圆盖注塑工艺及模具设计.doc

河 南 理 工 大 学2012届毕业设计题目：圆盖注塑工艺及模具设计院系名称 机械与动力工程学院 班 级 机制08-4班 学生姓名 杨明华 学 号 310804010427 指导教师 李章东 答辩教师 时 间 摘要随着国民经济的飞速发展，注塑模具使用范围日益广泛，注塑模具工业成为国民经济中的重要基础工业之一。从模具设计和制造技术方面来看，注塑成型模具的发展始终是以提高模具精度、设计效率和降低成本为目标。注塑模自动分模技术对降低注塑模的成本，提高注塑模设计的效率起到重要作用，因此研究注塑模自动分模技术具有重要的理论意义和实际应用价值。本课题主要是针对圆盖的注塑模具设计，该圆盖材料为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS），是工业生产中常见的一种保护盖产品。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、侧抽机构、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圆盖注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产圆盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对圆盖的具体结构，该模具是轮辐式浇口的单分型面注射模具。 关键词：注塑模、圆盖。Abstract With the development of national economy，Injection mould has been widely used in modern industry and become one of the important basic industriesIn the eyes of mould design and manufacturing engineering，improving precision and design efficiency and reducing the cost have become the development target of injection moldSo automatic mold design has being paid more and more attention in modem mould industry，will play an important role in reducing the cost and improving design efficiency The main topic of a round cover for the injection mold design， the materials for the acrylic dome clear - butadiene - styrene (ABS)， is commonly found in industrial production of a protective cover products Through the technology of plastic parts for analysis and comparison， the final design of an injection mold The topics from technology and product mix， and the specific structure of the mold，the mold for casting system， mold forming part of the structure， side pumped body，the roof system， cooling system， the choice of injection molding machine and check the parameters that have detailed the design， at the same time and a simple preparation of the mold of the process Through the entire design process showed that the mold can be achieve the required pieces of plastic processing technology According to design of the subjects main task is to build a round cover plastic injection mold designThat is， the design of an injection mold to produce round cover of plastic products in order to achieve automation to increase outputFor the specific structure of the round cover， the mold is the spokes-style single-gate injection mold surface Key words： Injection mold， round cover。 