模具毕业设计39松花江P-L型面包车组合仪表罩单型腔注塑模设计.doc
模具毕业设计39松花江P-L型面包车组合仪表罩单型腔注塑模设计
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模具毕业设计39松花江P-L型面包车组合仪表罩单型腔注塑模设计,机械毕业设计论文
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毕业设计（论文） 题 目 松花江 P-L 型 面包车 组合仪表罩 单型腔注塑模设计 院（系） 机械工程学院 专业班级 机械 班 学生姓名 指导教师 成 绩 6 月 10 日 nts I 摘 要 塑料工业的飞速发展，对注塑模具的设计与生产提出了质量好、制造精度高、研发周期短等越来越高的要求，能否适应这种需求已成为模具生产企业发展的关键因素。 CAD/CAE/CAM技术的应用对我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。 本文介绍了塑件松花江 P-L型组合仪表 罩的成型工艺，及模具成型结构对塑件质量的影响，总装结构的设计、 模具成型部分、顶出系统和浇注系统的设计。通过对模具结构方案、模具工作过程以及加工注意事项的详细分析与论述，力图让读者了解注射模的设计程序。通过思考，采用延迟开模侧抽 及组合传动器方式， 合理解决了动、定模上都有侧向抽芯 及整体式传动器致使开摸行程过大的 问题。 关键词： CAD/CAE/CAM 注射模 侧抽芯机构 延迟开模 nts II Abstract Some higher demands such as high quality, high precision, short time of R&D and so on were put forward since the rapid development of plasticin dustry, whether they can adapt to these requirements has becoming an important factor for the development of molding producer. The application of CAD/CAE/CAM greatly promote the development of molding industry in our count Introduce plastic molding technique of the Songhua River P-L type shapingcraft in this paper ,and give mould shaping structural influence on moulding a quality, assembly design , mould shaping part , carry system of producing and pour the systematic design of structure. Through to particularly analyzing and discussing the molds plans and structures, working process and processing notices, try hard to let reader understand that inject designing program of the mold. Through thinking deeply, of working principle adopt delay make mould side release and make hammer mechanism actuator way up, reasonably solve , move , make mould have side direction smoke core and integral hammer mechanism actuator cause , turn on , touch journey too big problem rationally. Key Words: CAD/CAE/CAM Core-pulling structure Injection mold Retards the mold nts