MJZ01-068@复点机密封盖的注射模设计
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机械毕业设计全套
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MJZ01-068@复点机密封盖的注射模设计,机械毕业设计全套
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第 1 页 共 35 页 1 绪论 1.1 塑料模具技术的现状与发展 1.1.1 我国塑料模具技术的现状 与发展 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志， 因为模具在 很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随着世界大国综合国力的竞争日益加剧， 我国模具工业的发展将面临新的机遇和 更大的 挑战。 我国的模具工业的发展， 日益受到人们的重视和关注。 80年代以来 ， 在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下 ， 我国模具工业发展迅速 ， 年均增速均为 13%， 1999年我国模具工业产值为245亿 ， 至 2000年我国模具总产值预计为 260-270亿元 ， 其中塑料模约占 30%左右 。在未来的模具市场中 ， 塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高 。 我国塑料模工业从起步到现在 ， 历经半个多世纪 ， 有了很大发展 ， 模具水平有了较大提高 。 在大型模具方面已能生产 48英寸 大屏幕彩电塑壳注射模具 、 6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具 ； 精密塑料模具方面 ， 已能生产照相机塑料件模具 、 多型腔小模数齿轮模具及塑封模具 1。 成型工艺方面 ， 多材质塑料成型模 、 高效多色注射模 、 镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方 面 也取得较大进展 。 气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟 。 热流道模具开始推广 ， 有的厂采用率达 20%以上 ， 一般采用内热式或外热式热流道装置 ， 少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置 ， 少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具 。 但总体上热流道的采用率达不到 10%， 与国外的 50 80%相比 ，仍有较大的 差距 。 近年来 ， 国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢 ， 对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响 ， 但总体使用量仍较少 。 塑料模标准模架 、 标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用 ， 并且出现了一些国产的商品化 的热流道系统元件 。 但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下 ， 和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比 ， 仍有很大差距。 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将包括 ： （ 1） 提高大型 、 精密 、 复杂 、 长寿命模具的设计制造水平及比例 ； nts 第 2 页 共 35 页 （ 2） 在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE技术 ； （ 3） 推广应用热流道技术 、 气辅注射成型技术和高压注射成型技术 ； （ 4） 开发新的塑料成型工艺和快速经济模具 ， 以适应多品种 、 少批量的生产方式 ； （ 5） 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率 ； （ 6） 应用优质 模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要 ； （ 7） 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 2。 1.1.2 发达国家塑料模具技术的现状 与发展 3 由于 投资成本和劳务费用的节节上涨， 促使全球 加工制造业 内，都在设法实现工序自动化， 加快无人车间、无任工厂的进程。因此，像自动供料机、机械手、成品自动周转、自动整列、自动搬运、储藏自动化、模具自动更换等技术日益被企业采用，所以在工业发达国家出现了不少 FMS加工成型系统和自动化车间与自动化工厂。这不仅节省了大量的人力，而且实现了稳定成型，保证 了制品质量。塑料模具设计中，常采用 各种 顶出机构 保证注塑成型时自动取 出塑件。 使 目前这方面已经有更好的方法来节省人力和资源。 近几年来，音响器材制件、影响器材制件、光盘、凸镜片等的生产都开发了专用的注射成型机。另外多色成型热固件塑料成型、金属注射成型、多材质成型、发泡成型、陶瓷成型等特殊专用注射成型机已成为世界注射成型机行业中著名厂家竞相开发的热点。 