目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 注塑模具设计技术概述11.2模具在加工工业中的地位31.3模具的发展趋势41.4 设计在学习模具制造中的作用5第二章 塑件的工艺性分析62.1圆盖的造型设计62.2 圆盖原料（ABS）的成型特性与工艺参数72.3 塑件的结构工艺性分析82.4 塑件的尺寸精度分析92.5 塑件表面质量分析9第三章 注塑设备的选择103.1 估算塑件的体积和质量103.2 注射成型机的选择与计算103.3 塑件模塑成型工艺参数的确定143.4填写模塑工艺卡15第四章 注射模结构设计164.1 塑料模具型腔的布局164.2 分型面的选择164.3 浇注系统的设计184.4 型芯、型腔结构的确定274.5 推件方式的选择284.6侧抽机构29第五章 注射模设计尺寸计算305.1成型零件尺寸计算305.2 抽芯机构零件设计与计算315.3模板尺寸设计35第六章 冷却系统的设计376.1动模模镶件的冷却376.2定模镶件的冷却38第七章 注射机有关参数的校核397.1模具闭合高度的确定397.2模具安装部分的校核397.3模具开模行程校核40第八章 模具零件的配合关系41第九章 模具的工作原理及特点44第十章 结论45参考文献46致谢47第一章 绪论塑料工业是国民经济重要的工业部门，现今社会中，塑料越来越多地成为金属的替代品，成为工业原料的重要支柱。模具是塑料成型加工的重要设备，采用模具成型塑料制品，具有生产效率高，产品质量稳定，可节约大量材料、能源以及生产成本，因此发展模具工业就成为当代促进塑料制品及机电产品优质廉价生产的重要手段。，随着国民经济的飞速发展，模具使用范围日益广泛，模具工业也成为国民经济中的重要基础工业之一。迄今为止的事实证明：注塑加工是所有塑料成型方法中最重要的一种，它在实现“以塑代钢”、“以塑代木”，使民用塑料制品转向工程塑料制品的开发与应用起着极为重要的作用。目前，世界工业塑料正以10的速度增长，然而在工程塑料中有80以上的制品都是采用注塑成型加工的，由此可见，注塑成型在塑料加工中有着极其重要的地位。1.1 注塑模具设计技术概述1.1.1注塑模基本概念注塑模是一种可以重复地大批量地生产塑料零件或者制品的一种生产工具。注塑成型也称注射成型，是成形热塑性塑料的主要方法。注塑成型原理是将塑料颗粒定量加入到注塑机的料筒内，通过料筒的传热，以及螺杆转动时产生的剪切摩擦作用使塑料逐步熔化呈粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推挤下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中。由于模具的冷却作用，使模腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型，最后开启模具便可从模腔中推出具有一定形状和尺寸的注塑件。上述过程大致可归纳为：加料塑料熔融注塑冷却定型塑件脱模。1.1.2注塑模结构组成以及注塑模具设计的步骤注塑模具的结构是根据塑料件所用的塑料品种的性质、成形工艺性能、塑料件自身的形状结构及尺寸精度、一次成形塑料件的数量和选用塑料注射机的种类等因素所决定的。注塑模的结构形式很多，但其基本结构都是由动模部分和定模部分所组成，模具的动模部分安装在注塑机的动模固定板(也称为移动模板)上，定模部分安装固定在注塑机的定模固定板(也叫固定模板)上。注射时模具的动模部分与其定模部分闭合，构成了成形的有效型腔和浇注系统。通过注射机的注射过程，塑料熔体经浇注系统进入模具型腔、再经冷却固化而成形。开模时，动模部分与定模部分分离，塑料件在模具的推出装置的作用下，离开模具型腔而被推出。根据模具中各主要零部件的功能和所起的作用，一般的塑料注射模具是由以下几个主要部分所组成：(1)型腔注塑模的型腔通常由凹模(成形塑料件的外形)、凸模或型芯(成形塑料件的内形)以及螺纹型芯、螺纹型环及镶件所组成。(2)浇注系统模具的浇注系统是注射机将塑料熔体注入(各个)型腔的通道。浇注系统通常是由主流道、分流道、浇口(进料口)及冷料穴四个部分所组成，其功能是起到一个输送物料的管道作用。(3)导向机构导向机构是由导柱和导套(或导向孔)所构成的，主要是对动模部分和定模部分实现导向和定位。除此之外，对于多型腔和较为大型的注射模具，其推出机构中也设置有导向零件，目的是避免推出装置工作时发生斜歪偏移，造成推杆的弯曲、阻滞或是断裂，影响塑料件的推出脱模甚至是项坏塑料件而成为废品。(4)推出机构在开模过程中，将塑料件(浇注系统中的凝料)推出(或拉出)的装置叫做推出机构。其结构形式很多，最常用的有推杆、推管和推板等脱模结构。(5)分型抽芯机构当塑料件上具有侧孔或侧凹时，在开模推出制品之前，必须先进行侧向分型，将侧向型芯从塑料件中先抽拔出来，然后才能使塑料件进行脱模，这个动作是由分型抽芯机构来完成的。(6)温度调节系统为了满足塑料件注塑成形工艺对模具工作温度的要求，模具上需要配置加热、冷却和测试温度的装置。通常，对模具进行加热时，则在模具内部或周围安装加热元件；冷却时，则在模具型腔或型芯相应位置开设冷却通道。(7)排气系统为了将型腔内的气体排出，通常在模具的分型面上设置排气槽。