III 目 录 摘 要 Abstract 第 1 章 绪论 1 1.1 选题的依据和意义 1 1.2 本课 题在国内外的研究现状 2 1.2.1 国内现状 2 1.2.2 国外现状 4 1.2.3 存在问题和主要差距 5 1.3 本课题的发展展望 6 第 2 章 方案分析 与 论证 8 2.1 设计任务 8 2.2 塑件分析 8 2.3 设备的选择 9 2.4 设计依据 12 2.5 拟定模具结构方案 13 2.6 方案 论证 14 第 3 章 模具总体结构设计 16 3.1 浇注系统 设计 16 3.1.1 浇注系统的总体构成 16 3.1.2 主流道设计 16 3.1.3 分流道设计 18 3.1.4 浇口设计 19 3.1.5 冷料 穴 设计 20 3.1.6 分型面的设计 21 3.1.7 排气槽的设计 22 nts IV 3.2 成型部分及零部件 设计 23 3.2.1 型腔数的确定 23 3.2.2 一般凹凸模结构设计 23 3.2.3 成型零件工作尺寸 24 3.2.4 型腔壁厚计算 26 3.3 脱模机构 设计 29 3.3.1 脱模机构的构成与功能 29 3.3.2 取出机构的方式 设计 30 3.3.3 脱出机构设计原则 30 3.3.4 塑件的脱出机构设计 34 3.3.5 浇注系统凝料的脱出部件设计 38 3.3.6 拉料机构 设计 39 3.4 侧向抽芯及合模导向机构 设计 40 3.4.1 侧向抽芯机构设计 40 3.4.2 合模导向机构 设计 46 3.5 冷却系统 设计 49 3.5.1 冷却装置设计分析 50 3.5.2 冷却装置的理论计算 50 3.5.3 冷却回路的布置 53 第 4 章 模体 设 计 与支承连接零件 设计选择 56 4.1 模体结构设计 56 4.2 支承与连接零件 58 4.2.1 支承件 58 4.2.2 连接零件 59 4.3 其他零件 60 设计小结 63 致谢 64 参考文献 65 nts 1 第 1 章 绪论 1.1 选题的依据和意义 毕业实习期间，我利用四周的时间在河北兴林车身制造集团有限公司实习。通过观察、询问及老师的指导对模 具设计制造 有了近一步的了解。鉴于此， 毕业设计 以松花江 P-L 型组合仪表罩为塑件，进行注塑模设计。 模具是 现代工业生产中的重要工艺装备之一，模具工业是国民经济中重要的基础工业，模具设计与制造水平的高低是衡量一个国家综合制造能力的重要标志，决定着产品质量、效益和新产品的开发能力 。注塑模在塑料模具中用量最大、涉及面广，约占整个塑料成型模具的60%，注塑模 CAD/CAE/CAM技术是提高注塑成型效率和质量的最有效的途径。在当今激烈的市场竞争中，时间就是市场 ， 时间就是企业的生命注塑模 CAD/CAE/CAM技术的应用可显著提高塑料产品和塑料模具的设计、制造效率，提高设计制造质量，减少试模、修模时间，从而缩短从塑料产品设计 、模具设计、模具制造到进行产品模塑生产的整个周期。国内外近几年公布的数据统计表明，国外采用 CAD/CAE/CAM技术所取得的平均经济效率普遍提高，其中设计时间缩短了 50%、制造时间缩短了 30%、成本下降了 10%、塑料原料节省了 7%. 众所周知 ， 注塑模具的总体方案设计具有很强的经验性 ， 它所涉及到的知识也是多领域的。在传统的设计方法中，一般都是由富有经验的模具设计师根据多年积累起来的经验，对新设计出来的塑料产品提出其模具的总体结构的设想，确定模具型腔参数、设计流道和浇口等，然后由制造工程师进行工艺规划，最后交付 车间进行模具加工，加工装配后进行试模，根据所得到的试件对模具的设计进行评价，进行相应的改进。 nts 2 注射模尤其是复杂的汽车内部制件在国外已普遍采用CAD/CAE/CAM 设计制造集成系统。实现了注塑模设计、制造的一体化、集成化。一个国家模具生产能力的强弱，水平的高低， 尤其是能否采用 CAD/CAE/CAM 设计制造集成系统先进设计制造集成系统已 直接影响着许多工业部门的新产品的开发和旧产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。采用模具生产制件具有生产效益高、质量好、切削少、节约能源和原材料、成本低等一系列优点。模具 成型已成为当代工业生产的重要手段， 已 成为多种成型工艺中最有潜力的发展方向。而注塑模又是模具生产中采用最普遍的方法。 1.2 本课题在国内外的研究现状 1.2.1 国外现状 近二十多年间，国外注塑模 CAD/CAE/CAM技术发展相当迅速。 