1.2 课题任务要求 本课题 是设计一副 复点机密封盖的塑料注射模具 。 该模具采用侧抽芯机构 ，以此为基础， 完成模具的设计任务。带侧抽芯机 构的注射模要求一模两腔。完成该 注射模具装配图设计， 全部零件二维 CAD 图纸设计， 模具各零件 Pro/E 三维造型设计， 以及完成该注射模具的 Pro/E 三维总装图。 1.3 塑料注射模具的设计步骤 1.3.1 塑料件的工艺性分析 本课题是带侧抽芯机构的注射模的设计。首先设计一个零件然后对其进行测绘，并对塑件的使用性能和结构要求有一个基本了解。 看塑件的结构是否满足塑nts 第 3 页 共 35 页 件结构的工艺性能。 1.3.2 绘制模具 结构 草图 （ 1） 确定成型零件的结构形式及安装方法 选择合理的成型位置、结构 形式，就是能使成型结构 简 在现有设备 状况下，基本满足技术上的需求，易 于加工、易于修改维修和更换。 （ 2） 选择成型设备 模具与注射机必须配套使用， 根据塑件的具体情况，选择注射机并进行模具设计。成型设备有两个重要参数。 （ 3） 确定分型面和浇口位置及结构形式 选择分型面应根据塑件的几何形状，尺寸精度要求，兼顾其浇口形式、 脱 模方式、嵌件位置以及排气条件、易清除飞边以及 便于加工等诸因素都要 考虑。 浇口位置则是在保证塑件表面不受损伤的前提下， 确定浇口主流道和分流道冷料穴的位置形状、大小及排气方法等，使注射时物料流畅，易于成型。且易于清除浇注塑料。 （ 4） 塑件侧壁凹凸槽结构的处置方法 （ 5） 顶出机构的确定 （ 6） 主要结构件的尺寸 确定导向机构的导柱及顶出系统的复位以及必要的先复位等的结构形式和安装位置，以及各组合部分的连接形式及所必须的支承板、支承块等。 （ 7） 冷却系统 要适合连续生产，并且保证制品的质量，必须对模具实行冷却恒温， 将注塑成型时积聚在模具上的热量带走 4。 1.3.4 对零件进行造型设计并绘制工程图 装配草图绘制完成后，就应开始对各零件做详细的造型设计。要直观的表示出来。按制图规划， 正确标出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等。 最后，对模具进行装配并绘制装配图，编写设计 说明书。 nts 第 4 页 共 35 页 2 方案分析与设计 5 2.1 方案一 方案一为斜导柱在定模上的注射模。开模时，滑块在斜销的作用下，完成抽芯作用。同时主流道凝料也在拉料杆的作用下从浇口中脱出。当动模部分退到注射机顶杆的位置时，注射机顶杆推动推板，然后由推杆顶出工件，实现工件自动脱落。 见图 2.1、图 2.2。 图 2.1 方案一侧视图 图 2.2 方案一俯视图 2.2 方案二 方案二为斜导柱在定模上的注射模。侧视图同方案一。开模时，滑块在斜销nts 第 5 页 共 35 页 的作用下， 完成抽芯作用。同时主流道凝料也 在拉料杆的作用下从浇口中脱出。当 动模部分退到注射机顶杆的位置时， 注射机顶杆推动推板，然后由推杆顶出工件，实现工件自动脱落。与方案一不同的是滑块做成四个。 如图 2.3。 图 2.3 方案二俯视图 2.3 方案三 方案三为斜导柱在动模上的注射模。开模时， 滑块在斜销的作用下，完成抽芯作用。同时主流道凝料也 在拉料杆的作用下从浇口中脱出。当动模部分退到注射机顶杆的位置时， 注射机顶杆推动推板，然后由推杆顶出工件，实现工件自动脱落 6。 如图 2.4。 图 2.4 方案三侧视图 nts 第 6 页 共 35 页 2.4 注射方案 的选择 综上所述，方案一较为常用， 自动脱料，与方 案二相比较简单，一方面能节省材料，另一方面能实现过滤网的自动化生产，一模两腔完全符合任务要求。 nts 第 7 页 共 35 页 3 带 侧抽芯 机构 的复点机密封盖 注射模的详细设计 3.1 塑料注射模具零件常用材料基本要求 3.1.1 塑料材料的要求 塑料材料的相对密度在 0.83-2.2范围内，在众多的材料中比木材的相对密度稍高。且在各种的材料中，塑料材料具有最高的比强度，甚至比特种合金铝还要高。塑料还具有很好的绝缘性、防震、隔热、隔音性能。耐腐蚀性很 高，其腐蚀性仅次于玻璃及陶瓷材料。且塑料材料具有优异的加 工性能。 其要满足的要求有 ： （ 1） 具有良好的机械加工性能 ； （ 2） 具有足够的表面硬度和耐磨性 ； （ 3） 具有足够的强度和韧性 ； （ 4） 具有良好的抛光性能 ； （ 5） 具有良好的热处理工艺性 ； （ 6） 具有良好的的耐腐蚀性 ； （ 7） 表面加工性能好 7。 3.1.2 塑料材料的选择 所设计塑件选择的塑料材料为聚 丙 烯 。聚丙烯在常温下成白色蜡状半透明颗粒，柔而韧，易变形 。它密度小，耐热氧化性好。聚 丙 烯成型工艺性好，生产效率高，且价格便宜 8。 3.2 塑料注射成型机的选择 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 。 3.2.1 各注射机种类及优缺点 （ 1） 注射机的总类 注射机按外形特征可分为立式注射机、卧式注射机、直角式注射机三种。其工作原理是将粒状或者粉状的塑料原料装入注射机的筒中 ， 经过加热到流动状态 ， 在注射机的螺杆或柱塞提推动下 ， 以一定的速度 ， 通过喷嘴和模具的浇注系nts 第 8 页 共 35 页 统而充满整个型腔 ， 打开模具 ， 从模具内脱出成型的塑料制品 。 （ a） 立式注射机 注射方向向下，合模方向向上。注射和合模是在同一 竖 直线上属于柱塞式。其特点主要为安装拆除方便简单，使用空间较小，嵌件于活动芯易于安放，使料斗中的塑料可以均匀地进入料铜。 缺点 是 塑件推出后需由人工取出，不易实现全自动操作。 （ b） 卧式注射机 它的注射方向与合模方向均在同一水平线上并且是横卧的。注射方式大多为螺杆式。其主要特点是机体较低便于操作和加料，开模顶出的塑件由于重力可以自行脱落。 缺点是模具装拆与嵌件安放都比较麻烦，机床占地面积较大。 （ c） 角式注射机 其注射装置轴线与锁模机构轴线相互正交垂直。 它的 优点 是 结构简单，便于自制，适于一模仅成型一件，而中心部位 不留有浇口痕迹，适用于带有自动回转脱螺纹机构的模具。 其 缺点 是 占地面积介于立式和卧式两者之间，注射量的提高也受到限制。 此外，还有多工位旋转式注塑机、双色注塑机等专用注塑机。 另外， 注射机按塑料在料筒的塑化方式不同可分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。 （ 2） 注射成型机 的 组成 （ a） 注射 装置： 它的主要作用是使固态的塑料均匀的塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将融料注入模腔中。它的主要部件有：料筒、料筒加热器、料斗、计量装置、螺杆、螺杆的驱动装置、喷嘴及其驱动装置。 （ b） 合模机构：它的主要作用是保证成型模具有可 靠的开合动作。因为在注射过程中进入模腔中的融料有较高的压力，这就要求合模装置给予模具足够 的夹紧力、即锁模力，防止模具在融料高压力下推开。它的主要部件有 机架、定动模板、拉杆、合模油缸及肘节。 （ c） 顶出装置：它的作用在开模到一定距离后，驱动模具的顶出装置，将部件从模具中顶出。 （ d） 机械和液压传动及电气控制系统：注射成型是塑料塑化 、模具闭合、nts 第 9 页 共 35 页 压力、温度调节、注射入模、保压、制品固化定型、开模以及 顶出塑件等多道工序连续准确的发生过程，这些连续动作都是由机械和液压传动及电气控制的。 工作前，模具分别安装在定模及动 模上，由锁模装置合模并锁紧。塑料加入料筒，加热、塑化并将熔融的塑料注入模具中，在模具温度调节系统的冷却作用下塑件成型冷却固化，由锁模机构开锁，由顶出装置顶出塑件。 3.2.2 注射机的选用 注射机的选用包括两方面的内容 ： 一是确定注射机的型号，使塑料、塑件、注射模及注射工艺 等所要求的注射机的规格参数在所选注射机的规格参数可调的范围内；二是调整注射机的技术参数至所需要的参数。 （ 1） 注射机类型的选择 根据塑料的品种、塑件的结构、成形方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。 （ 2） 注射机规格的初选 根据以 往的经验和注射模的大小，先预选注射机的型号，之后要进行校核。 （ 3） 注射机参数的校核 （ a） 最大注射量的校核 塑件连同凝料在内的质量一般不应大于注射机公称注射量的 80%，注射机多以公称容量来表示。 （ b） 注射压力的校核 注射机的公称注射压力要大于成形的压力。 （ c） 锁模力的校核 由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则将产生溢料现象。 （ d） 安装部分的尺寸校核 应校核的尺寸包括喷嘴、定位圈、最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔。 注射模具的动模板、定 模板应分别与注射机动模板、定模板上的螺孔相适应。模具在注射机上的安装方法有螺栓固定和压板固定。 nts 第 10 页 共 35 页 注射机的开模行程是有限制的， 塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。开模距离一般可分为两种情况 ： 一是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行 程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关； 二是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关。 3.2.3 注射机的选择及计算 （ 1） 注射容量 9 国产标准注射机的标准规定，以注射机注射聚 丙 烯时在对空注射条件下，注射机螺杆或柱塞做一次最大行程所能达到的最大容量。 注射容量是选择注射机的重要参数，它在一定的程度上注射机的注射能力，标志着注射机成型最大体积的塑料制品。 确定了单个塑件的体积 或 质量和模孔数量就可以大体计算出多模塑件的总体积，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷料穴的体积，即是一模塑料的总体积mV。 zm VV 8.0式中 ：mV 成型零件与浇注系统体积总和 ； zV 注射机最大注射容量； 计 算 ： 32211 04.115.25.3214.3 cmhrV m 32222 88.025.25.714.3 cmhrV m 32222213 25.18)5.340(3014.3 cmhrhrV m 34 18.04)5.75.71010( cmV m 359.2818.088.025.1804.11 cmV m 348.718.0259.28 cmV z （ 2） 最大成型面积 nts 第 11 页 共 35 页 最大注射面积是指塑料在模具在 分型面上所允许成型的最大投影面积，也就是说在模具设计时， 布局在模具分型面上的塑件及浇注系统的投影面积 S，只能小于这个数据时才能正常可靠的注射。 2222221 67.48)7580(14.32)(2 cmrrS 式 中 S 为 塑料在模具分型面上允许成型的投影面积 。 （ 3） 模具的闭合高度 注射机动压板的最大行程和压板间最大和最小间距是一个固定的参数。它决定着所能安装的模具的闭合高度。对于所用的注射机来说，注射模的闭合高度必须符合下列条件： 大小 HH H式中：小H 注射机允许的最小高度 H 注射模的实际闭合高度 大H 注射机允许的最小高度 mmH 246253232943231 （ 4） 模体的截面尺寸 可安装的注射模外形最大尺 寸取决于注射机的压板尺寸和拉杆的空间距， 因此注射模具的最长的边不应超过压板尺寸，而模具的最短边应小于拉杆空间距，才能将注射模装入注射机，并应留有固定模体的压紧空间。同时，注射模动、定模上的紧固螺栓孔，也应与注射机压板上 的标准孔一致。 （ 5） 模具的顶出 注射机的顶出装置通常有中心顶杆顶出、 两侧顶杆顶出 以及液压顶出几种形式。应在动模座板与注射机顶出位置相对的位置上，设置稍大于注射机顶杆的通孔， 以便于注射机顶杆通过。 （ 6） 定位环与浇口套 定位环是将定模部分装入注射机压板的定位对中装置， 应与注射机的定位孔采取动配合的 连接方式， 以保证模具体对中。 综合考虑以上条件， 注射机选择 XZ-ZY-125 型号 。 3.3 分型面的选择 nts 第 12 页 共 35 页 3.3.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜 面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。 3.3.2 分型面选择的基本原则 分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、及其形状、塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造及其成型设备结构因素的影响。 它要满足： （ 1） 保证塑料制品能够脱模 ； （ 2） 使型腔深度最浅 ； （ 3） 使塑件外形美观，容易清理 ； （ 4） 尽量避免侧向抽芯 ； （ 5） 使分型面容易加工 ； （ 6） 保证塑件制品精度 ； （ 7） 有利于排气 ； （ 8） 使塑件留在动模内 。 3.3.3 分型面的确定 分型面应设置在零件截 面最大的部位，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上， 故从塑件脱模件精度要角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。 由于所要求设计的是带侧抽芯机构的注射模，根据对内侧抽芯模型的观察和分型面 的选择的基本原则。选择 A-A 面， 模具结构 较为 简单。如图 3.1 所示。 图 3.1 分型面的选择 3.4 浇注系统的设计 3.4.1 浇注系统的组成及其设计原则 nts 第 13 页 共 35 页 注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑件熔体平稳 而有序地充填到型腔中， 以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因此， 浇注系统十分重要。而浇 注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。普通浇注系统 一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。其要求有： （ 1） 根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局； （ 2） 根据塑件的形状和大小以及壁厚 等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置； （ 3） 应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率； （ 4） 应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性 能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物 流的流动； （ 5） 排气良好 10。 3.4.2 主流道的设计 主流道是从注塑机喷嘴与模具接触位起，到分流道为止的这一段流道。作用是负责将塑料熔体输往分流道。主流道常设在模具的中心位置，模腔内的塑料就以模具的中心进行对称平衡布局。 卧、立式注塑机使用模具的主流道垂直于水平分型面，而角式注塑机用模具的主流道平行并位于水平分型面上。主流道的端面形状多为圆形。 （ 1） 主流道的 尺寸 选择 （ a） 主流道的截面采用比表面积最小的圆形截面。因主流道垂直于分型面，为了便于流道凝料的脱出，主流道设计成圆锥形，其锥角为 6 。 锥孔 内壁光滑，表面粗糙度为 m8.0 。 （ b） 流道的表面粗糙度值 Ra 为 m8.0 。 （ 2） 浇口套 的设计 主流道浇口套一般采用碳素工具钢如 T8A、 T10A 等材料制造，热处理淬火硬度 53 57HRC。 浇口套于注射机的喷嘴头的接触面必须吻合，由于注射机的喷嘴是球面，并且固定半径，因此浇口套端面的凹球面于注射机的端凸球面接触良好，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不nts 第 14 页 共 35 页 应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模。 该浇口套 喷嘴球半径为 13mm ， 喷嘴孔径 3mm 。