对于小型塑件，因排气量不大，可直接利用分型面排气。许多模具的推杆或型芯与模板的配合间隙均可起到排气的作用，可不必另外开设排气槽。(8)支承件与紧固零件支承件与紧固零件的作用主要是装配、定位和联接。包括定模座板、型芯、动模固定板、垫块、支承板、定位环、销钉和螺钉等要素。1.2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。1.3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）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。（2）在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。（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。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。（4）开发新的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。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。（6）应用优质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。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.4 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第二章 塑件的工艺性分析2.1圆盖的造型设计圆盖的造型设计，如图所示图2-1圆盖的形状较复杂，带有很多不同形状的孔，在保证孔间距和孔的形状是给模具的加工带了很大的难度。圆盖的注塑材料首先选用ABS，圆盖绝大部分的决定了塑件的重心的位置的所在。所以我们必须很好多处理圆盖壁厚的均匀，譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。由于圆盖的主体作用是起固定作用，它的内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度。主要是它的壁厚有一定的差距，势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力，造成塑件填充不满的缺陷，会给圆盖的表面带来更多的熔接痕和气孔。也可以利用模具的可靠的精度来定位，但是这样的话成本太高，而且易造成模具损坏。因为考虑到凹凸模形状的复杂，用整体形式是不利于损坏后的维修，适当的使用嵌件就可以解决这些问题，但不能利用过多的嵌件，不然的话就会造成型腔的强度与刚度不够。2.2 圆盖原料（ABS）的成型特性与工艺参数2.2.1 塑件原料（ABS）的分析表2-1塑料品种结构特点化学稳定性性能特点成型特性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），属于热塑性塑料非结晶态树脂，微黄色或白色，不透明有较良好的耐化学试剂性，不耐浓的氧化性酸及醛、酮、酯、氧化烃等。具有良好的综合物理力学性能，耐热、耐腐、耐磨及良好的抗蠕变性，介电性能好，吸水性较强。非结晶型塑料，吸湿性强，要充分干燥；流动性中等；宜用高料温、高模温，较高压力注射；模具浇注系统对料流阻力较小，应注意选择浇注口的位置和形式。结论： 熔融温度较高，熔体黏度中等，一般采用螺杆注射机成型，模具温度可控制在60-80。吸湿性强，含水量应小于0。3，必须充分干燥。易发生熔接熔接痕，应注意选择进料口位置形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色痕迹”(但在热水中加热可消失)，脱模斜度应取2以上。2.2.2 ABS塑料主要的性能指标表2-2密 度（）1.021.05收缩率（%）0.40.7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（）1120硬 度（HR）R6286体积电阻系数（）击穿电压（）15介电常数（60H）3.72.3 塑件的结构工艺性分析1、从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，都为3.5mm，且符合最小壁厚要求。 2、塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如：36-3.5 、6-16，它们均符合最小孔径要求。 3、在塑件侧壁有四个5mm的孔，因此成型后塑件不易取出，需要考虑侧抽装置。2.4 塑件的尺寸精度分析该塑件的未注公差按5级公差要求，其余公差要求按制件的制件图所示公差要求 表2-3塑件的外形尺寸，塑件的内形尺寸，塑件的孔尺寸，塑件的孔心距尺寸，2.5 塑件表面质量分析该塑件为工业用圆盖塑料，对其表面质量没有什么高的要求，粗糙度可取Ra3。2um，塑件内部也不需要较高的表面粗糙度要求，所以内外表面的粗糙度都3取Ra3。2um。结论：该塑件可采用注射成型加工，且加工性能较好，但成型以后需要设置侧抽芯机构才能将塑件顺利脱出。