横排地漏封水筒注塑模设计

湖 南 工 学 院机械工程系模具专业2006届毕业设计说明书 设计课题 横排地漏封水筒注塑模 模具 专业 03 级 01 班 姓名 刘少武 指导老师 张蓉 职称副教授 2006 年 02 月 20 日湖南工学院(筹)毕业设计计 算 内 容说明目 录引言1设计指导书2设计说明书4一、塑件的分析4二、分型面的设计8三、型腔数目确定9四、注射机的初步选定11五、浇注系统设计12六、成型零件设计17七、导向机构设计21八、脱模机构设计23九、模温调节与冷却系统的设计设计26十、模体的设计31十一、注射模与注射机的关系32十二、参考资料36设计小结37引 言本说明书为我机械系2006届模具专业毕业生毕业设计说明书，意在对我专业的学生在大学期间所学专业知识的综合考察、评估。要在有限的时间内单独完成设计。也是在走上工作岗位前的一次考察。本设计说明书是本人完全根据塑料模具技术手册的要求形式及相关的工艺编写的。说明书的内容包括：毕业设计要求，设计课题，设计过程，设计体会及参考文献等。编写说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计的方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺，型腔及型芯的计算，塑料脱模机构的设计，调温系统的设计等。在编写设计说明书前，得到张蓉老师的悉心指导；在编写过程中，又得到同学的热情帮助和指点，在此谨以致意。由于本人水平实在有限，编写过程中错误难免会有的，且漏洞百出，敬请老师批评指正，以免在以后的工作中减少类似的错误，在此先谢谢了！ 设计者：刘少武 2006年2月20日设计指导书1.设计前应明确的事项（1）明确制品的几何形状及使用要求。对于形状复杂的制品，有时除看懂其图样外，还需参考产品模型或样品，考虑塑料的种类及制品的成型收缩率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允许变形范围等范围，即充分了解制品的使用要求，因为这不仅是模具设计的主要依据，而且还是减少模具设计者与产品设计者已意见分歧的手段。（2）估算制品的体积和重量及确定成型总体方案。计算制品重量的目的在于选择设备和确定成型总体方案。成型总体方案包括确定模具的机构形式，型腔数目，制品成型的自动化程度，采用流道的形式（冷流道或热流道），制品的侧向型孔是同时成型还是后序加工，侧凹的脱模方式等。（3）明确注射成型机的型号和规则。只有确定采用什么型号和规则的注射成型机，在模具设计时才能对模具上与注射机有关的结构和尺寸的数据进行校核。（4）检查制品的工艺性。对制品进行成型前的工艺性检查，以确认制品的各个细小部分是否均符合注射成型的工艺性条件。2.基本程序模具及其操作必须满足各种要求，其模具设计的最佳方法是综合考虑，系统制定设计方案，模具设计流程图表示了各条件间的相互关系，以及必须满足主功能的边界条件和附加条件的关系。3.注射模设计审核要点(1)基本结构审核1)模具的结构和基本参数是否与注射机规格匹配。2)模具是否具有合模道向机构，机构设计是否合理。3)分型面选择是否合理，有无产生飞边的可能，制品能否滞留在设有推出脱模机构的动模（或定模）一侧。4)模腔的布置与浇注系统设计是否合理。浇口是否与塑料原料相适应，浇口位置是否恰当，浇口与流道的几何形状及尺寸是否合适，流动比数值是否合理。5)成型零部件结构设计是否合理。6)推出脱模机构与侧向分型或抽芯机构是否合理、安全和可靠。它们之间或它们与其它模具零部件之间有无干涉或碰撞的可能，脱模板（推板）是否会与凸模咬合。7)是否需要排气结构，如果需要，其设置情况是否合理。8)是否需要温度调节系统，如果需要，其热源和冷却方式是否合理。温控元件随是否足够，精度等级如何，寿命长短如何，加热和冷却介质的循环回路是否合理。9)支承零部件结构设计是否合理。10)外形尺寸能否保证安装，紧固方式选择是否合理可靠，安装用的螺栓孔是否与注射动、定模固定板上的螺孔位置一致，压板槽附近的固定板上是否有紧固用的螺孔。(2)设计图样审核要点1)装配图。零部件的装配关系是否明确，配合代号标注得是否恰当合理，零件标注是否齐全，与明细表中的序号是否对应，有关的必要说明是否具有明确的标记，整个模具的标准化程度如何。2)零件图。零件号、名称、加工数量是否有确切的标注，尺寸公差和形位公差标注是否合理齐合。成型零件容易磨损是部位是否预留了修磨量。哪些零件具有超高精度要求，这种要求是否合理。各个零件的材料选择是否恰当，热处理要求和表面粗糙度要求是否合理。3)制图方法。 制图方法是否正确，是否合乎有关规范标准（包括工厂企业的规范标准）。图面表达的几何图形与技术内容是否容易理解。(3)模具设计质量审核要点1)设计模具时，是否正确地考虑了塑料原材料的工艺特性、成型性能，以及注射机类型可对成型质量产生的影响。