遥控器面板注塑模具设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 摘要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明；最后介绍了当今世界上最为普及的三维CAD/CAM系统标准软件PRO/ENGNEER的PROGRAM模块，对导柱和导套进行了参数化设计。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过对PROGRAM的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。关键词：塑料模具；注射模具；镶件；分型面 AbstractPlastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance. The design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Finally introduced now in the world the most popular three dimensional CAD/CAM system standard software PRO/ENGNEERs PROGRAM module, and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design.Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.Key words: Injection mold Drawing of patterns organization Feed system Cooling systemIII目录前 言11设计题目与要求32 注射模可行性分析42.1注射模设计的特点42.2注射模组成42.3注射性能分析52.4 材料选择82.4.1 塑料介绍82.4.2 分析塑料零件材料82.4.3 我的材料选择92.5 PS的注射成型过程及工艺参数102.5.1 注射成型过程102.5.2 PS的注射工艺参数102.5.3 PS成型塑件的主要缺陷及消除措施113 拟定模具结构形式123.1 型腔数目的确定123.2 分模面的选择134 注射机型号的确定154.1 锁模力计算154.2 注射容量计算164.3开模行程校核1643 螺杆转速174.5 注射机的选用175 浇注系统和排气的设计185.1 浇注系统的组成及设计原则185.1.1 浇注系统的组成185.1.2 浇注系统的设计原则185.2主流道的设计195.2.1 主流道分析195.2.2 主流道的结构设计195.2.3 主流道浇口套设计215.3分流道的设计225.3.1 分流道的形状和尺寸225.3.2 分流道的分布设计245.4冷料井及拉料杆245.4.1冷料穴的结构245.4.2拉料方式245.4 浇口设计255.4.1 浇口类型的选用255.4.2浇口位置的选取原则265.4.3 浇口形式的设计275.5 浇注系统的平衡275.6 排气系统的设计275.6.1排气系统的设计方法286 成型部分及其零部件设计306.1 分型面的设计306.1.1 考虑塑件质量306.1.2 确保塑件表面质量306.1.3 考虑模具结构316.2 型腔数的确定316.2.1 根据所用注射机的最大注塑量确定型腔数目326.2.2 根据注射机最大锁模力确定型腔数326.2.3 根据塑件的精度确定型腔数目336.2.4 根据经济性确定型腔数目336.3 凹模结构设计346.3.1 凹模型腔的大小尺寸计算346.3.2 型腔的深度尺寸计算356.4 凸模结构尺寸366.4.1 凸模/型芯的外形尺寸计算376.4.2 凸模/型芯的高度尺寸计算376.5 型腔壁厚的计算386.5.1 型腔的强度及刚度要求386.5.2 型腔壁厚计算397 脱模机构设计437.1 脱模机构的构成与功能437.2 取出机构的方式437.3 脱出机构设计原则437.3.1 脱出机构设计基本考虑437.3.2 脱出机构的结构447.3.3 所需顶出行程、开模行程计算447.3.4 顶出力、抽拔力，开模力计算457.4 塑件的脱出机构设计477.4.1 顶杆的长度计算477.4.2 顶杆直径d的设计487.4.3 顶杆应力校核497.4.4 顶杆在塑件上的布局497.4.5 顶杆固定及配合507.4.6 顶出机构中附属零部件508 合模导向机构设计518.1 导向机构的功用518.2 导柱和导套设计519 冷却系统设计539.1 冷却装置设计分析539.2 传热面积计算549.2.1 注射周期的确定549.2.2 冷却水计算559.2.3 计算单位时间内所释放的热量569.2.4 冷却水的导热总面积569.2.5 确定冷却水路的直径d579.2.6 冷却水孔的总长度579.2.7 冷却水管数量的确定5810 模体与支撑连接零件59致谢60参考文献6164前 言模具是一种专用工具，用于装在各种压力机上，通过压力把金属或非金属材料制出所需零件的形状制品，这种专用工具统称模具。