第三章 注塑设备的选择3.1 估算塑件的体积和质量1）塑件的体积：2）塑件的质量：该产品材料为ABS，查书本得知其密度为，收缩率为，计算其平均密度为，平均收缩率为。所以塑件的质量为。3.2 注射成型机的选择与计算（1）塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量。注射容量以容积（）表示时，塑件体积(包括浇注系统)应小于注塑机的注塑容量，查塑料模具设计指导表2-18，得最大注射用量，即塑件与浇注系统的总体积()；注射机公称注射量()；允许注射量的利用系数，常取。取浇注系统的体积约为，则取=0。8，则所以（2）根据塑件的原材料分析，查塑料模具设计指导表2-4，得知该塑件的原材料所需的注射压力为由于塑件的尺寸较大，型芯较多，所以选择较大的注射压力。模具所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关系按下式：式中塑件成型是所需的压力()所选注射机的额定注射压力()（3）选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的楷模力，不然模具分型面要分开而产生溢料。其关系式如下：式中模具型腔压力，取塑件与浇注系统在分型面上的投影面积() 注射机额定锁模力(N)（4）注射机行程与模具最大厚度应满足下式之间的关系：式中 模具最大厚度（）；模具最小厚度（）；模板行程()；注射机模板间最大开档()；可调节长度()。（5）注射机的闭合高度与模具厚度应满足下式关系：式中模具厚度()；注射机最小闭合高度()；注射机最大闭合高度()；螺杆可调节长度()。（6）注射机开模行程应满足下式：式中 - 注射机开模行程()；- 脱模距离()；- 塑件高度()。再根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，由以上数据，查塑料模具设计指导表219，初选螺杆式注塑机：XS-ZY-500，它的注射容量为500，注塑压力为121，锁模力为3500KN，均满足以上条件。表3-1 XSZY-500型柱塞式注射机的主要技术参数序号主要技术参数项目参数数值1最大注射量()5002注射压力()1453锁模力()35004动、定模模板最大安装尺寸（）7008505最大模具厚度()4506最小模具厚度()3007最大开模行程()5008喷嘴前端球面半径()189喷嘴孔直径()410定位圈直径()1253.3 塑件模塑成型工艺参数的确定 根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能，查塑料模具设计指导表2-4，初步确定塑件（ABS）注射成型工艺参数，见下表，试模时，可根据实际情况作适当调整。表3-2工艺参数 规格 工艺参数 规格 预热和干燥 温度t/： 80-95成型时间/s注射时间 3-5时间/h： 4-5保压时间 15-30料筒温度t/ 后段 180-200冷却时间 15-30中段 210-230总周期 40-70前段 200-210螺杆转速n()30-60喷嘴温度t/ 170-180后处理 方法 红外线灯 烘箱 模具温度t/ 50-70温度t/ 70注射压力p/Mpa70-90时间/h2-43.4填写模塑工艺卡 表3-3河南理工大学圆盖注射成型工艺卡片 资料编号 车间 共页 第页 零件名称 圆 盖 材料牌号 ABS设备型号 XS-ZY-250装配图号 材料定额 每模件数 1件 零件图号 单件质量 151g 工装号 材料干燥 设备 温度/ 80-95时间/h4-5料筒温度 后段/ 180-200中段/ 210-230前段/ 200-210喷嘴/ 180-190模具温度/ 50-70时间 注射/s3-5保压/s15-30冷却/s15-30压力 注射压力/Mpa 70-90背压/ Mpa后处理 温度/ 烘箱 70时间定额 辅助/min时间/h2-4单件/min检验 编制 校队 审核 组长 车间主任 检验组长 主管工程师 第四章 注射模结构设计注射模的结构设计主要包括：塑料模具型腔的布局、分型面的选择、浇注系统的设计、型芯与型腔结构的确定、推件方式的选择、侧抽芯机构的设计、模具结构零件设计等内容。4.1 塑料模具型腔的布局由于该塑件采用一模一件成型，所以型腔布置在模具的中间。这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。4.2 分型面的选择该塑件为工业用塑料圆盖，对其表面质量没有什么较高的要求，只要求表面没有明显的斑点及熔接痕。在选择分型面时，应根据分型面位置的选择原则来确定。选择分型面位置的原则是：1、保证塑件质量、便于塑件脱模及简化模具的结构。2、分型面的位置应设置在有利于脱模的塑件最大轮廓处。3、分型面的位置设置应尽可能保证塑件留在动模一侧，其目的是简化脱模机构的设置。4、分型面的设置应有利于确保塑件的形状及尺寸精度。5、分型面的设置应满足塑件的外观质量和要求。6、分型面的设置应有利于减小模具的锁紧力并保证塑件壁厚的均匀性。7、在设置分型面时不可避免地会有侧抽芯装置时，应尽可能将侧抽芯滑块设置在动模部分，同时应尽量避免长行程侧抽芯。8、分型面的设置应有利于模具的排气和模具的加工制造。