所以要使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取 14mm ，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径 ，取 4mm 。 如图 3.2。 图 3.2 浇口套 3.4.3 分流道的设计 塑件尺寸较大采用浇口进料的单型腔模具和所有多型腔模具都需设置分流道。分流道的设计应能使塑料熔体的流向得到平稳的转换 并尽快的充满型腔，流动中温度降低尽可能低，同时应能将塑料熔体均匀地分配到各个型腔。 分流道的设计要点 如下： （ 1） 制品的体积和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚； （ 2） 成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂 , 分流道截面要大一些； （ 3） 分流道方向改变的拐角处 , 应适当设置冷料穴； （ 4） 使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合； （ 5） 保证熔体迅速而均匀地充满型腔； （ 6） 分流道的尺寸尽可能短，容易尽可能小； （ 7） 分流道要便于加工及刀具的选择； （ 8）分流道每一节 流道要比下一节流道大。 nts 第 15 页 共 35 页 侧抽芯注射 模要求一模两腔，在布局上选择平衡式分流道。平衡式分流道的特点是； 从主流道到各个型腔的分流道，其长度、截面尺寸及其形状完全相同，以保证各个型腔同时均匀进料，同时注射完毕。分流道的截面形状选择半圆形截面，它的效率比圆形稍差，但加工起来比圆形截面要简单 。 3.4.4 浇口的设计 浇口是连接分流道和型腔的桥梁，是浇注系统的终端。一般这段很短的通道截面积很小，这样可以增加物料的充模流速，产生摩擦热或增大剪切速率来提高流动性，控制浇口封闭时间，降低模塑周期，易于平衡各型腔的进料速度， 尤其是使平衡式分流道达到各浇口同时进料，容易与塑件断离，因此它是浇注系统的关键部位。 （ 1） 浇口的基本类型 单分型面注射模的浇口可以采用直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口和 爪形浇口。 （ a） 直接浇口 直接浇口叉称为主流道型浇口，它属于非限制性浇口。这种形式的浇口只适于单型腔模 具 。 直接浇口的特点是 流动阻力小，流动路程短 及补缩时间长等；有利于消除深型腔处气体不易排出的缺点； 塑件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，注射机受力均匀；塑件翘曲变形、浇口截面大，去除浇口困难，去除后会留有较大的浇口 痕迹，影响塑件的美观。 （ b） 中心浇口 当 筒 类或壳类塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔时 ， 内浇口开设在该孔处，同时 在中心处设置分流锥， 该浇口称为中心浇口，是直接浇口的一种特殊形式 。它具有直接浇口的一系列优点，而克服了直接浇口易产生的缩孔、变形等缺陷。 （ c） 侧浇口 侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为扁槽，是限制性浇口。侧浇口广泛使用在多型腔单分型面注射模上 。侧浇口的特点是 由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹 。 nts 第 16 页 共 35 页 侧浇口的两种变 异形式为扇形浇口和平缝浇口。 扇形浇口是一种沿浇口方向宽度逐渐增加、厚度逐渐减少的呈扇形的侧 浇口 ， 平缝浇口又称薄片浇口 ， 浇口宽度很大 ， 厚度很小 。 主要用来成形 面积较小、尺寸较大的扁平塑件，可减小平板塑件的翘曲变形，但浇口的去除比扇形浇口更困难，浇口在塑件上痕迹也更明显。 （ d） 环形浇口 对型腔填充采用圆环形进料形式的浇口称 环形浇口。 环形浇口的特点是进料均匀 。 圆周上 各处流速大致相等，熔体流动状态好型腔中的空气容易排出，熔接痕可基本避免，但浇注系统耗料较多，浇口去除较难。 （ e） 轮辐式浇口 轮 辐式浇口是在环形浇 口基础上改进而成， 由原来的圆周进料改为数小段圆弧进料 。这种形式的浇口耗料比环形浇口少得 多，且去除浇口容易。这类浇口在生产中比环形浇口应用广泛， 多用于底部有大孔的圆筒形或壳形塑件。轮辐浇口的缺点是增加了熔接痕，会影响塑件的强度。 （ f） 爪形浇口 爪形浇口 又称针浇口或菱形浇口，采用这种浇口，可获得外观清晰，表面光泽的塑件，在模具开模时，浇口凝料会自动拉断，有利于自动化操作。由于浇口尺寸较小，浇口凝料去除后，在塑件表面残留痕迹也很小，基本上不影响塑件的外观质量，同时，采用四点浇口进料，流程短而进料均匀。由于浇口尺 寸较小，剪切速率会增大，塑料黏度降低，提高流动性，有利于充模。但是模具需要设计成双分型面，以便脱出浇柱系统凝料，增加了模具结构的复杂程度，但能保证塑件成型要求。 浇口 位置 的 选择原则是 尽量缩短流动距离 ， 避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷 ， 浇口应开设在塑件厚壁处 ， 考虑分子定向的影响 ， 减少熔接痕，提高熔接强度 。 （ 2） 浇口位置的选择 浇口的开设位置对塑件质量的影响很大，因此在确定浇口位置时，根据塑件的几何形状和技术要求，进行全面考虑。主要有以下考虑： （ a） 避免引起熔体破裂现象 nts 第 17 页 共 35 页 加大浇口尺寸， 以降低流速，平稳地充填型 腔，使熔体破裂现象消失。 （ b） 有利于熔体流动和补缩 浇口位置开设在塑件截面最厚处， 以利于熔体填充和补料。 （ c） 有利于型腔内气体排出 浇口位置设置在塑件表面积最大处的中央。 （ d） 防止料流将型芯积压变形 控制流速，对称进料，以防止型芯弯曲。 （ e） 保证流动比在允许范围内 流动比过会因料温下降造成熔体不能充满整个型腔。 本模具要求一模两腔，因此选择侧浇口。侧浇口为扁平形状，可以大大的缩短冷却时间，缩短成型周期。易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观。浇口位置在分型面上，浇口截面位置简单，容易加工，且注射效 率高。 3.4.5 冷料穴和钩料脱模装置 冷料穴设置在主流道的末端，即主流道正对面的动模板上。它的作用是用来储存注射间歇期间，喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料。在注射时，如果它们进入流道，将堵塞流道并减缓料流速度。进入型腔，将在塑件上出现冷疤或冷斑。推板式钩料装置由冷料穴、钩料杆组成，钩料杆安装在型芯固定板上，不与顶出系统联动。 推板式钩料装置由冷料穴、钩料杆组成，钩料杆安装在型芯固定板上， 不与顶出机构联动。 3.4.6 浇注系统平衡 为了提高生产效率，降低成本，小型 以及 部分中型 的 塑件往往采取一模 多腔的结构豫 应尽量采用型腔平衡式布置的形式。若根据某种需要浇注系统被设计成型腔非平衡式布置形式，则需要通过调节浇口尺寸，使浇口的流量及成形工艺条件达到一致，这就是浇注系的平衡，亦称浇口的平衡。 3.5 成型零件和模体的 设计 3.5.1 型腔的结构设计 （ 1） 整体 式 整体式型腔由整块材料加工而成的型腔。它的优点是：强度和刚度都相对较nts 第 18 页 共 35 页 高，且不易变形，塑件上不会产生拼模缝痕迹。它的缺点是：切削量大，使模具成本较高，同时给热处理和 表面处理带来困难，只适用于形状较为简单的中、小型模具，但随着工业技 术的发展，随着电蚀机床、仿型机床、数控机床的广泛应用。有些形状复杂的大型模具也有采用整体式型腔结构的。 （ 2） 整体组合式 型腔由整块材料制成， 用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行处理等。 （ 3） 局部镶嵌式 将型腔中易磨损的部位做成镶件嵌入模体中， 使得易磨损镶件部分易加工易更换。 （ 4） 大面积镶拼式 型腔由许多拼块镶制组合而成，满足了大型塑件凸凹形状的需求，便于机加、维修、抛光 、研磨、热处理以及节约贵重模具钢材，广泛应用于大型塑件上。 （ 5） 完全组合式 完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是：便于机加工，便于抛光研磨和局部热处理， 节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上。 本设计 带内侧抽芯机构注射模的型腔部分不 复杂。这里选择整体式型腔。 3.5.2 型腔壁厚和底板厚度 在塑料注射模具的注射过程中，型腔从合模到注射保证过程中受到高压的冲击力，因此模具型腔应该有足够的硬度和刚度，总的来说，型腔所承受的力大体有合模时的压应力、注射过程中塑 料流动的注射压力、浇口封闭前一瞬间的压力保证和开模时的压应力，但型腔所承受的力主要是注射压力和保证压力，并在注射过程中总是在变化。在这些压力作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹性变形，导致型腔向外膨胀，它将直接影响塑件的质量和尺寸精度，型腔将会弹性恢复，当型腔的弹性变形恢复量大于塑件壁厚的收缩量时，将压紧塑件，引起塑件顶出困难，甚至将塑件留在型腔中。如果型腔强度不够时，会产生塑性变形，即引起型腔的永久变形，特别严重的会使型腔破裂，酿成事故。所以在模具设计时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和 刚度，以保证型腔在注nts 第 19 页 共 35 页 射过程中产生超过规定限度的弹性变形。 3.5.3 型芯的结构设计 型芯的结构形式大体有整体式 、 整体复合式 、 局部组合式 以及 完全组合式。 该 模具选择的是 组合 式， 就是将主体型芯镶嵌在模板上面固定而成。它加工简单，易修复更换，也有很高的强度和刚度。 3.5.5 成型零件的尺寸确定 （ 1） 型腔尺寸计算 型腔的各部分尺寸一般都是趋于增大尺寸，因此应选择塑件公差 的 1/2，取负偏差，再加上 1/4 的磨损量，而 型芯深度则再加上 1/6 的磨损量，这样的型芯的计算尺寸的表述如下。 （ a） 型腔的径向尺寸的计算式： 0*00 431 SDD 式中 ：0D是 型芯的最小基本尺寸； *0D 是 塑件的最大基本尺寸； S 是 塑件的平均收缩率， 003.0S ； 是 塑件的公 差，取 7 级精度； 是 模具制造公差，按 1/4 选取。 根据公式计算得型腔的各径向尺寸： mmD 80*0 mmD O 0075.00 23.80 mmD 80*1 mmD O 0063.01 1.80 （ b）型腔的深度 尺寸的计算公式 0*00 321 SHH 式中 ：0H是 型腔深度的最小尺寸； *0H 是 塑件的最大基本 尺寸； S 是 塑件的平均收缩率； nts 第 20 页 共 35 页 是 塑件的公差，取 7 级精度； 是 模具制造公差，按 1/4 选取。 