20世纪 60年代中期英国、美国、加拿大的学者就开始了有关塑料熔体在模具型腔内流动和冷却的基础研究。 70年代己开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。塑料流变学、几何造型技术、数控加工及计算机技术的发展有利地推动了注塑模CAD/CAE研 究的深入，由最初的 CAD技术和 CAM技术以图纸为媒介传递信息向 CAD/CAM/CAM一体化方向发展。 80年代初 ， 人们成功地采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。由于 CAD/CAE技术对提高模具和产品质量、加快产品更新换代的巨大作用，许多国家的政府部门和科研机构投入了大量的人力、物力进行研究。 80年代中期注塑模 CAD/CAE/CAM进入实用阶段，出现了许多商品化注塑模 CAD/CAE/CAM软件，比较著 名的有 : (1)澳大利亚 MODLFLOW公司研制的注塑模 CAE系统。该系统包括流nts 3 动和保压分析软件 MF/Flow、冷却分析软件 MF/Cool和翘曲分析软件MF/Warp; (2)美国 PSP公司的 IMES专家系统，能帮助模具设计人员用专家的知识解决注塑模的质量问题 ; (3)美国 PTC公司的机械设计自动化软件 Pro/Engineer; (4)美国 AC-Tech公司推出的注塑模 CAE系统 C-MOLD; (5)IBM公司和达索公司共同推出的新一代工业先进水平软件CATIA; (6)美国 EDS公司集设计、工程及制造系 统于一体的 UG软件，已广泛应用于航空航天、 汽车、通用机械及模具等领域 : (7)美国 SDRC公司的 I-DEAS;美国 CV公司的 CADDS，其产品包 括机械设计、分析、 加工、土木、建筑、化工管道及机电一体化设计等领域 ; (8)美国 GRAFTEK公司的注塑模 CAD/CAE/CAM系统。该系统包括二维流动分析软件 SIMUFLOW、三维流动分析软件 SIMUFLOW3D、冷却分析软件 SIMUCOOL及几何造型和模具结构设计软件 OPTIMOLD。其中，二维和三维流动分析软件直接利用了 Cornell大学 CIMP的科研成果 ; (9)美国和意大利的 P&C的 CAD/CAM软件 TMCONCEPT。该系统包括材料选择 (TMC-MS )、成型工艺参数和模具费用优化 (TMC-MCO).流动模(TMC-FA )、型腔 设计 (TMC-CSE)及冷却分析 (TMC-MTA )共五个程序包 : (10)美国 PRIME-CALMA公司的注塑模设计制造软件包。该系统以儿何造型软件 DDM/PRISM为主，集成了流动和冷却分析软件、模架选择软件 Polymold以及多轴曲面数控软件 DDM-NC; (II)德国 IKV研究所的 CAD-MOULD系统，可用于注塑模流动分 析、冷却分析、 力学性能校核。 注射模尤其是复杂的汽车内部制件在国外已普遍采用CAD/CAE/CAM 设计制造集成系统。采用 CAD/CAE/CAM（ UG）设计制造模具可在短期内完成对塑件产品的造型设计、复杂型腔三维造型和模具结构设计、复杂型腔的数控加工编程；实现对塑件制品在成nts 4 型过程中流动、冷却 、压实等过程的定量分析和模拟仿真，以及一体化、网络化的数据结构。 1.2.2 国内现状 我国在注塑模 CAD技术开发研究与应用方面起步较晚。从 20世纪80年代中期开始，国内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模 CAD系统。同时，某些高等学校和科研院所也开始了注塑模 CAD系统的研制与开发工作。 我国注塑模 CAD/CAE研究始于 70年代末，发展较为迅速。多年来，我国对注塑模设计制造技术及其 CAD的开发应用十分重视，在“八五”期间，这方面安排了“大型薄壁深腔注塑模具制造技术”、“多型腔小模数齿轮精密模具制造技术”和“实用 CAD/CAM技术在精密注塑模制造中的应用”等国家重点企业技术开发项目，还安排了国家“八五” 重点科技公关项目“塑料注塑模CAD/CAE/CAM集成系统研究”。这些项目的成果对促进我国注塑模 CAD技术的迅 速发展起了重要作用，使我国注塑模 CAD技术及应用水平很快提高。华中理工大学是国内较早自行开发研究注塑模 CAD/CAE/CAM 系统的单位。