根据以上分型面的选择原则，综合考虑，不影响塑件的外观以及成形后能够顺利取出制件，可以得出以下几种方案：图4-1 A-A为分型面图4-2 A-A为分型面图4-3 A-A为分型面图4-4 A-A为分型面如图4-1所示，选塑件大端台阶处为分型面，塑件大端面朝下；选择这种方案， 塑件留定模，这样增加了塑件的脱模难度，或者增加辅助机构，先实行侧抽再分型使塑件留动模，这就增加了模具结构的复杂程度；亦或者采用型腔分成四瓣式，但这样也加大了模具的制造难度。如图4-2所示，选塑件大端台阶处为分型面，将塑件大端面朝上；采用这种方案，塑件留定模，但定模板需加工一个深3.5mm的型腔。如图图4-3所示，选塑件大端底平面作为分型面，塑件大端面朝下；采用这种方案，也会出现第一种方案的缺点，塑件留在定模等。如图图4-4所示，以大端底平面为分型面，将塑件大端面朝上；塑件留动模，塑件的脱模容易实现，且模具的加工相对以上方案简单，方便。所以，通过对以上几种分型面的考虑以及塑件的外观的要求，选择大端底平面作为分型面的图4-4方案较合适。4.3 浇注系统的设计在注射模具中，浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料穴四部分组成。但浇注系统不一定全部具有上述各组成部分，在特殊情况下，可不设分流道或冷料穴。如图4-5所示，是卧式注射机用模具的普通浇注系统。图4-5 卧式注射机用模具的普通浇注系统1-主流道衬套；2-主流道；3-冷料穴；4-分流道；5-浇口；6-型腔4.3.1主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。主流道一般位于模具中心线与注射机喷嘴的轴线重合处，以利于浇注系统的对称分布。它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。普通浇注系统的主流道的结构形状，如图4-6所示。图4-6 主流道的结构形状查塑料模具设计指导表219得，XS-ZY-500型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴球半径：R =18mm喷嘴孔直径：d =4mm主流道设计要点：1、主流道应设计成圆锥形，对流动性好的塑料其锥度通常取24，流动性差的塑料其锥度可取35，流道壁的表面粗糙度值取0.63。加工时应沿流道轴向抛光加工。指主流道孔小端直径。2、主流道的始端球面凹坑半径应比注射机喷嘴球半径大1mm2mm；球面凹坑的深度一般取3mm5mm；主流道的始端入口直径的取值应比注射机喷嘴孔直径大0.5mm1mm，主流道始端入口直径一般取2.5mm5mm。3、主流道的末端应圆角过渡，圆角半径的取值一般为1mm3mm。4、主流道的长度应小于60mm，最长不宜超过95mm。5、主流道通常开设在可拆卸的主流道衬套上；主流道衬套的不同结构和装配形式，如图4-7所示。图4-7 主流道衬套的不同结构和装配形式6、主流道衬套材料为T8A，经热处理后硬度为5357HRC。根据主流道的设计要点，对主流道的尺寸、主流道衬套的形式、主流套衬套的固定进行设计。a、主流道尺寸主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为24，流道表面粗糙度=0.63，小端直径比注射机喷嘴直径大0.51mm。现取锥角，小端直径比喷嘴直径大1mm。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度5055HRC。由于小端的前面是球面，其深度为35(现取为5mm)，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。浇口套与模板间配合采用的过渡配合。主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为5mm。b、主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开两种(下图为后者)，由于注射机的喷嘴球半径为18mm，所以浇口套的为R20mm。图4-8 浇口套尺寸c、主流道衬套的固定 因为采用的为分开式，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的外径为125mm，内径35.5mm。具体固定形式如下图所示：图4-9主流道衬套固定形式4.3.2分流道的设计分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。该塑件的体积比较大但形状并不复杂，且壁厚均匀，可以考虑采用多点进料的方式，缩短分流道的长度，有利于塑件的成型和外观质量的保证。从便于加工的方面考虑，采用截面形状为半圆形的分流道。查塑料模具设计指导表221，选择R=4mm。 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 4.3.3 浇口设计浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。（1）浇口形式的选择由于该塑件外观质量要求不高，浇口的位置和大小还是要不能太影响塑件的外观，同时，也应该尽量使模具结构简单。