对成型过程中可能产生的缺陷是否在模具设计时采取了相应的预防措施。2)是否考虑了制品对模具导向精度的要求，导向结果设计得是否合理。3)成型零部件的工作尺寸计算是否合理，能否保证制品的精度，其本身是否具有足够的强度和刚度。4)支撑部件能否保证模具具有足够的整体强度和刚度。5)设计模具时是否考虑了试模和修模要求。(4)装拆及搬运条件审核要点有无便于装拆时用的橇槽、装拆孔和牵引螺钉，对其是否作出了标记。有无供搬运用的吊环或起重螺栓孔，对其是否也作出了标记。设计说明书一.塑件分析 横排地漏封水筒的塑件图塑件的材料为聚乙烯（英文为polyethykene，编写代号为PE）,为热塑性材料分子式为（CH2- CH2）n，采用注射成型。1.1聚乙烯的使用性能和用途耐腐蚀性、电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，可以氧化、辐照改性，可用玻璃增强。高密度聚乙烯熔点、刚性、硬度、和强度较高，吸水性小，有突出的电气性能和良好的耐辐射性。低密度聚乙烯柔软性、伸长率、冲击强度和透明性好。超高分子量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨，用冷压烧结而成型。 HDPE适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件；LDPE适于制作薄膜等；超高分子量聚乙烯适于制作减摩、耐摩及传动零件。1.2聚乙烯的加工特性1.结晶料吸湿性小。2.流动性极好，溢边值0.02mm左右，流动性对压力变化敏感。3.可能发生熔融破裂，与有机溶剂接触发生开裂。4.加热时间过长则发生分解、烧焦。5.冷却速度满，因此必须充分冷却，宜设冷料穴，模具应有冷却系统。6.收缩率范围大，收缩值大，取向明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩影响大，应控制模温，保持冷却均匀、稳定。 7.宜高压低温注射，料温均匀，填充速度应快，保压充分。 8.不宜用直接进料口，易增大内应力，或产生收缩不匀，取向不明显，变形增大，应注意选择进料口位置与数量，防止产生缩孔，翘曲变形。 9.质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模。表1 聚乙烯的物理、热性能塑料性能单位聚乙烯高密度底密度123456物理性能1密度g/cm0.9410.9650.0910.09252比体积cm/g1.031.061.087.103吸水率 24h长时期%0.010.014折射率%(或nD)1.541.515透光率或透明度%不透明半透明6摩擦系数0.0237玻璃化温度-120至-125-120至-1258熔点1051371051259熔融指数（MFI）g/10min100负荷21N喷嘴2.090.370.317.610维卡针入度12112711马丁耐热12热变形温度(45N/cm)(18045N/cm)608248384913线膨胀系数10/1113161814计算收缩率%1.53.01.55.015比热容J/(kg.k)2310231016热导率W/（ m.k）0.4900.33517燃烧性cm/min很慢很慢表 2 聚乙烯的化学性能塑料性能聚乙烯高密度低密度12356化学性能1日光及气候影响在大气中会紫外线破坏，若加入2.0%2.5%碳黑，及稳定剂，能改善抗大气、老化性能2耐酸性及对盐溶液的稳定性不耐酸性能3耐碱性耐碱类化合物4耐油性对动植物油、矿物油溶胀，随温度提高5耐有机溶剂性脂肪烃、芳香烃、酮类、醇类、酯类增塑剂等有机溶剂会加速聚乙烯应力肝裂表3 聚乙烯的成形条件塑料名称缩写注射成型机类型密度（g/cm）计算收缩率喷嘴温度（）聚乙烯（低压）PE柱射式0.940.961.5-3.6成形 注射时间时间 高压时间（s） 冷却时间总周期料筒 后段温度 中段（ 前段后 方法处温度（）理 时间（s）预 温度热（）时间（s）模具温度（）注射压力（MPa）螺杆转速（r/min）15600315604013014016017020070801-2607060-700适用注射机类型螺杆、注射均可说明高压聚乙烯成形条件除模温3555外，其它均与低压聚乙烯相似。