自 20世纪 80年代中期开始，就在注塑模流动分析模拟和冷却分析模拟的研制方面进行了多年的研究与开发工作，推出了塑料注塑模 CAD/CAE/CAM系统 HSC-1。该系统包括塑件三维形状输入、流动模拟、冷却分析、型腔强度与刚度校核及模具图设计与绘制等功能，在一些企业单位应用，取得较好结果，现已实现商品化。在“八五”期间，由北京航空航天大学、华中理工大学、四川联合大学等单位联合进行 了国家重点科技攻关课题“注塑模 CAD/CAE/CAM集成系统”，并于 1996年通过鉴定，部分成果己投入实际应用。目前出现的拥有自主版权的软件有一一华中理工大学开发的塑料注塑模 CAD/CAE/CAM系统 HSC2.0,郑州工业大学研制的 Z-MOLD分析软件等。浙江大学基于工作站的 UG-11系统开发出精密注塑模 CAD/CAE/CAM 系统。 我国 以上成果都已达到较高水平 ， 但 能成熟运用 CAD/CAE/CAM的用户屈指可数。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nts 5 量、效益和开发能力，随着我国加入 WTO，我国模具工业 尤其是汽车模具 的发展将面临新的机遇和挑战。 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。目前，全世界模具年产值约为 600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。我国对模具工业的重视程度也提上日程。 1998 年 3 月，国务院颁发的关于当前工业技术改造政策重要的决定中，模具被列为机械工业技术改造序列的第一位，生产和基本建设序列的第二位。随后的 1999 年和 2002 年，在国家计委和科 技部发布的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录、当前国家优先鼓励发展的高技术产品产业化重点指南（目录）及当前国家鼓励外商投资产 业目录中，模具都被列入其中。这些都说明了模具在国民经济中地位 12。 1.2.3 存在问题和主要差距 目前，我国模具总量虽然已经达到了相当的规模，模具水平也有了很大提高，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工业发达国家落后许多，也要比加拿大、英国、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国家落后。存在的问题和差距主要表现为以下五方面： (1)总量供不应求，国内的 模具自己率只有 70%左右。其中，中低档模具供过于求。中高档模具自己率仅 50%。 (2)企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构不合理。国内模具生产厂中自产自己率达 60%，而国外 70%以上为商品模具；属大型、精密、复杂、长寿模具的比例不足 30%，而国外大 50%以上。进出口之比 2004 年为 3.7 1，实进口达 13.2 亿美元，为净进口量最大的国家。 (3)模具产品水平要比国际水平低很多，而许多模具的生产周期却比国际水平长。 (4)开发能力较差，经济效益欠佳。国内，每个职工平均每年制造 1 万美元左右，而国外每个职 工每创造 1520（甚至 2530）万美nts 6 元。与国际水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。 1.3 本课题的发展展望 我国的模具 CAD/CAE技术发展己取得了不少成绩，但与国际水平仍有相当差距。 目前，我国经济的发展仍处于高速发展时期，经济全球化日趋明显，为我国模具工业的发展提供了良好的国际条件和机遇。一方面，是国内模具市场尤其是汽车模具将继续高速发展；另一方面，国际上已有将模具制造向我国转移的趋势，跨国集团到我国进行模具采购也日益增长。 结合国外注塑模 CAD / CAE / CAM 的最新研究成果 和我国注塑模技术的发展现状，提出进一步研究设想 : (1)标准化 建立了标准件库，利用 CAD/CAE 系统建立非标准零件数据库。非标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需结构不尽相同，但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改，从而加快设计过程。 (2)集成化 模具 CAD/CAE 技术与 CAM技术密切相连，组成一个有机的整体将会为产品开发、模具设计提供全部的信息，从而方便、快捷地实现设计过程。在一体化摸具 CAD/CAE/CAM 环境下，不必等待产品详细设计完成后 就 开始设计、制造模具。只要产品的几何模型 (产品 CAD)一经确定，就可以对模具进行初步设计 (模具 CAD)。 (3)网络化 随着模具工业规模的扩大，要做到资源信息共享与交换等，网络化设计的发展是必然的。随着局域网 Internet/Intran et/Extranet网的进一步拓展，还可以实现异地操作与数据交换。 (4)智能化 更多地将人工智能技术引入注塑模 CAD/CAE中，通过虚拟专家来处理模具设计、制造中的问题。专家系统具有数据模块、知识库模块和控制模块。专家系统可以自动产生设计方案，对方案进行最优评价nts 7 和选择，并对模 具设计制造提供全方位的过程响应和处理，从而提高系统的实用性和自动化程度。 因此，展望未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景非常好，预计中国模具工业将在良好的市场环境下继续得到高速发展，我国不但成为模具制造大国，而且会成为模具制造强国。 nts 8 第 2 章 方案分析 与论证 2.1 设计任务 设计题目 ： 松花江 P-L 型 面包车 组合仪表罩单型腔注塑模设计 2.2 塑件分析 1. 塑件外形分析 该塑件为组合仪表罩，外表多为曲面组成，壁厚为 2.5mm。具体示 图如 图 2-1 所示： 图 2-1 塑件视图 2. 塑件的尺寸、公差及设计基准 (1)塑件 简图 见图 2-1 所示。塑件要求为一般精度， 4 级，则尺寸公差取 1.0mm. (2)塑件 模具 设计以左侧端面及下端面为基准，进行设计。 nts 9 3. 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数 塑件选用材料为 ABS ， ABS 的吸湿性和对水分子的敏感性很大，加工前必须进行充分的干燥和预热。 ABS 的温度与熔融黏度的关系比较独特，有别与其它塑料。在熔化过程中温度升高时，其熔融黏度实际降低很 小，当一旦达到塑化温度（适宜加工的温度范围）如果 继续盲目 升 温，必然导致耐热 性不太高的 ABS 的热降解反而使熔融黏度增大 。 具体参数如下： 密度（ g/cm3）： 1.031.07 (取 1.05) 收缩率（ %）： 0.40.7 （取 0.5%） 模具温度（ C）： 7585 （取 80） 料筒温度（ C）： 150200 喷嘴温度（ C）： 170180 4. 塑件结构要素 (1)塑件脱模斜度：对 ABS 塑料而言， 型芯： 35 1 （取 40） 型腔： 40 120（取 1） (2)圆角：为防止塑件转角处的应力集中，改善充模特性，转角处采用圆角过渡。 R（ 0.20.5） （取 0.3） 2.3 设备的选择 1. 注塑机选择的依据 (1)最大注塑量： GV(2-1) 314.39705.1417 cmG 件 nts 10 浇2R (分主 ll )=103.5cm3 364.50064.714.397 cm浇件 由于本制件属薄壁而且形状相对比较复杂所以最大注射量利用系数取 K 取 0.6 (2)注塑压力：因为塑件形状相对复杂，熔体流动性好、壁薄、尺寸大，所以据经验注塑压力选 100140Mpa 即可。（取 135 MPa） (3)锁模力： 塑件及浇注系统在分型面上的投影面积计算（投影 简图如图2-2）： 图 2-2 投影简图 塑件在分型面 上的 投影面积件A近似于图中阴影面积 ， 由图可知 件A=658 354-(A1+A2+ +A7) =232932-(1628+11659+ +8471) =100313mm2 1A =21 37 88=1628; nts 11 2A =21 89 262=11659; 3A=80 165=13200; 4A =259 164=42476; 5A=21 283 90=12735 6A=283 150=42450; 7A=43 197=8471; 浇注系统的投影面积计算 （ 如 图 2-3） ： 图 2-3 浇注系统投影简图 浇A=45 8=360mm； A = 件A+ 浇A=100313+360=100673mm2； 锁F=qPA (2-2) 锁F=qPA =34.3 0.100673=3453.09kN； 式中 qP 型腔压力（ MPa），查 表 得， 34.3 MPa A 塑件及流道系统在分型面上的投影面积。 (4)开模行程校核 (S)： nts 12 开S=maxLaH(2-3) 开S=maxLaH=631开S 1H 2H a e + 开S 1H 2H a e + (2-4) =87+183+22+3+8 =303mm 式中 1H 定模（凸模）型芯突出分型面的高度总和 ( )； 2H 塑件及浇注系统在开模方向上的总投影高度 ( )； a 弹簧行程 ( ) ； e 取件的开模行程富裕量 ( )； 顶杆顶出富裕量 (510mm)。 (取 8mm) 综 上，选取 SZ-4000/800 卧式注塑机 符合要求 ，其主要参数为： 最大注塑体积 /cm3： 2500 螺杆直径 /mm： 110 注塑压力 / MPa： 150 注塑速率 (g/s)： 770 锁模力 /KN： 8000 最大模具厚度 /mm： 1100 最小模具厚度 /mm： 600 定位孔直径 /mm： 250 喷嘴球半径 /mm： 35 喷嘴口孔径 /mm： 7 2.4 设 计依据 （ 1）考虑塑件形状及尺寸 面包车组合仪表罩的结构与尺寸如图nts 13 2-1 所示为弧形立体曲面板且背面有多个侧凸具有一定的复杂性。 该组合仪表罩塑料制件用于松花江 P-L 型面包车。由于安装在汽车驾驶室表露部位，故其表面质量要求较高。曲面要求光顺美观。外形尺寸 658mm 354mm 87mm其表面曲面遍布背面形状复杂，并且有3 个大径 16mm 小径 6mm 侧抽深 5mm 的孔和四个 5mm 1mm 1mm 的矩形小孔。整个塑件型面的厚度为 2.5mm。 （ 2）考虑材料性质 制件选用 ABS塑料成型， ABS 是一种具有良好综合性能的工 程塑料 ， 它具有聚苯乙烯的良好成型性、聚丁二烯的韧性、聚丙烯晴的化学稳定性和表面硬度。其拉伸强度可达35-50MPa。 ABS 的耐气候性是它的另一优点，一般 ABS 制品的使用温度范围为 40o 100oC。 ABS 塑料具有一定的吸湿性含水量为 0.3%0.8%（质量分数），成型时会在制品上产生斑痕、云纹、气泡等缺陷，故在注射前应进行干燥处理。 ABS熔体具有中等黏度特性，流动性好，设定料温在 200o 240oC 之间，模具温度在 60oC 左右。（调试时确定具体温度值） 2.5 拟定模具结构方案 理想的模具结构应充分发 挥成型设备的厚力（如合理的型腔数目和自动化水平等），在绝对可靠的条件下使模具本身的工作最大限度地满足塑件的工艺要求（如塑件的几何形状，尺寸精度，表面光洁度等）和生产经济要求（成本低，效率高。使用寿命长，节省劳动力等），由于影响因素很多，可先从以下几方面做起： (1)塑件成型。按塑件形状结构合理确定，其成型位置，同成型位置在程度上影响模具的复杂性。鉴于塑件外形及模具空间的充分利用，要用中间成型。 (2)行腔布置。根据塑件的形状大小，结构特点。尺寸精度，批量大小及模具制造的难易，成本高低等确定型腔的数量与排列方 式。根据经验每增加一个型腔，塑件尺寸精度降低 4%，此处根据塑件要nts 14 求及设计任务要用单型腔。 (3)选择分型面。分型面位置的选取要有利于模具加工、排气、脱气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作等。此方案中，依据塑件小孔的垂直方向为竖直方向作为最大分型面。 (4)确定浇注系统 包括 主 流 道 、分流道、冷料 穴 、浇口的形状、大小和位置。主浇道的设计符合模具设计标准。由此单型腔、分流道以捷径为原则逼近浇口。冷料井作成 Z 形以便于脱模。 (5)选择脱模方式 考虑开模、分型的方法与顺序，推杆的组合方式 、 合模导向与复位机构的设置以及侧 向抽芯机构的选择与设计和模具空间的成分利用，采用二次开模机构。 (6)模温调节 冷却水道的形状、尺寸与位置，特别是与模腔壁间的距离及位置关系。都影响塑件产品的质量和成型周期。而考虑冷却效果初步设想采用圆孔水道。 (7)确定主要零件的结构与尺寸 考虑成型与安装的需要及制造与装配的可能，根据能选材料，通过理论计算或经验数据，确定型腔、型芯、导柱、导套、推杆等重要零件 的 结构与尺寸以及安装固定、定位、导向等方法。 (8)支承与连接 合理的将模具的各个组成部分通过支承块、模板、销钉、螺钉等支承与连接零件，按使用与设计 要求组合成一体，获得模具的总体结构 6。 2.6 方案 论证 通过对制件的形状及模具结构的影响因素考虑并参照有关模具结构等资料现列出 4 个方案供讨论论证其可行性及各自优缺点并确定设计方案。 