模具分为冷冲模具和注塑模具。冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定的尺寸、形状和性能的工件的加工方法。而注塑模是塑料加工中最普遍的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制造的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。其中模具的型芯零件的设计最重要，这将直接决定产品的质量，而其它大部分部件均可以采用标准件。与其它机械行业相比，模具制造业主要有以下三个特点：1、每副模具都是针对特定的塑料制品而制定生产的，由于塑料制品的形状各异，尺寸差距较大，其模具结构也大相径庭，所以模具生产均为单件、小批生产。因此，模具的制造成本较高。2、作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需要尽快的投放市场，所以为塑料制品而设计、制造的模具，其制造周期一定要短。3、模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，对操作工人的文化水平有一定的要求。 我国的模具制造业起步较晚，有些技术还比不上国外，加上国内的制造业也比较落后，一些现代高效、多工位、自动化的设备也未能得到普遍的应用，因此制造出来的模具跟国外相比还具有一定的差距。 当今，模具产业的发展方向主要是以下几个方面：1、模具发展将大型化、精密化、自动化；2、多功能复合模将进一步发展；3、模具零部件将日益标准化；4、模具使用优质材料和先进的表面处理技术将进一步得到重视；5、模具的制造周期缩短，制造成本降低；6、在模具的设计制造中将不断的推广CAD/CAM/CAE技术；7、快速原型制造技术（RPM）将在模具的设计制造中得到更加广泛的应用；8、高速铣削加工将保证制造精度；9、模具的研磨、抛光将向自动化、智能化发展。结合当前国际上的形势及国内的发展现状，我国的模具制造业将会向以下几个方向发展：首先要注意其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展；其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差异；第三，对国内的一些企业进行体制改革，充分发掘企业的内在动力，培养模具的龙头企业；第四，用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，CAD/CAE/CAM技术在模具产业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术有了重大的提高。再者，模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备，逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业的制造中也得到了普遍的应用。1设计题目与要求本次设计的题目为遥控器外壳上半部分塑料模具设计，材料为聚苯乙烯（PS），年产量为50万件，采用注射模塑成型，本设计为面板壳体的尺寸为175mm70mm18mm，壁厚为2.5mm，且有12半径为4mm圆孔，6个10mm4mm的长方形孔，在底部有一个电池盒，壁厚为1.5mm其效果如图1-1、1-2所示图1-1 遥控器面板示意图图1-2遥控器内部示意图2 注射模可行性分析2.1注射模设计的特点 塑料注射模塑能一次性地成型形状复杂、尺寸精确或嵌件的塑料制品。在注射模设计时。必须充分注意以下三个特点：A 塑料熔体大多属于假塑料液体，能剪切变稀。它的流动性依赖于物料品种、剪切速率、温度和压力。因此须按其流变特性来设计浇注系统，并校验型腔压力及锁模力。B 视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。应在正确估算模具型腔压力的基础上，进行模具的结构设计。为保证模具的闭合、成型、开模、脱模和侧抽芯的可靠进行，模具零件和塑件的刚度与强度等力学问题必须充分考虑。C 在整个成型周期中，塑件模具环境组成了一个动态的热平衡系统。将塑件和金属模的传热学原理应用于模具的温度调节系统的设计，以确保制品质量和最佳经济指标的实现。2.2注射模组成凡是注射模，均可分为动模和定模两大部件。注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时动模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同功能，可由一下个系统或机构组成。