根据零件图可计算出塑件的体积、质量、及制品的正面投影面积：解 ：塑件的体积：V1 = 26 x 15 - 24 x 15 = 4710 V2 = /3 x 18 (26+26 x 44 + 44) -/3 x 18 (24+24 x 42 + 42) = 7686.72 V3 = 51x x 2 - 42x x 2 = 5256.36 V4 = 51x x 2 - 49 x x 2 = 1256V总 = v1 + v2 + v3 + v4 19(cm) 取聚乙烯密度为0.96g/cm ，得 m塑 19（g） 塑件的正投影面积： S1 = 52 x 15 = 780 S2 = (52 + 88) x 18/2 = 1260S3 = 102 x 4 = 408S总 = s1 + s2 + s3 = 2448mm二：分型面的设计2.1分型面的形式 注射模具有的有一个分型面，也有所个分型面，分型面的形状应尽可能简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。分型面的形状设计如图2-1所示图2-1 分型面的形状2.2分型面的选择原则 选择分型面即是决定行腔空间在模内应占有的位置。 选择分型面时应遵循如下原则： 1.符合塑件脱模 为使塑件从模具没取出，分型面位置应设在素件断面尺寸最大的部位。这是一条最根本的原则。 2.分型面的数目及形状 通常只采用一个与注射机开模运动方向相垂直 的分型面，特殊情况下才采用一个以上的分型面或其它形状的分型面。确定分型面形状时应以模具制造及脱模方便为原则。如具有弯曲形状的牙刷柄，其模具的分型面应以塑件的弯曲中心面选作分型面为好。 3.型腔方位的确定 在确定行腔（塑件）在模具内的方位时，分型面的选择应尽量防止形成侧孔或侧凹，以避免采用较复杂的模具结构。4.确保塑件质量 分型面不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响外观质量，将塑件要求同轴度的部分全部放到分型面的同一侧，以确定塑件是同轴度，要考虑减小脱模斜度造成塑件大，小端的尺寸差异要求等。5.有利于塑件的脱模 由于模具脱模机构通常设在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。这对于自动化生产所用的模具，尤其显得重要。 6.考虑侧向轴拔距 一般机械式分型抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合方向上，而将短抽拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。7.锁紧模具的要求 侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积较小的方向作为侧向分型面。8.有利于排气 当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设计在塑料熔体的流动末端，以利于排气。 9.模具零件易于加工 选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工的困难。三.型腔数目的确定为了使模具与注射机的生产能力想匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。常用的方法有四种： 1）、根据经济性确定型腔数目。根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。 设型腔数目为n，制品总件数为N，每个型腔所需的模具费用为C1，与型腔无关的模具费用为C0，每小时注射成型的加工费用为y（元/h），成型周期为t（min），则：模具费用为 Xm=nC1+C0（元）注塑成型费用为 Xs=N（yt/60n）（元）总的成型加工费用为 X=Xm+Xs，即：X=N（yt/60n）+ nC1+C0为使总的成型加工费用最小，即令dx/dn=0，则有N（yt/60n）（-1/n）+C1=0，所以 n=（2）.根据注射机的额定锁模力确定型腔数目。当成型大型平板制件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力为F（N），型腔内塑料熔体的平均压力为Pm（MPa），单个制品在分型面上的投影面积为A1（mm），浇注系统在分型面上的投影面积A2（mm），则：（n A1 + A2）PmF nF-PmA2/PmA1（3）.根据注射机的最大注射量确定型腔数目。设注射机的最大注射量为G（g），单个制品的质量为W1（g），浇注系统的质量为W2（g），则型腔数目n为： n（0.8G- W2）/ W1（4）.根据制品精度确定型腔数目。根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%。设模具中的型腔数目为n，制品的基本尺寸为L（mm），塑件的尺寸公差为，单型腔模具注塑生产时可能产生的尺寸误差为%，则有塑件尺寸精度的表达式为： L+（N-1）L4%简化后可得型腔数目为： n2500/L -24对于高精度制件，由于多型腔难以使各型腔的成型条件均匀一致，一般型腔数不超过4个。