的推荐断面直径为4.59.5(查表4-2)，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，采用圆形的份流道，为了保证外形无浇口痕，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。3. 分流道的布局在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种，根据本模具的要求我们选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造成份流道过长的缺点。四 【浇口选择】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。浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。其主要作用是：（1） 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。（2）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0.5mm2mm，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。因点口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的，考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离，所以选取用点绕口。分流道与浇口的连接。在利用了Pro/E的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后选择了更具优势的浇口，由于闹钟后盖的侧内壁与闹钟芯存在一定的空隙，所以即使是在脱模的时候流在一定的浇口痕也不会影响装配。：鉴于开关头的具体结构，选择潜伏式浇口浇口。如下图： 第四部分 模具成型部分的结构设计成型零件在工作是与塑件直接接触，成型塑件。进行成型零件的结构设计时，既要考虑保证获得合格的塑件，又要便于加工制造，还要注意尽量节约贵重模具材料，以降低模具成本。型腔是模具上直接成型塑料制件的部位。直接构成模具型腔的所有零件的所有零件都称为成型零件，通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶件等。一、【凹模的结构】凹模，它是成型塑件外轮廓的零件，又称凹模，凹模型腔。用以成型塑件的外形轮廓。根据需要有以下几种结构形式：整体式凹模、组合式凹模、拼块组合式凹模，我们的产品属于小型制件，从各方面分析我们可选用组合式凹模整体嵌入式凹模。整体嵌入式凹模：于小件一模多腔式模具，一般是将每个型腔单独加工后压入定模中。这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。凹模的外形通常是用带台阶的圆柱形，由台阶定位，以过渡配合嵌入定模板，然后用定模板座板将其固定。凹模的结构采用整体嵌入式，这样有利于节省贵重金属材料。二、【凸模的结构设计】凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可非为整体式和组合式两种类型。我们根据凹模的结构形式选择组合式凸模整体装配式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成采用组合式型芯，可简化结构复杂的型芯的加工工艺，减少热处理变形，便宜模具的维修，节省贵重的模具钢。为了保证组合后的型芯尺寸的精度和装配的牢固，要求镶件的尺寸、形位公差等级较高，组合机构必须牢固，镶块的机械加工工艺性要好。因此，选择合理的组合式结构是非常重要的成型零件的选材对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求：1、机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。2、抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra0.05m。要求钢材硬度在HRC3540为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。3、耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。4、具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。模具工作零件的设计与计算型芯采用镶拼式结构，有利于加工和排气。（如图所示） 三【成型零件的工作尺寸计算】所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，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。因 ABS的成型收缩率为0.40.7%,所以平均收缩率取S=0.5%影响塑件尺寸精度的因素较为复杂，主要存在以下几方面（1）、零件的制造公差；（2）、设计时所估计的收缩率和实际收缩率之间的差异和生产制品时收缩率波动；（3）、模具使用过程中的磨损。以上三方面的影响表述如下：a制造误差：z=ai=a(0.45 +0.001D) 其中， D 被加工零件的尺寸，可被视为被加工模具 零件的成型尺寸； z 成型零件的制造公差值； i 公差单位； a 精度系数，对模具制造最常用的精度等级。b 成型收缩率波动影响 其中， s 塑件成型收缩率；LM 模具成型尺寸；LS 塑件对应尺寸。 c 型腔磨损对尺寸的影响 为简便计算，凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损量，与脱模方向平行的面才考虑磨损。考虑磨损主要从模具的使用寿命来选定，磨损值随产量的增加