根据对塑件结构的分析及已确定的分型面的位置，可选的浇口形式有几种方案，如下：图4-10 盘形浇口图4-11盘形浇口半剖图特点：主要用于圆筒形制品或中间有孔的制品，它可使进料均匀，在整个圆周上进料的流速大致相同，空气容易顺序排出，同时避免了侧浇口的型芯对面的熔接痕，但是浇口凝料去除困难，需要切削加工或冲切法去除。图4-12 点浇口特点：点浇口是一种断面尺寸很小的浇口，当物料通过时产生很高的剪切速率，这对于表观粘度随剪切速率变化而明显变化的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体是适合用的。点浇口在开模时容易自行切断，并且在塑件上留下的残痕极小，不容易觉察，故无需修剪浇口的工序。点浇口的另一个优点是，它很容易向模腔多点进料，浇口位置选择灵活，对于单腔模和多腔模均适用。因此点浇口能实现模具自动化生产，生产效率高。但是本模具点浇口需开设在型芯内部，型芯高度较高，点浇口长造成塑料压力损耗大，影响塑料顺利充模，因此本模具不适合用点浇口。图4-13 轮辐式浇口特点：它是中心浇口的一种变异形式。采用几股料进入型腔，缩短流程，去除浇口时较方便， 浇口的回头料较少，模具结构简单，但有浇口痕迹。综合以上，对塑件成型性能、浇口和模具结构的分析比较，由于塑件的尺寸及表面精度要求不高，从模具的制造及结构考虑，确定成型该塑件的模具采用轮辐式浇口的形式。2）浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1、尽量缩短流动距离。2、浇口应开设在塑件壁厚最大处。3、必须尽量减少熔接痕。4、应有利于型腔中气体排出。5、考虑分子定向影响。6、避免产生喷射和蠕动。7、浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8、注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，进浇点如上图(轮辐式浇口)所示，进浇点的分流道开型芯台阶上。4.3.4冷料穴的设计冷料穴的位置应设置在主流道对面的动模板上。当分流道较长且到浇口有拐角时，也应设分流道冷料穴。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中的流料的前锋冷料，以避免这些冷料进入型腔，它还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能，注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后退出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。4.3.5型腔排气措施的设计排气不良容易引起塑件烧焦，短射、填充不足、脱模不良、阴影、气泡、色差、缩水、流纹、表面凹陷、不熔合等。排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得越重要。另外，对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。适当开设排气槽，可以大大降低注射压力、注射时间、保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。其设计主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。排气间隙以不产生溢料为限，通常为0.030.05mm。4.4 型芯、型腔结构的确定型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构。 图4-14 整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模(如上图a)，其特点是牢固，不易变形，有较高的强度和刚度，成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹。当塑件结构简单时，制作整体式凹模比较容易，塑件形状复杂时，整体式凹模的加工工艺性较差，需要采用电火花、电铸等特殊加工手段，制作周期较长且费用较高，零件尺寸较大时加工和热处理都较困难，消耗贵重模具钢多。整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式(如上图b)，再嵌入模具的模板内，它在单腔和多腔模具中均可应用。这种凹模结构的好处是：1、加工单个型腔的凹模方便，同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小。2、节省贵重钢材。根据工作性质，凹模和固定板可分别采用不同的材料制作。3、易于维修更换。采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模，儿不影响生产进行。4、各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期。根据该塑件的外形分析，模具的动、定模都是由凸、凹模组成，由于塑件的大部分拐角都有圆弧过度，所以为便于模具的加工和减少熔接痕，把凸凹模作为整体式。由于该塑件尺寸较大，最大可达166mm，形状虽不复杂，如采用整体式型腔，加工后，对于一块大的板来说热处理变形较大，且浪费贵重材料，所以采用整体嵌入式凹模。而各小型芯采用镶拼式，并采用台阶固定方式安装在模具的各个部位上。