现根据初步的设计方案，选用（3）来确定型腔数目： 注射机额定注射量mg 每次注射量不超过最大注射量的80%，n=（0.8mg-mj）/mz式中 n 型腔数 mj 浇注系统质量（g） mz 塑件重量（g） mg 注射机额定注射量（g）浇注系统体积Vj，根据浇注系统初步设计方案进行计算。 V1 = 54/3 x (2+ 2 x 6 + 6) x 2808 V2 = 1 x x 40 = 125.6 V3 =/3 x 7.4 x 12 = 1115.308 Vj = V1 + V2 + V3 n = (0.8 x 160 - 4)/19 6 综上所述，根据以上四种方法，在此设计中可以采用一模二腔。四. 注射机的初步选定 经塑件分析和型腔数目的确定，初步采用的注射机型号为SZ160/100。 注射机SZ160/1000的一些技术规范如下： 项目 SZ160/100 结构形式 卧 理论注射容量（cm） 160 螺杆直径（mm） 40 注射压力（MPa） 150 注射速率（g/s） 105 塑化能力（Kg/h） 45 螺杆转速（r/min） 0 200 锁模力（KN） 1000 拉杆内间距（mm） 345 x 345 移模行程（mm） 325 最大模具高度（mm） 300 最小模具高度（mm） 200 锁模形式 双曲轴 模具定位孔直径（mm） 125 喷嘴球半径（mm） SR12 喷嘴口半径（mm） 3 生产厂家 成都塑料机械厂五.浇注系统的设计浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到模具型强内，并在填充及凝固过程中将注射压力传送到塑件各部位，而得到要求的各塑件。浇注系统一般由浇口、浇道、进料口、冷料穴四部分组成。浇注系统是指模具中注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，或在此通道内冷凝的固体塑料。浇注系统分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两大类。 普通流道浇注系统包括进料口、冷料穴、浇道和浇口。5.1浇注系统设计原则 浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它对注射成形周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，设计时须遵循如下原则： 1.结合型腔布局考虑，应注意以下三点： 1）尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道。 2）型腔布置和浇口开设部位对求对称，防止模具承受便载而产生溢料现象。 3）型腔排列要尽可能紧凑，以减小模具外行尺寸。2.热量及压力损失要小 为此浇注系统流程应尽量短，断尺寸尽可能大，尽量减少弯折，表面粗糙度要低。3.确保均衡进料 尽可能使塑料熔体在同一时间进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置。4.塑料耗量要少 在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。5.消除冷料 浇注系统应能捕集温度较低的“冷料”，防止其进入型腔，影响塑件质量。6.排气良好 浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔的气体能顺利排出。7.防止塑件出现缺陷 避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。8.塑件外观质量 根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹。无损塑件的美观和使用9.生产效率 尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成行周期短，效率高。 10.塑料熔体流动特性 大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，应予以充分利用.5.2主流道的设计5.2.1主流道设计要点： 1.主流道圆锥角a = 2 6，对流动性差的塑料可取3 6，内壁粗糙为Ra0.63um。 2.主流道大端圆角，半径r =13mm，以减少料流转向过渡时的阻力。 3.在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。4.对于小型模具可将主流道浇口套与定位圈设计成整体式，但在大数情况下是将主流道与定模座采用H 7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。5.主流道的浇口套一般选用T8、T10制造，热处理强度为52 56HRC。主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处。