A 成型零件 指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。B 浇注系统将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。C导向与定位机构为确保动模与定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。深腔注射模还须在主分型面上设置锥面定位，有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。D 脱模机构是指儿子开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。E 侧向分型抽芯机构带有侧凹或侧孔的塑件，在被脱出模具之间，必须先进行侧向分型或拔出侧向凸模或抽出侧型芯。F 温度调节系统为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热额的温度调节系统。模具冷却，一般在模板内开设冷却水道，加热则在模具内或周边安装点加热元件，有的注射模须配备模温自动调节装置。G排气系统为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，常在分型面处开设排气槽。小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气，也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间间隙排气。大型注射模须预先设置专用排气槽。2.3注射性能分析A 注射成型工艺的可行性分析本塑件形状复杂，壁厚不均，尺寸精度要求较高，而且有较高的表面质量和尺寸稳定性的要求，因此对模具和设备的要求也较高。而注射成型方法有如下几个优点：a:形状：几乎没有复杂性限制，容许模具内有不同塑料的成型型腔；b:尺寸：塑件可小到不足1克，大到几十千克，没有限制；c:材料：在一定温度范围内具有适宜流动性的热塑性塑料；d:精度：可注射高精度的塑件，有较好表面质量和尺寸稳定性；e:生产率：中等，循环时间主要由塑件壁厚决定，最短可在十几秒内，可增加每模的型腔数来提高生产率。由以上塑件的特点和注射成型工艺的优点，分析可知：该塑件适合于采用注射成型方法。B 表面粗糙度由塑件外观可知，塑件的外表面要求较高，因此其表面粗糙度取Ra0.4mm，而其内表面由于是复读机的内部，为顾客视线所不及，故不影响其外观视觉质量，从简化加工工艺和节约加工成本的角度考虑，其内表面选用的表面粗糙度为Ra0.8mm。一般情况下，模具粗糙度低于塑件12个等级，故取型腔表面粗糙度为Ra0.2um，而型芯表面粗糙度为Ra0.4um。C尺寸精度按SJ13721978标准，塑料件尺寸精度分为8级。本塑件所用材料为聚苯乙烯（PS）,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用4级精度。零件具体尺寸及其公差值可详见零件图。塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相关，尤以小型精密塑件为甚。从模具制造精度对塑件精度的影响可知，模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的关系，由塑件零件图可得，模具精度等级为IT8。D 脱模斜度该塑件采用的塑料是PS，而PS的成型收缩率较小（0.2-0.6%），而且塑件较复杂，对型芯的包紧面积也较大，所以应取较大的脱模斜度。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。再由零件设计图纸要求可知10。E 壁厚由图纸可知，该塑件有许多中不同的壁厚，如2mm、1.5mm、1mm、0.8mm等。壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质量问题。如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计，故我在壁厚不同处采取过渡设计，例如：采用圆弧过渡等措施。F圆角从塑件可知，该塑件内外表面的转折处加强筋的根部等处都设计了圆角。其采用圆角不仅降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔体的流动充模性能，减少了流动阻力。降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲，也使塑料件外形流畅美观。而且成型模具型腔也有了对应的圆角，提高了成型零件的强度。