方案 1：按常规注射模的设计思路及方法，塑件正面全部设计在定模（凸模）部分，形状相对复杂的背面则设计在动模（凹模）部分。浇注系统（浇口）设计在正面，脱模推出机构等设计在动模部分。侧nts 15 孔抽芯设计在定模，侧凸抽芯设计在动模。采用延迟开模机构。 方案 2：塑件正面全部设计在动模（凸模）部分，形状相对复杂的背面则设计在定模（凹 模）部分。浇注系统（浇口）设计在背面，脱模推出机构等设计在动模部分。侧孔抽芯设计在动模，侧凸抽芯设计在定模。采用延迟开模机构。 方案 3：塑件正面全部设计在动模（凸模）部分，形状相对复杂的背面则设计在定模（凹模）部分。浇注系统（浇口）设计在背面，脱模推出机构等设计在定模部分。侧孔抽芯设计在动模，侧凸抽芯设计在定模。采用延迟开模机构。 方案 4：塑件正面全部设计在定模（凸模）部分，形状相对复杂的背面则设计在动模（凹模）部分。浇注系统（浇口）延伸到背面，脱模推出机构等设计在动模部分。侧孔抽芯设计在定模，侧凸抽芯设计 在动模。采用延迟开模机构。 论证： 方案 1 中塑件正面在定模中，则浇注系统会影响制件的表面质量，而正面的表面质量要求相对较高。形状复杂的背面脱模时留在动模推出机构设计较为合理。 方案 2 中塑件正面设计在动模浇注系统对其影响较小，表面质量容易保证。此时制件留在定模上脱模机构基本不起作用。 方案 3 中塑件正面全部设计在动模其优点与方案相同。脱模推出机构设计在定模可以推出制件。但推出机构设计在定模其结构复杂、设计难度大。浇注系统脱模困难。 方案 4 解决了以上方案的缺点，但需延长主浇道。主浇道过长对注射成型有一定的影响。 综合以上四种方案各自的优缺点选择方案 4。针对主浇道过长的问题在选注射机和确定注射压力及注射温度时加以考虑力求作到有所改善注射出合格产品。 nts 16 第 3 章 模具总体结构设计 3.1 浇注系统 设计 3.1.1 浇注系统的总体构成 浇注系统是指模具中从注塑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。 其作用是将熔体平稳地引入模具型腔 ，并在填充和固化定型过程中将型腔内的气体顺利排出，且将压力传递到型腔 的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸稳定的塑件 6。 该模具要 求单型腔 属一模一件，表面质量 要求 限定只能开设一个浇口进料，故采用单侧分流道 侧浇口方式浇注系统 。 3.1.2 主流道设计 主流道是指从注塑机喷嘴与模具接触的部位起到分流道为止的一段 料流通道 。 它起到将熔体从喷嘴引入模具的作用 ，其尺寸大小直接影响熔体的流动速度和填充时间 6。 1. 主浇道的结构设计 (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)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 半 锥角 =1 3（取 1）， 内壁必须光滑，表面粗糙度aR=0.4 m。 (3)主流道大端面呈圆角，其半径常取 r 13mm(取 2mm)，以减少料流转向过渡时的阻力。 nts 17 (4)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凹坑。如图 3-1 所示。具体关系为 1： 2R 1R 35mm 1mm 36mm D d 1 7mm 1mm 8mm 式中 2R 主流道对接处半径 (mm) 1R 注塑机喷嘴球半径 (mm) 喷嘴球半径 接触富裕量 (mm) D 主浇道起始直径 (mm) d 注塑机喷嘴孔直径 (mm) 1 喷嘴孔直径 接触富裕量 (mm) 图 3-1 主流道 (5) 为了保证塑件成型良好， L(主浇道长度 )取最小，减 少 凝料 ，但该模具的特殊要求使得主浇道长度远远超过此值。 可以通过调节注射压力和注射温度等来改善主浇道过长的缺陷。 L 3L 2L (3-1) 145+15 160mm 式中 L 主浇道长度 (mm) 2L 浇口套凸台高度 (mm) nts 18 3L 主浇道主要部分长度 (mm) 2. 浇口套设计 由于主浇道要于高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所 以要模具的主流道部分通常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。