它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥行，便于塑料熔体按序顺利地向前流动。开模时主流道凝料又能顺利地被拔出。主流道的尺寸直接影响到塑件熔体的流动速度和冲模时间，甚至塑件的内在质量。热塑性塑料的主流道，一般由浇口套构成。主流道始端直径D = d +（0.5 1）mm，球面凹坑半径Ri = R1 + （ 0.5 1）mm，半锥角a = 1 2，尽可能缩短长度L（小于6mm为佳）。浇口套形式如图51所示。主流道内壁粗糙在Ra0.8以下，抛光应沿轴向方向进行。若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面后。5.2.2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凤的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将驻留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直径，长度约为主流道大端直径。冷了穴的形式有以下三种：与推杆匹配的冷料穴、与拉料杆匹配的冷料穴、无拉料杆的冷料穴。在次设计中我选用与拉料杆匹配的冷料穴为冷料穴如图51 。5.2.3分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，多型腔模具一定设置分流道。（1）分流到在截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。要减少分流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的截面积小，以减少热损失。因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流动的效率。在上述的截面形状中圆形的流动的效率最高（即表面最小）。分流道的理想状态，应是其中心与浇口中心一致，圆形截面流道可以实现这一点。综上所术，浇注系统中把分流道截面形状设计成圆形截面流道。（2）分流答的截面尺寸 分流道截面尺寸应根据塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状所采用塑料的工艺性能。注射速率以及分流道的长度等因素来确定。对于壁厚小3mm ，质量在200g以下的塑件，可用下述经验公式确定分流道的直径。 D = 0.2654W1/2 L1/4 式中 D分流道的直径， W塑件的质量（g）， L分流道的长度（mm）。综上所述，查常用塑料分流道直径表3-5，取D为2mm。 L = D/0.2654W = 20mm（3）分流道的布置 分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种。而根据需要，设计中采用平衡式布置。（4）分流道的设计要点：1）分流道对熔体的阻力要小；应在首先保证足够注射压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值，尤其对小于小型塑件更为重要，分流答转折应从圆弧过渡。2）各型腔均衡进料，为此当塑件形状大小相同时，各分流道的截面积和长度都要对应相等，各支分流道长度也应一致，并尽量取短。平衡式布置的分流道能满足这点。当 一模同时成形几个不同形状及大小或不同重量的塑件时，各分流道的截面积及长度应与塑件相适应，大多通过平衡计算确定。3）表面粗糙度要求达到Ra0.8为佳。 4）分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料穴。5）分流道位置可单独开设在定模板或定模板上，也可同时开在动、定模板上，合模后形成分流道截面形状，这主要取决于模具结构、塑料特性及塑件脱出方法，通常分流道多开设在模具的一边，以有利于开模时将流道凝料脱出。6）分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及填充。5.2.4 分流道与浇口的连接： 分流道有浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及填充，圆弧的半径一般取0.5 2mm。在此设计中取圆弧半径为0.5mm。5.3浇口的设计浇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。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。