G计算塑件体积和重量通过三维软件建模设计分析可得塑件体积为V塑=19.12cm3M =V塑=19.121.06=20.273g式中 M塑件的质量（g） 塑件的密度（）根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目由于该塑件尺寸相对较小且结构也相对较简单，加上塑件尺寸和表面质量均无特殊要求，所以考虑采用一模两腔，型腔布置平衡，以方便侧抽实现、浇口排列和模具结构的平衡。2.4 材料选择2.4.1 塑料介绍塑料（Plastics)是以有机高分子化合物为基础，加入若干其他材料（添加剂）制成的固体材料。塑料的优点：塑料的强度较小，有较高的比强度。塑料还具有较高的电绝缘和热绝缘性，良好的耐磨性和耐腐蚀性，以及优异的成型工艺性。塑料的缺点：强度，硬度较底，易老化等。2.4.2 分析塑料零件材料该塑件为遥控器外壳的上半部分，有以下特点：（1）它所处的工作环境好，处于室温下，不承受冲击载荷，也不处于酸、碱、盐性环境中； （2）产量大，用于一般的日常生活中，故要求此塑件材料质优而价廉，且对人体不产生任何毒副作用。（2）内部结构复杂成型较困难。（4）要求要有较美丽的外观。因此我初步选择采用通用塑料。通用塑料分为聚乙烯（PE）、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）等品种，多用于一般工农业生产和日常生活之中，具有价格低等特点。PS成型性能如下：（1）无定形料，吸湿性小，不易分解，但质脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力。（2）流动性较好（溢边值为0.03mm左右），可用螺杆式或柱塞式注射机成型。喷嘴用直通式或自锁式，但应防止飞边。（3）宜采用高料温、高模温、低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形（尤其对厚壁塑件）。料温过高易出现“银丝”，料温过低或脱模剂过多，则透明性差。（4）可采用各种形式的浇口，浇口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件。（5）塑件壁厚均匀，最好不带嵌件（如有嵌件应预热）。各面应圆弧连接，不宜有缺口、尖角。2.4.3 我的材料选择由以上聚苯乙烯（PS）的性能分析可知：我的塑件遥控器外壳的材料宜采用聚苯乙烯（PS）。以下是聚苯乙烯塑料的技术数据： 表一 聚苯乙烯塑料的技术数据2.5 PS的注射成型过程及工艺参数2.5.1 注射成型过程1）成型前的准备。对PS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于PS吸水性不大，成型前不必加热干燥。但预备干燥较为安全，在热风循环干燥箱里采用6070的热风干燥为宜。2）注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程是充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3）塑件的后处理。为了消除内部应力，加以退火为宜（处理温度为80，处理时间为24h为宜）。2.5.2 PS的注射工艺参数1）注射机螺杆式。2）料筒温度（）后段 140-160 中段 160-170 前段 170-1903）喷嘴温度（）160-1704）模具温度（）40-755）注射压力（Mpa）60-1006）保压压力（Mpa）30-407）成型时间（S）注塑13；保压1540；冷却15308）成型周期（S）40902.5.3 PS成型塑件的主要缺陷及消除措施（1）缺陷：注射成型时容易溢料，制品易产生内应力，易开裂，料温过高易出现“银丝”。（2）消除措施：控制好料温，进行退火处理。 3 拟定模具结构形式3.1 型腔数目的确定注射模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。每一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关系。A 塑件尺寸精度型腔数目越多时，精度也相对地降低。这不仅由于型腔加工精度的参差，也由于熔体在模具内的流动不均所致。按照SJ137278标准中规定的1、2级超精密级塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少（形状简单）可以是一模二腔。3、4级的精密级的精密塑料件，最多是一模四腔。B 模具制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但非简单的倍数比。四腔模并非单腔模的四倍。因此，从塑件成本中所占模费比例来看，多腔模比单腔模要低。