为了选用优质钢材和单独加工 及 热处理，采用分体式。 定位 环 与注射机定模板上的孔采用间隙配合 H11/h11,配合长度取 10mm.该模具浇口套选用 T8A 硬度HRC53 5716 。 3.1.3 分流道设计 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。 1. 分浇道的设计要点 (1)分流道的端面和长度设计，应在保证顺利 充模的前提下尽量取小，尤其是小型塑件 更为主要。 (2)分流道的表面不必很光，表面粗糙度一般为 Ra1.6 m 即可。这样可以使熔融塑料的冷却层固定，有利于保温。 (3)分流道较长时，在分流道末端应开设冷料穴，以容纳冷料保证塑件的质量。 (4)分流道与浇口的连接要以斜 面或圆弧过渡，有利于塑件料的流动及填充，则会起反压力。消耗内能 6。 2. 分浇道截面形状及尺寸 考虑效率，圆形截面积大，表面积小，效率最高，且分流道的中心与浇口中心线共线，故采用圆形截面。但加工相对困难。采用梯形或从字型截面时，塑料熔体在流道中流动事时。表层冷凝冻结，起绝作用，熔 体仅在流道中心流动，因此为实现理想状态的流道中心线与浇口中心线共线，采用圆形截面。 由经验得， ABS 分流道断面直径为 3.510mm，鉴于塑件的实际尺寸，取 8 mm。如图 3-2 所示。 nts 19 图 3-2 分流道 3. 分浇道的布置 分流道的布置取决于 型腔的布局，其遵循的原则应是排列紧凑，能减小模板的尺寸 ，减小流程数，锁模力力求平衡。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。 由设计要求，采用单型腔，根据塑件形状采用分流道 非 平衡式布置。 4. 分 浇道与浇口的连接 分流道与就浇口连接处加工成斜面，并用圆弧过渡。，利于塑料熔体的流动 即 U 型口连接方式 26。 3.1.4 浇口设计 浇口又称进料 或内流道。它是分流道与塑件之间的狭窄部分也是浇注系统中最短小的部分。它能使分浇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、迅速地充满型腔，同时还起着封闭型腔阻止 熔料倒流的作用，并在成型后便于使浇口与塑件分离。 浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状、数量和位置对塑件的质量影响很大。一是塑料熔体流经的通道；二是浇口的适 时凝固可控制保压时间。 1. 浇口形式设计 ABS 塑料 属 低粘度 塑料结合塑件的形状和表面质量等因素 故采用 侧向浇口 。 一般取宽 1.5 5mm,厚 0.5 2mm，长 0.7 2mm。 壁厚2.5mm 时， d 取 1.5mm;浇口长度 :l 1.0mm。如图 3-3 所示。 nts 20 图 3-3 浇口 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。 鉴于此 加之 主浇道的影响 ，对本塑件浇口 设于塑件背面 接近 最高处（见装配图） 17。 3.1.5 冷料 穴的 设计 冷料 穴 是用来储藏注塑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，并使熔料能顺利的充满型腔。同时它可以完成冷料的脱出。 1. 冷料穴的结构 冷料 穴 处于主流道末端， 为了便于拉料杆最后推出凝料其末端应竖直或略小于上面连接处 ，如图 3-4 所示。 nts 21 图 3-4 冷料 穴 2. 拉料方式 考虑到冷料穴的凝料须和制件同时脱出故将 冷料 穴 做成 Z 形，以便拉出凝料 并脱出凝料 。 这样拉料杆就同时起到了拉住和顶出主浇道凝料的作用 还兼有冷料穴的作用。但主浇道凝料拉出后不能自动脱落，需人工摘掉 6。 3.1.6 分型面的设计 分型面是打开模具取出塑件 浇注系统凝料的面。 1. 确保塑件尺寸精度 因为塑件壁非常薄故 同轴度 要求较高 ， 为 防止错腔， 将 塑件全部在 动模中成型 ， 综合分析塑件形状等因素 采用较小的脱模斜度 即可 。 2. 确保塑件表面质质量 制件的正面表面质量要求较高，故将正面型面全部设计在动模中。 3. 确保侧向抽芯顺利抽出 制件上有几个侧孔和侧凸需侧抽才能成型，
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