浇口的主要作用是：型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；易于切除浇口凝料；对于多型腔模具，用一平衡进料，多浇口单型腔模具，用以控制熔接缝的位置。浇口截面形状有矩形和圆形两种。浇口约为0.5 2mm左右。表面粗糙度Ra不低于0.4um。5.3.1浇口的位置浇口的开设的维护子对塑件的质量影响很大，在决定浇口的位置时，应遵循以下原则：1.浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置。2.浇口应设置在塑件较厚的部位，使熔体的厚断面流入薄断面，以利于补料。3.浇口应设置在有利于排除型腔中的气体的部位。4.浇口应设置在能避免塑件表面产生熔合纹的部位。5.对于带有细长型芯的模具，浇口位置的设置应使进料沿型芯轴向均匀进行，以免型心被熔体冲击而变形。6.浇口的设置应避免引起熔体的断裂。7.浇口的设置应不影响塑件的外观。8.浇口不要设置在塑件使用中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。5.4.1浇口的形式根据浇口的特征，浇口可以分为两大类：非限制性浇口和限制性浇口。限制性浇口形式常有以下10种：点浇口、潜伏浇口、侧浇口、重叠浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口和爪形浇口、护耳浇口等。根据经验及上述浇口形式，此设计中选用侧浇口形式进行浇注。5.4.2侧浇口的一些特点：侧浇口又称边缘浇口，一般开设在分型面上，从型腔外侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而称之为标准浇口。侧浇口的特点是浇口截面形状简单，加工方便；能对浇口尺寸进行精密加工；浇口位置选择比较灵活，以便于改善充模状况；不必从注射机上卸模就能进行修正；去除浇口方便，痕迹小。综上所述及经验，浇注系统采用平衡式浇注系统。平衡式浇注系统的优点：分流道与浇口的长度、形状、断面尺寸都对应相等，可以保证在相同的温度和压力下，使所有的型腔在同一时刻被同时充满。综上所述，平衡式浇注系统如图5-1 。图5-1 浇注系统的结构组成 1定位圈 2主流道 3衬套 4型腔 5浇口 6冷料井 7脱模板 8分流道 9定模座六.成型零件设计成型零件系指构成模具型腔的零件,通常有凹模型芯各种成型杆和成型环.成型零件应具备的性能,由于成行零件直接与高温高压的塑料熔体接触,它必须具有如下一些性能:1.具有足够的强度、刚度,以承受塑料熔体的高压.2.具有足够的硬度和耐磨性,一承受料流的摩擦和磨损.通常进行热处理,使其硬度达HRC40以上.3.对于成形会产生腐蚀性气体的塑料(如PVC、POM、PF等),还应选择耐腐蚀的合金钢或进行铬处理。4.材料的抛光性能好，表面应该光滑美观，表面粗糙度要求应在Ra0.4以下，成形光学用制品的模具，型腔表面应达到镜面。5.切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好。6.熔焊性能要好以便于处理修理。7.成形部位须有足够的尺寸精度，通常孔类零件精度为H8 H10，轴类零件精度为h7h10。6.1凸模结构的设计凸模的作用是将压机的压力传递到塑件上，并压制塑件的内表面及端面。凸模由两部分组成：上端与加料室的配合环部分配合，防止熔料溢出并有导向作用，有时下端成形部分并设有脱模斜度。凸模结构有整体及组合式等形式。当塑件形状较简单、凸模高度不大，便于加工及热处理变形较小的情况下，则凸模开胃整体结构，反之采用组合式结构。据以上所述，其实际需要，设计的凸模结构形式为组合式，如图。图6-1 凸模结构6.2凹模结构的设计凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。根据需要有以下几种结构形式：整体式凹模、组合式凹模。组合式凹模包括整体嵌入式凹模、拼块组合式凹模、局部镶嵌式凹模。为了达到成形塑件外表面的凹状零件的要求，综上所述，凹模结构设计成整体式凹模如图6-2：图6-2 凹模结构整体嵌入式凹模结构：对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板中。这种结构的凹模习惯抓哏、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，一H 7/m6过渡配合嵌入定模板中，然后用定模座板将其固定。6.3成型零件工作尺寸部分尺寸计算：查表2-37 塑件的各尺寸偏差各为由塑件图6-3知，材料为聚乙烯（PE）的收缩率S为1.5 3.0，取S = 0.023，磨损系数x = 0.75，z = /3，故型腔、型芯的计算步骤如下。