C 注塑成型的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高，但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维修费用高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。D 制造难度 多腔模的制造难度比单腔模大。当其中一腔先损坏（或磨损超差）时，应立即停机维修，影响生产。综合以上几个方面综合考虑，我的设计采用一模两腔结构形式。就精度而言，我的塑件属于四级精度，它可以使用一模四腔；但从模具制造成本以及模具成型的生产效益来看，他比单型腔模具降低了生产成本提高了生产效率；而且塑件的注射量比较小；但从制造难度来讲，这套模具的型腔十分复杂已经很难加工，必须采用较多的镶块才能实现，如果型腔过多，就会影响各个镶块之间的装配关系，造成塑件成型困难，尺寸精度以及表面粗糙度难以保证。而一模两腔恰好解决了这一问题，不仅使得模具有了较好的精度，而且便于加工，便于注塑，适应了现代化大规模高效率生产高精密零件的要求。3.2 分模面的选择分模面为定模与动模的分界面。用于取出塑料件或浇注系统凝料的面。合理地选择分型面是使塑件能完好的成形的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑： （1） 使塑件在开模后留在动模上； （2） 分型面的痕迹不影响塑件的外观； （3） 浇注系统，特别是浇口能合理的安排； （4） 使推杆痕迹不露在塑件外观表面上； （5） 使塑件易于脱模。由于本塑件的结构形状较为特殊，根据选择分模面时，应遵守以上的原则。再综合我的塑件形状的考虑，以及模具整体设计、制造、加工的要求，我选择采用平面分型面， 这是PRO/E分模时作的单面分模面，由于上表面要求较高，必须要求塑件留在动模一侧。这样的分型面设计有以下的特点：第一、 这样的设计保证了分模时塑件留在动模一侧；第二、 分型面的痕迹会在塑件的下边缘一圈，保证不会影响 外观质量；第三、 这样的设计使得推杆比较好布置，比较容易推出塑件； 第四、 使得脱模变的容易；第五、 这样的设计也迫使设计必须使用潜伏式浇口等不影响外观质量的特殊口； 4 注射机型号的确定在模具设计时，根据产品几何尺寸及模具结构特点，尽可能选用适合的注塑机以充分发挥设备的内在能力。4.1 锁模力计算锁模力是指注射机构在工作中对模具所能施加的最大夹紧力。锁模力与注射容量全面地反映了设备的主要特征和加工能力。在实际注射成型中，由于制品形状不同，所采用树脂品种不同，注射工艺条件及模具结构不同，所需要的合模力大小也各不相同。因此，在选用注射机时,要对其合模力进行计算。通常，可采用下列公式进行：A 塑件在分型面上的投影面积，则A塑=170674411-6104=10597.079mm2B 浇注系统在分型面上的投影面积，即流道凝料在分型面上的投影面积数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2-0.5倍。根据本流道设计方案，可以取C 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则A总=n(A塑+A浇)=2119.416 D 模具型腔内的胀型力则F胀=A总P模=635.825 KN式中型腔的平均计算压力值。是模具型腔内的压力，通常取注射压力的为20%40%Mpa，大致范围24.448.8 Mpa 。PS属中等粘度塑料及有精度要求的塑件，取=35 Mpa。查塑料模具设计指导书表13-2，可得该注射机的公称锁模力F锁=800 KN锁模力安全系数为，这里取，则K2 ZF胀=762.99F锁=800所以，注射机锁模力校核合格。4.2 注射容量计算 注射机的理论注量，指在对空注射时能完成一次注射熔料的体积量(3).模具安装后，对模腔注射容量的计算,可以制件产品为主,计算其体积量，然后确认总体积注射量，从而可得:（1）浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但本塑件是流动性好的普通精度塑件，可以根据按照塑件体积的15%20%来估算。由于本次采用的是平衡式流道较简单，且采用一模两腔，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为V总=V塑(1+0.2)2=19.3631,22=46.471cm34.3开模行程校核SL1L2 S=17+18+8=43mm式中 L1凸模凸出部分高度(mm)L2取出塑件间隙(mm)顶杆顶出富裕量(510mm) (取8mm)43 螺杆转速经查表，聚苯乙烯转速为324.5 注射机的选用综上所述，选取XS-SZ125/900卧式注塑机，其主要参数为：螺杆直径/mm： 42注塑压力/MPa： 110104最大注射面积cm2： 320锁模力/kN： 900模具厚度/mm： max 300 min 200移模行程/mm： 300模板最大开距/mm： 600模板行程/mm ： 300喷嘴孔径/mm ： 4注射机喷嘴半径/mm ：175 浇注系统和排气的设计5.1 浇注系统的组成及设计原则5.1.1 浇注系统的组成浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，其由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。