4.5 推件方式的选择根据塑件的形状特点，模具的侧抽芯机构及大部分型芯在动模部分。开模后，塑件留在动模的型腔内，并包裹着中间的型芯，其推出机构可选择推杆推出和推板推出，若采用推板推出只能推外围部分，而中间的型芯抱紧部分没有推件力，且塑件上有圆弧过度，推件板制造困难；推杆推出简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但作为工业用的圆盖表面质量没什么要求。从以上分析得出：该塑件可采用推杆推出机构，推杆的位置设置如下：图4-124.6侧抽机构该塑件侧壁上有四个5mm的孔，它垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具中脱落。因此，成型侧壁四小孔的型芯必须做成活动的型芯，即设置侧向抽芯机构。该塑件能考虑的抽芯机构有斜滑块抽芯机构和滑块、斜销抽芯机构。根据塑件的结构分析，若采用斜滑块抽芯机构需将型腔分为四瓣，并且得将型腔与型芯分开，这使得结构不合理，故选择滑块、斜销抽芯机构。第五章 注射模设计尺寸计算5.1成型零件尺寸计算该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算。查塑料模具设计指导得ABS的收缩率为Q=0.40.7，故平均收缩率为；根据塑件尺寸公差要求，查塑料模具设计指导表2-23，模具的制造公差取塑件公差的1/4，即。表5-1已知条件： 平均收缩率为，模具模具的制造公差取。类别零件名称塑件尺寸计算公式型腔及型芯工作尺寸型腔的计算动模镶件定模镶件型芯的计算小型芯大型芯侧型芯孔心距5.2 抽芯机构零件设计与计算5.2.1 抽芯距的计算 其中：h为侧孔深度，(23)mm为抽芯安全系数。5.2.2 斜导柱设计a、斜导柱的结构见下图所示，斜导柱的断面为圆形，其固定形式与合模导柱类似的台肩固定，只是由于倾斜安装而台肩轴被削去一部分。斜导柱导向部分可以做成半球型或锥台形，但应注意锥台的斜角须大于斜导柱的倾斜角，以避免斜导柱工作长度部分已脱离滑块的孔之后，斜导柱头部仍对滑块有驱动作用。图5-1b、斜导柱倾角a确定斜导柱的倾角是决定斜导柱抽芯机构工作实效的一个重要的因素。的大小关系到模具所需开模力的大小及斜导柱所受弯曲力的大小，有关系到斜导柱的工作长度、抽芯距及开模距离长短。的取值一般在1520间，根据塑件的侧抽孔的深度，即抽芯距的大小，由于抽芯距较小为6mm，所以可取较小的倾角，取为17c、斜导柱直径的确定斜导柱主要承受弯曲力，而对斜导柱的直径的确定一般按经验来取，由于塑件的侧抽型芯孔较小，侧抽力不大，所以取斜导柱的直径为16mm。5.2.3滑块与导滑槽的设计a、侧型芯与滑块的连接形式根据塑件的形式分析，侧型芯与滑块应做成组合式，然后装配在一起，这样可以节约优质钢材，且加工及维修更换方便。 为了保证型芯的强度和固定方便，将型芯嵌入滑块内的部分加粗，再用销钉固定。侧型芯与滑块的链接形式如下： 图5-2b、滑块的导滑形式根据模具型芯的大小，以及各自的使用情况，滑块与导滑槽的常用配合形式各不相同，总的要求是在抽芯过程中，保证滑块运动平稳，无上下窜动和卡滞现象，为此对滑块与导滑槽之间有两处位置要求间隙配合，一是在滑块的侧面处，另一是在滑块被压紧的台肩面处。经过对滑块导滑形式的考虑，若采用整体式的导滑槽，会使导滑槽的加工增加难度，所以考虑采用组合式的导滑槽结构，导滑槽部分敞开，便于制造加工，保证其精度和硬度，其组合式图形如下图所示：图5-3c、滑块定位装置的设计为了保证斜导柱在和模中再次准确可靠地进入滑块的斜孔内，必须使滑块在开模停留在抽芯的终止位置，且不可任意滑动，因此，滑块必须设置定位装置。常用的定位装置有定距螺钉、弹簧、挡块组合和活动定位钉(或钢球)、弹簧、螺塞组合等的定位装置。由塑件的外形，模具的四方均有侧抽，所以四周都必须采用滑块定位装置，且采用定距螺钉、弹簧、挡块的组合定位装置。其结构如下： 图5-4d、楔紧块的设计楔紧块的楔角：楔紧块的楔角必须大于斜导柱的斜角，这样当模具打开开始抽芯时，楔紧块才能为滑块的移动让位，否则，斜导柱无法带动滑块抽芯一般取。楔紧块的形式：在制品成型过程中，侧型芯和滑块会受到高压塑料的推力作用，有时这种推力相当大，若由斜导柱承受，则因斜导柱为细长杆件，受力后容易变形，是不可靠的。因此，必须设置楔紧块来可靠地锁紧滑块。根据模具的结构及塑件的形状，确定侧向力不大，所以采用贴附形式，楔紧块紧贴模板侧面由销钉及螺钉固定，其形式如下图：图5-55.3模板尺寸设计(1)凹模板设计塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压，如果侧壁或底板的强度不足，则可能产生开裂，如果强度不足，则可能产生过大的变形，造成溢料，使脱模困难，型腔侧壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两种，一般情况下，大尺寸型腔刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算，小尺寸型腔强度不足是主要问题，应按强度条件计算。 根据制件的尺寸分析，本制件的成型型腔属于较大尺寸，所以应按刚度来计算，而型腔采用的是整体嵌入式，根据型腔的材料和经验，型腔的壁厚为1719mm，模套壁厚4550mm。考虑到要在凹模镶件上直接开设水道，所以将镶件