（一） 型腔的计算： DM1 =D1（1 + S）- x+z/3 0 =102（1 + 0.023）- 0.75 x 2.0+2.0/3 0 = 102.85+0.67 0 DM2 = D2（1 + S）- x+z/3 0 =52（1 + 0.023）- 0.75 x 1.4+1.4/3 0 = 52.150.047 0HM1 = H1（1 + S）- x+z/3 0 = 4（1 + 0.023）- 0.75 X 0.56+0.56/3 0 = 3.67+0.19 0JJ HM2 = H2（1 + S）- x+z/3 0= 18（1 + 0.023）- 0.75 x 0.3+0.03/3 0 = 18.19+0.1 0HM3 = H3（1 + S）- x+z/3 0 = 37（1 + 0.023）- 0.75 x 1+1/= 37.10+0.33 0（二）.型芯的尺寸： dm1 = d1（1 + S）+ x0 -z/3 = 98（1 + 0.023）+ 0.75 x 1.8 0 -1.8/3 = 100.60 0 -0.6 dm2 = d2（1 + S）+ x0 -z/3= 48（1 + 0.023）+ 0.75 x 1.2 0 -1.2/3 = 50 0 -0.4 hm1 =h1（1 + S）+ x 0 -z/3 =2（1 + 0.023）+ 0.75 x0.42 0 -0.42/3 = 2.36 0 -0.14 hm2 =h2（1 + S）+ x0 -z/3 =20（1 + 0.023）+ 0.75 x0.82 0 -0.82/3 = 20.08 0 -0.27 hm3 = h3（1 + S）+ x0 -z/3 =35（1 + 0.023）+ 0.75 x1 0 -1/3 = 36.56 0 -0.33七.导向机构设计注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间开合模导向和脱模机构的运动反复系。导柱导向通常由导柱与导套（或孔）的间隙配合组成，并呈滑动运动的导向机构，主要零件有导柱和导套。7.1导向机构的功用任何一副模具在定、动模之间都设置有导向机构。其功用是：1.定位作用 合模时维持动、定模之间的一定方位，合模后保持模腔的正确形状。2.导向作用 合模时引导动模按序着呢过去闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧向力。3.承载作用 采用推件板脱模或三板式模具结构，导柱有承受推件板和定模型腔板的重载荷作用。4.保持运动平稳作用 对于大、中型模具的脱模机构，有保持机构运动灵活平稳的作用。7.2设计导柱和导套时应注意以下几点：1、导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。2、导柱的长度应比型芯（凸模）端面的高度高出68mm，以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。 3、导柱和导套应有足够的耐磨读和强度，常采用20低碳钢经渗碳0.50.8mm，淬火4855HRC，也可采用T8A碳素工具钢 ，经淬火处理。导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4，固定部分为Ra为0.8，导套内外圆柱面表面粗糙度取为Ra为0.8为妥。 4、为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角。一般倒脚半径为1 2mm。 5、导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。 6、一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。 7、除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。8、导柱的直径应根据模具大小而定，可参考标准模架数据选取。7.3导柱的设计导柱的作用：与安装在另一半模具上的导套（或孔）相配合，用以保证动模与定模的相对位置，保证模具开合模运动导向精度的圆柱形零件。导柱设计如图7-1。 图7-1 导柱结构 图7-2 导套结构导套的作用：与安装在另一半模具上的导柱相配合，用以保证动模与定模的相对位置，保证模具开合模运动导向精度的圆套形零件。导套设计如图7-2。7.4导柱与导套的装配导柱、导套分别安装在动模板上，作为模具合模用的导向装置。因此动、定模板的导柱、导套孔的加工很重要，其相对位置误差应在0.01mm以内。除了用坐标镗床可以分别在动、定模上镗孔以外，比较普遍采用的方法是将动、定模板合在一起（用工艺销钉定位），在立钻、铣床或镗床上进行钻孔。导柱、导套的装配很重要，它直接影响模具的后续加工及模具精度。其装配要点如下：1.对导柱、导套进行选配。2.导柱、导套压入时，应校正垂直度，随时注意防止偏斜。导套可以采用导向心棒法进行压入。