5.1.2 浇注系统的设计原则（1）了解塑料的成型工艺特性掌握塑料的流动性以及温度、剪切速度对精度的影响，以设计出合适的浇注系统。（2）尽量避免或减少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流程长，温度低时，这对塑料强度的影响较大。（3）有利于型腔中气体的排出浇注系统应能顺利地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地排出，避免充填过程中产生紊流或湍流，也避免固气体体积积存而引起凹陷，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件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）尽量采用较短的流程充满型腔这样可有效减少各种质量缺陷。（6）流动距离比的校核对于大型或薄壁塑料制作，塑料熔体可有可能因其流动距离过大过流动阻力太大而无法充满整个型腔。5.2主流道的设计5.2.1 主流道分析主流道是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降低和压力损失最小。主流道截面面积过小，塑料在流动过程冷却面积相对增加，热量损失大，粘度增加，流动性降低成型压力损失大。造成成型困难，如主流道截面面积过大，会使流道容积加大，塑料耗量增多，而且会使塑料流动过程中压力减弱，冷却时间延长，容易产生紊流或涡流，使塑件产生气孔，影响塑件质量。一般对于流动性好，塑件较小，主流道要设计得小些，对于流动性差，塑件较大，主流道要设计得大些。本设计所设计的是电视遥控器模具，产品原材料为PS，其流动性中等，综合考虑各因素，应将主流道设计的小些。5.2.2 主流道的结构设计（1）对于所选的卧式注塑机熔融塑料首先经过主流道，故它的大小直接影响塑料的流速及填充时间。主流道的断面设计为圆形，这样在有限的空间内增大了截面积。（2）主流道锥角为了便于从主流到中拉出浇注系统的凝料及熔体膨胀，主流道设计成带锥度的圆柱，其锥角24（取2），过大会使流速减慢。（3）主流道大端面呈圆角主流道大端面呈圆角，其半径常取r13（mm），(取2mm)，以减少料流转向过渡时的阻力。（4）半球直径为确保塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，主流道对接处设计成半球形坑。415（mm）17+1=18（mm）式中 主浇道小端口直径（mm） 注塑机喷嘴孔直径（mm）喷嘴孔直径接触富裕量（mm）一般为0.51（mm），取=1（mm）注塑机喷嘴球半径（mm），=17（mm）主流道对接处半径（mm）喷嘴球半径接触富裕量（mm）一般为12（mm），取=1（mm）其结构如图所示 图5-1 卧式或立式注射机用注射模的主流道设计5.2.3 主流道浇口套设计由于流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸跟换的主流道衬套，简称浇注套或浇口套，以便选用优质钢材（如T8A等）单独加工和热处理（硬度为5357HRC），或用45，50，55等表面淬火（55HRC）。当主流道穿过几块模板时，为防止溢料而使主流道凝料脱模困难，也应采用浇注套，其主要作用是：（1）使模具安装时进入定位孔方便而在注射机上很好的定位，与注射机喷嘴吻合，并能经受塑料的反应力，不致被推出模具。（2）作为浇注系统的主流道，将料筒内的塑料过渡到模具内，保证料流有力畅通地达到型腔，在注射过程中不应有塑料溢出，同时保证主流道凝料脱出方便 。（3）当主流道穿过多块模板时，采用浇口套，可以防止因溢料而使主流道凝料脱模困难。本设计中采用整体嵌入式，即把用于注射机定模板上中心定位孔配合定位的台肩及用于构成主流道的部分做成一体，适用于大批量的小型模具，如图所示图5-2 整体式浇注套1定模座板 2浇注套5.3分流道的设计分流道是指主流道与浇口之间的这一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过度段，也是浇注系统中通过断面积变化和塑料转向的过渡段，能使塑料得到平稳的转换。分流道设计时应使熔体较快地充满整个型腔，流动阻力小。流动中温降尽可能低，同时应能将塑料熔体均匀地分配到各个型腔。