根据公式计算得型腔的各深度尺寸： mmH 55*0 mmH 0 0 7 5.000 73.55 （ c） 型芯 的 尺寸计算 型芯的各部分尺寸除特殊情况以外都是趋于缩小尺寸，因此应选择塑件公差的 1/2，取正偏差，再加上 1/4 的磨损量，而型芯高度则加上 +1/6 的磨损量。型芯的计算尺寸表达如下： 型芯的径向尺寸的计算式： 0*00 75.0)1( Sdd 式中：0d为 型芯的最大基本尺寸 ； *0d 为 塑件的最小基本尺寸 。 根据公式 计算得型芯的各径向尺寸： mmd 95*0 mmd 0 15.00 75.95 mmd 75*1 mmd 0 12.01 37.75 mmd 65*2 mmd 0 11.02 32.65 （ d） 型芯的高度尺寸计算 ： 0*00 67.0)1( Shh 式中 ：0h为 型芯高度的最大尺寸 ； *0h 为 型芯内形深度的最小尺寸 。 根据 公 式计算得型芯的各高度尺寸： mmh 94*0 mmh 0 11.00 28.94 mmh 10*1 mmh 0 14.01 03.10 其 型芯如图 3.3 所示。 nts 第 21 页 共 35 页 图 3.3 型芯 3.6 推 出机构的设计 3.6.1 推 出机构 概念及设计 推 出机构又称脱模机构，作用是将塑料制品及其浇注系统凝料从型芯上或者凹模内推出来。 推 出机构的分类：按驱动方式分类可分为手动 推 出、机动 推 出和 启动 推 出。 按模具结构分类可分为一次 推 出、二次 推 出、螺纹 推 出和 特殊 推 出。 （ 1） 推出机构 的结构 组成 在注射成形 中，将塑料制品及浇 注系统凝料从模具巾脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。推出 机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的 。 推出机构的 结构 是 由 推 出 、复位和导向零件 组成 的 。 （ 2） 结构设计要求 塑件留在动模 ，塑件在推出过程中不变形、 不损坏 ， 不损坏塑件的外观质量 ，合模时应使推出机构正确复位 ， 动作可靠 。 （ 3） 推出机构设计原则 ： （ a） 结构可靠 ； （ b） 推出位置尽量选在塑件内 侧 ,保证塑件外观良好 ； （ c） 保证塑件推出时不变形不损坏 。 脱模力作用位置靠近型芯 ； 脱模力应作用于塑件刚度及强度最大的部位 ； 作用力面积尽可能大 ； （ d） 尽量使塑件留于动模一侧 。 塑件留于动模推出机构简单，否则要设计nts 第 22 页 共 35 页 定模推出机构 ； （ e） 尽量选在垂直壁厚的下方，可以获得较大的顶出力； （ f） 每一副模具的顶杆直径最好是加工成直径相同的，使加工容易； （ g） 圆推杆的顶部不是平面时要防转； （ h） 把塑件推出模具 10mm 左右；如果脱模斜度较大时可以顶出塑件深度的2/3 就可以了。 3.6.2 推出机构 的分类 （ 1） 推杆推 出机构 推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较 大，而且推杆截面大部分为 圆形，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度。 推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，损坏后也便于更换，因此在生产中广泛应用 。 但是因为推杆的推出面积一般比较小，易引起较大 局部应力而顶穿塑件或使塑件变形， 所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管类或箱类塑件。 （ 2） 推管推出机构 推管推出机构是用来推出圆筒形、环形塑件或带有孔的塑件的一种特殊结构形式，其脱模 运动方式和推杆相同。 由于推管是一种空心推杆，故 整个周边接触塑件，推出塑件的力量均匀，塑件不易变形， 也不会留下明显的推出痕迹。 （ 3） 推件板的推出机构 凡是薄壁容器 ， 壳形塑件以及表面不允许 有推出痕迹的塑料制品，可采用推件板推出。推件板推出机构又 称顶 板顶出机构，它由一块与型芯按一定配合精度相配合的模板和推杆组成。 推件板推出的特点是顶出力均匀，运动平稳，且推出力大。但是对于截面为非圆形 的塑件，其配合部分加工比较困难。 （ 4） 活动嵌件及凹模推 出机构 有一些塑件由于结构形状和所用材料的关系 ，不能采用推杆、推管、推件板等简单推出机构脱模时，可用成形嵌件或型腔带出 塑件。 （ 5） 自动脱螺纹机构 对于某些带有螺纹的塑件，采用自动脱螺纹机构方便塑件的取出，而且运动平稳，塑件不易变形。 nts 第 23 页 共 35 页 （ 6） 简单推出机构 简单推出机构又称一级推出机构，其推动杆件均固定于一块板上， 可将制品一次推离模具。 在该模具设计中考虑到可出面大，腔型较简单，故采用了简单顶出机构。 3.7 注射模具的侧抽芯机构的设计 3.7.1 注射模具的侧抽芯机构的分类 （ 1） 按动力来源分： （ a） 机动侧抽芯机构 在开模是依靠注射机的开模力，通过抽芯机构机械零件的传动使其改变移动方向，将活动的侧型芯抽出。机动侧抽芯 机构虽然结构比较复杂，增加了制模难度和模具成本，但由于注射成型效率高，减轻了工人劳动强度，操作方便，动作可靠，抽芯力大，容易实线注射成型的自动化等优点目前已成为主要采用的侧抽芯机构。 （ b） 手动侧抽芯机构 在塑件开模前依靠人工将侧型芯抽出或在开模后将塑件和型芯一并从模内顶出，然后在模外用手工工具抽出侧型芯，合模前再将侧型芯装入的抽芯方法。 （ c） 液压或气动侧抽芯机构 它是依靠液压系统或气动装置为动力，抽出活动的侧型芯的。液压或气动的侧抽芯机构传动平稳，抽芯距和抽芯力较大，其抽芯动作不受开模时间的限制，尤其当 抽芯距很大，用其它方法很难满足抽芯要求时，采用液压抽芯较为理想 。 （ 2） 按模具结构分 ： （ a） 斜导柱分型与抽芯机构 ； （ b） 斜滑块分型与抽芯机构 ； （ c） 其他侧抽芯机构 。 3.7.2 侧抽芯机构 根据本设计的要求 侧抽芯机构 的结构 如图 3.4 与图 3.5 所示 ： nts 第 24 页 共 35 页 图 3.4 侧抽芯机构侧视图 图 3.5 滑块的三维视图 3.7.3 斜导柱的设计 斜导柱是斜导柱侧抽芯机构的重要零件。设计斜导柱主要包括斜导柱的结构形式和安装形式、斜导柱的工作直径、抽拔角的选择、斜导柱的长度的确定以及斜导柱的加工精度、选用材 质及其热处理等等。 （ 1） 斜导柱倾斜角 倾斜角的大小关系到斜导柱的弯曲力和实际达到的抽拔力，也关系到斜导柱有效工作长度、抽芯距和开模行程。计算公式为 ： HS /tan 式中 ： 为 斜导柱的抽拔角 S 为 抽芯距 H 为 斜导柱完成抽芯距所需的开模具行程 。 计算： 76.14 ， 取 15 nts 第 25 页 共 35 页 （ 2）斜导柱总长度 斜导柱的总长度取决于抽芯距、斜导柱直径和倾斜角。 圆柱形斜导柱总长度的计算式 ： mmShDL )105(s in/c o s/t a n2/ 抽 式中 ： L 为 斜导柱长度 D 为 斜导柱工作部分直径 抽S为 -抽芯距 为 斜导柱抽拔角 计算 ： 03.76L ，取 018.003.76 L 。 斜导柱结构如图 3.6 所示。 图 3.6 斜导柱 3.8 塑料注射模具的温度调节系统设计 3.8.1 塑料注射模具的温度调节系统的重要性 模具温度是否合理直接关系到成型塑件的尺寸精度、表观及内在质量，以及塑件的生产效率，因此是模具设计中的一项重要工作。 塑料品种不同则对于模具的温度要求也不同。总要求是，使模具温度达到适宜制品成型的工艺条件要求，能通过控温系统的调节，使模腔各个部位上的温度基本相同；在较长时间内，即在生产过程中的每个成型周期中，模具温度应均衡一致。 塑料注射成型是将熔融状态的塑料向模腔高压注射，其后这些容料在模腔nts 第 26 页 共 35 页 中冷却到塑料变形温度以下固化成型。在塑料固化成型过程中，由熔融状态冷却到固化状态是由容料变形温度和模具的温度差来实现的，而且一般来说，模具温度应在塑料热变形温度以下才能达到迅速固化成型的目的。但是模具的温度既不能过高也不能过低。模具温度过高会造成溢料，脱模困难，并使模具固化时间延长，延长注射成型周期，降低生产效率；模温过低则会影响注射熔料的流动性，使塑料应力增大，并可能出现熔接痕及缺料等制品缺陷，影响塑件质量。模具温度不均匀会使塑件变形， 以及收缩率偏差等诸多问题影响塑件的质量。为此，控制模具温度是塑件注射成型中的重要环节 11。 3.8.2 塑料注射模具的冷却系统的设计 根据塑料制品形状及其所需的冷 却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式以及 隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。其基本形式有六种， 由于过滤网为薄壁零件，且零件体积不是很大，所以热传递的热量也不是很大， 这里选用的是简单流道式。 冷却通道的设计原则 有以下十点： （ 1） 冷却通道离凹模壁不宜太远或太近，以免影响冷却效果和模具强度。 （ 2） 冷却通道尽 量大。 （ 3） 冷却通道内没有产生回流的部位，畅通无阻。 （ 4） 冷却通道不过镶块接缝处，以防止漏水。 （ 5） 冷却通道避免接近塑件的熔接部位，一免使塑件产生熔接痕。 （ 6） 浇口附近加强冷却，因为浇口附近温度最高。 （ 7） 与塑件厚度相适应。 （ 8） 进出口冷却水温差不大。 （ 9） 凹模和凸模分别冷却，保证冷却的平衡。 （ 10） 水管与水嘴连接处密封。 冷却系统与简单流道式冷却回路如图 3.6 与图 3.7。 nts 第 27 页 共 35 页 图 3.6 冷却系统 图 3.7 简单流道式冷却回路 3.9 模具结构设计 模具结构设计采用计算 机 CAD 系统进行 具体设计。如 AutoCAD、 UG、Pro/Engineer、 Solid Works 以及 Solid Edge 等 CAD 软件。设计采用自上而下、上下结合的设计方法。首先根据模具结构方案进行各主要零件的二维设计，然后利用三维设计软件 Pro/E 进行装配设计，在装配设计过程中发现的干涉碰撞等结构问题再进行修改，最后完善零件的设计 12。 nts 第 28 页 共 35 页 4 计算机辅助设计 与三维设计 4.1 计算机辅助设计 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 ， 简称 CAD。在工程和产品设计中， 计算机可以帮助设计人员担负计算 、 信息存 储和制图等项工 作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较， 以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、 文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索 13。 设计人员通 常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成， 由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及
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