导柱压入时，可借助定模板上的导套作导向。3.导套压入时，应严格控制导套及导套孔的过盈量，以防止导套孔缩小。4.导柱压入时，一定要试一下启模和合模时是否灵活，以保证达到起模、合模时导套导柱间滑动灵活。7.5导柱与导套的加工工艺过程7.5.1导柱的机械加工工艺过程如下：下料 车端面钻中心孔 车外圆 检验 热处理 中心孔研 磨外圆 研磨 检验7.5.2导套的机械加工工艺过程如下：下料车外圆及内孔车外圆倒角检验热处理磨内外圆研磨内孔检验八.脱模机构设计注射成型没一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构或脱模装置。8.1设计原则及分类8.1.1设计原则脱模机构设计一般遵循下述原则：1.塑件滞留与动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。2.防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模将的粘附力的大小及其所在部位，有针对性地选择合适的脱模装置，使推卸重心与脱模阻力中心相重合。由于塑料收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也应尽可能大一些，以离塑件变形或损坏。3.力求良好的塑件外观，在选择顶出位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。在采用推杆脱模时，尤其要注意这个问题。4.结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且具有足够的强度和刚度。5.合模装置要正确复位。8.2脱模机构分类脱模机构分类有多种方法，但主要以脱模装置结构特征分类较实用和直观。1.简单脱模机构 又叫简单顶出机构或一次顶出机构，它包括常见的推杆、推管和推板脱机构。2.二级脱模机构 一些形状特殊塑件，如采用一次脱模，易使其变形损坏或不能自动卸下，须对塑件进行第二次推顶的脱模装置。3.双脱模机构 动模、定模两边都设置有简单脱模机构的装置。4.顺序脱模机构 对于成形形状复杂塑件的模具。一般要有多个分型面，须按顺序分型才能使塑件顺利脱出的机构。5.螺纹塑件脱模装置 系指模内自动旋转卸模螺纹型芯或型环脱离塑件的机构。从塑件形状，对以上脱模机构的形式逐一考虑，因而此设计当中选用的脱模机构为简单脱模机构中的推板脱模机构脱模。8.3脱模力的计算壳体形塑件脱模力通常按薄壁与厚壁两种类型考虑。薄壁壳体形塑件系指塑件壁厚与其内孔直径之比小于1/20，即t/D1/20的塑件。材料（PE）的壁厚t为2mm，最小内孔直径为48mm，2/48 = 1/241/20。即塑件的脱模力可按公式Q = 2EtLcos（f-tg）/（1 u）k1 + 10B（N）计算。式中： Q脱模力（N）； E塑料的拉伸模量（Mpa）； 塑料成形的平均收缩率（%）； t塑件的壁厚（mm），t = 2mm； L被包型芯的长度（mm），L = 37mm； U塑料的泊松比； 脱模斜度（）， = 0； f塑料与钢材之间的摩擦系数； B塑件在与开模方向垂直的平面上投影面积（cm），当塑件底部上有通孔时，10B项视为零； k1有f和决定的无因次数，可由下式计算，k1= 1 + fsincos查表3-29 常用塑料的某些性能，取得E为0.89x10Mpa，为2.0%，u为0.47，f为0.23。计算k1为1，因塑件为圆环形，底部为通孔，所以10B项可视为零。 即Q = 2x0.89x10x0.02x2x37x1x（0.23-0）/（1-0.47）x1 = 3590N8.4推板脱模机构推出板又称顶出板，对于薄壁壳体系的塑件以及不允许在塑件表面留有顶出痕迹的塑件很适用。推板脱模的特点是顶出力大并且均匀，运动平稳，塑件不宜变形，表面无顶出痕迹，结构简单那，勿需设置复位装置。8.4.1推板脱模机构设计注意事项1.为减少推出时的运动摩擦力，防止推板偏心而溢料，推板应该与型芯是锥面配合或间隙配合（H7/H6）。推板内孔应比型芯成形部分要大0.2 0.25mm。2.推板与型芯的配合间隙以塑料不溢料为准。当推板脱出无通孔的大型深腔壳体类塑件时，要求型芯有一合理的脱模斜度。比如型芯脱模斜度过小应在型芯上增设一个进气装置。防止型芯与塑件之间产生真空。3.在动模座板与顶出板之间应该加设顶出限位钉，使推杆复位后，顶出板与动模座板之间有2-5mm空隙，以保护模具的推板及型腔、型芯。4.当型芯细长，塑件可为通孔时，则型芯前端应有定模板支承，以防止偏心和位移九.模温调节与冷却系统的设计塑料注射模温度调节能力的好坏，直接影响到塑件的质量，而且也决定着生产效率的高低，塑件在型腔内的冷却力求做到均匀、快速，以减少塑件的内应力，使塑件的生产做到优质高效率。9.1 温度调节系统的作用温