5.3.1 分流道的形状和尺寸分流道开设在动定模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其表面积（流表面积与其体积表面积之比）小。常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等，梯形及U形截面分流道加工较容易。且热量损失与压力损失均不大，是常用的形式。故在本设计中选用梯形截面的分流道，其截面如图所示：图5-3分流道的断面形状梯形截面分流道的尺寸可按下面的经验公式确定： 式中 梯形大底边宽度（mm） 塑件的质量（g） 分流道的长度（mm） 梯形的高度（mm）梯形的侧面斜度常取510，底部以圆角相连，上式的适用范围为塑件壁厚在3.5mm以下，塑件质量小于50g，塑料在流道中流动的距离较大，则流动的阻力越大，因此，应在满足具体条件下，尽量减少分流道长度，根据凸凹模结构尺寸及浇口套的各结构尺寸，确定分流道长度为16mm（两个分流道对称分布）。则 =0.26544.472 =2.37mm 所以：=1.58mm5.3.2 分流道的分布设计分流道的布局取决于型腔的布局，型腔与分流道的布局原则是排列紧凑，缩小模具尺寸，分流道的长度尽量短，锁模力力求平衡。此次设计的模具为双型腔，而且型腔为对称分布，所以分流道也采取平衡布置。5.4冷料井及拉料杆5.4.1冷料穴的结构冷料穴是用来储藏注射间隔期间产生的冷料头的，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。冷料穴又叫冷料井。冷料穴处于主流道末端，其尺寸稍大于主流道大端的直径。5.4.2拉料方式将拉料杆头部做成Z形，这种拉料杆杆除了起到拉住和顶出主流道凝料的作用外，还兼有冷料穴的作用。冷料穴的结构如图图5-4拉料杆5.4 浇口设计浇口又称进料口或内流道，它是分流道与塑料之间的狭窄部分，也是浇注系统中最小的部分。它能使分流道输送来的熔融塑料的流速产生加速度，形成理想的流态，顺序、迅速的充满型腔，同时还起着封闭型腔防止熔料倒流的作用，并在成型后便于使浇口与塑件分离。5.4.1 浇口类型的选用浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑料件质量具有决定性的影响，因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。浇口有多种类型，如直浇口、侧浇口、点浇口、重叠式浇口、扇形浇口、潜伏式浇口等。直接浇口虽然有如以等流程充模、浇注系统流程短、压力损失和热烈散失小，且有利于补缩和排气等优点，但是，塑件上残留痕迹较大，切除困难。重叠式浇口多用于大型腔。扇形浇口适合于大面积薄壁塑件。点浇口必须采用双分型面的模具结构；浇口位置可以自由选择，不受限制。剪切速率高，能使流程比增大；浇口必须用三板模切断；潜伏式浇口是点浇口在特殊场合下的一种应用形式。但可以在脱模时自动拖断；它可以隐藏在外表不露出的部位，使浇口痕迹不外漏。但加工比较空难，容易磨损。侧浇口也称为边缘浇口，由于它开设在主分型面上，截面形状易于加工和调整。多型腔模具常采用侧浇口，可设计成两板模。5.4.2浇口位置的选取原则（1）浇口位置的选择应避免产生喷射和蠕动（蛇形流）。（2）浇口应开设在塑件断面最厚处。（3）浇口位置的选择应使塑料的流程最短，料流变向最少，以减少动能损失，良好填充。（4）浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出。（5）浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度。（6）浇口位置的选择应防止料流将将型腔、型芯等挤压变形根据以上原则，本设计中的塑件浇口应选在塑件边缘处。5.4.3 浇口形式的设计本设计采用普通侧浇口。普通侧浇口又称为边缘浇口，一般开设在分型面上，从塑件侧面进料。它能方便地调整冲模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而国外称之为标准浇口。它是广泛使用的一种浇口形式。一般取宽1.55mm，厚0.52.0mm，长0.72mm。侧浇口适用于一模多件，能大大提高生产率，减少浇注系统消耗而且去除浇口方便。本设计浇口尺寸为宽3mm，厚2mm，长1.5mm，其结构如图所示：图5-5浇口的形状5.5 浇注系统的平衡 本次设计分流道的布置采取的是平衡式布置，从主流道末端到各型腔饿分流，其长度、断面形状和尺寸都对应相等，各型腔受力相同，不需采取平衡计算 。5.6 排气系统的设计从某种角度而言，注塑模具也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔的同时，必须置换出型腔内的空气和从物料中溢出的挥发性气体。排气系统是注塑模具设计的重要组成部分。5.6.1排气系统的设计方法（1） 利用分型面排气是最简单的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。（2） 利用顶杆与孔的间隙排气，必要时可对顶杆作些排气的结构措施；（3） 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气，烧结块应有足够的承压能力，设置在塑件隐蔽处，并需要开设排气通道；（4） 在熔合缝位置开设冷料井，在储存冷料前也滞留了不少气体；（5） 可靠有效的方法是在分型面上开设专用的排气槽，尤其上大型注塑模具必须如此；（6） 对于大型的模具，也可以利用镶拼的成型零件的缝隙排气。由于我的设计将采用大量的镶件以保证模具具有良好的加工、维修性能；采用了大量的顶针以实现模具对塑件的均匀顶出，使得塑件不会因为应力不均匀而断裂或留下痕迹；采用了斜滑顶杆和侧抽芯滑块来实现塑件的抽芯。这些结构都的存在着间隙，可以利用这些间隙实现派气的功能，而不用设计另外的排气结构。本设计中将排气槽开在分型面上，这样可以使排气槽产生的飞边很容易随塑件脱出，其结构如图：1分流道 2浇口 3排气槽 4导向沟 5分型面图5-6 排溢系统6 成型部分及其零部件设计模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件、各种成型杆与成型环。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力。作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构、材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。6.1 分型面的设计分型面是为了将塑件浇注系统凝料等从密闭的模具内取出，以及为了安放嵌件，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。分型面位于模具动模和定模的结合处，在塑件最大外形处。6.1.1 考虑塑件质量对于有轴度要求的塑件要使其全部动模或定模中成型，防止由于模具合模不准确造成塑件尺寸的误差。对于外观无严格要求的塑件，可将分型面选在塑件中部，这样可以用较小的脱模斜度有利于脱模。6.1.2 确保塑件表面质量分型面尽可能选择在不影响外观的部位以及分型面处产生的飞边容易加工修整部位。6.1.3 考虑模具结构（1） 尽量简化脱模部件。为便于塑件脱模，应使塑件在开模时尽可能留于动模部分。（2） 尽量方便浇注系统布置。（3） 便于排溢。为了有利于气体的排出，分型面尽可能与料流的末端重合。（4） 模具总体结构简化，尽量减少分型面的数目，尽量采用平直分型面。综合以上考虑，可选择分型面结构如下图所示： 6-1 单分型面注射模的分型面6.2 型腔数的确定在确定型腔数时，常用的有四种方法6.2.1 根据所用注射机的最大注塑量确定型腔数目根据公式 n式中 n型腔数 注射机公称注射量的利用系数0.70.85，此处取0.8. 注射机的质量公称注射量（g） 浇注系统及飞边等的塑料质量（g） 单个型腔中塑件质量（g）6.2.2 根据注射机最大锁模力确定型腔数根据公式 （3-2）式中 注射机的额定锁模力（N） 模具上浇注系统及飞边在分型面上的投影面积（m） 塑件在分型面上的投影面积（m） f单位投影面积所需的锁模力（N/m）6.2.3 根据塑件的精度确定型腔数目根据经验，每增加一个型腔，塑件尺寸精度要降低4%，设塑件的基本尺寸为L(mm)，塑件尺寸公差为%（ABS为0.5%），则n(2500 式中 L 基本尺寸 尺寸偏差百分数 X塑件尺寸偏差6.2.4 根据经济性确定型腔数目设型腔数目为n,塑件总件数为N，模具费用（C0NC1）元，C1为每一型腔所用费用，C0为模具费用中与型腔数目无关的部分，单位小时加工费用为Y（元/小时），成型周期为t（min）。若忽略准备时间和试模时间原材料费用，则总的成型加工费用为：x C0n C1 式中 x总费用 N总件数 Y单位小时加工费用 t成型周期 n型腔数 C1每一型腔需费用C0模具费用中与型腔数无关的部分 根据本设计任务书的要求，采用双型腔模具成型。6.3 凹模结构设计凹模是成型塑件外形的主部件，其结构随塑件的形状和模具的加工方法而变化。整体方式强度好，刚度好，结构简单。本设计采用完全整体式模块，它是由金属直接加工而成的，这种形式的凹模结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量较好，适用于形状简单的塑件。其结构如图所示：6-2完全整体式凹模6.3.1 凹模型腔的大小尺寸计算 式中 型腔内形尺寸（mm） 塑件的外形基本尺寸（mm） 塑件公差 塑件平均收缩率（%）综合修正系数（考虑塑件的收缩率的偏差和波动、成型零件的磨损等因素）。本设计中取X=。=1/4本设计中零件为（17067） 横向0.92 纵向