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端盖塑料模具设计注塑模设计.doc

塑料端盖注塑模具设计-类似杯子【全套CAD图纸和论文】【原创注塑资料】

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关键词：: 塑料注塑模具设计类似相似杯子全套 cad 图纸以及论文原创资料

资源描述：

摘要：本设计分析了端盖的结构，提出了模具设计的关键点，设计了模具的整体结构。根据塑件分型面的位置，设计了推件板的推出结构，零件采用了单分型面的侧浇口，提高了零件的外面质量。通过对塑件进行工艺的分析及其结构分析，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、顶出系统、注射机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。该模具一模四腔,采用推板推出结构。经过生产验证，该模具结构合理，动作可靠。

关键词：注塑模；单分型面；侧浇口；推板推出

摘要、关键词 I

Abstract、Key words II

目录 III

一. 引言 1

二、注塑模结构 9

2.1 注塑成型原理及注塑过程 9

2.2 注射模具结构组成及典型结构 9

2.3 热塑性塑料注射模的特点 9

三、塑件成型工艺的可行性分析………………………………………………………3

3.1 塑件分析……………………………………………………………….….3

3.2塑件的原材料分析………………………………………………………….4

3.3成型工艺分析………………………………………………………….…4

3.4塑件的生产批量………………………………………………………….…6

四、注射成型机的选择与成型腔数的确定…………………………………….7

4.1注射成型机的选择………………………………………………………….…7

4.2注塑机的校核……………………………………………………………….…8

4.3成型腔数的确定…………………………………………………………….…9

五、浇注系统的设计 …………………………………………………………….…10

5.1 浇注系统的作用 ………………………………………………………….…10

5.2 浇注系统的组成 ………………………………………………………….……10

5.3 主流道设计 ……………………………………………………………….……10

六、成型零件结构设计 ………………………………………………………….…13

6.1 分型面的设计 …………………………………………………………….13

6.2 型腔的分布 ……………………………………………………………….…15

6.3 凹模的结构设计 ………………………………………………………….…16

6.4 凸模的结构设计 ……………………………………………………….…….16

6.5模具成型零件的工作尺寸计算 ………………………………………….…16

七、排气系统的设计 …………………………………………………………….…20

7.1排气槽位置的确定…………………………………………………………….…20

7.2注射模的排气方式…………………………………………………….……20

八、导向与脱模机构的设计…………………………………………………….…22

8.1导向机构的作用和设计原则……………………………………………….22

8.2导柱、导套的设计……………………………………………………….……22

8.3脱模机构的确定…………………………………………………………….…25

九、其他结构零部件的设计…………………………………………………….……26

十、冷却系统设计……………………………………………………………….…27

10.1冷却系统的设计原则 …………………………………………………….……27

10.2 温度调节对塑件质量的影响……………………………………………….…28

10.3 对温度调节系统的要求…………………………………………………….…28

10.4 冷却装置的设计要点……………………………………………………….…28

10.5冷却系统设计计算………………………………………………………….…28

十一、模具的适用与保养………………………………………………………….……30

十二、小结……………………………………………………………………….……32

注释和参考文献………………………………………………………………….……33

一、引言

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。

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近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件。

日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具。模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。所以在许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；

1.1 塑料与塑料模具概述

1.1.1 塑料的优缺点

塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力条件下具有流动性，可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状不发生变化。

组成：聚合物合成树脂（40%——100%）。

辅助材料：增塑剂填充剂稳定剂润滑剂着色剂发泡剂增强材料除了上述助剂外，塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等。辅助材料作用：改善材料的使用性能与加工性能，节约树脂材料（贵）。

作为日常用品，塑料的用途已经广为人知，但由于它们的一些特殊优点，塑料在工业中的应用也已经非常普遍，主要有以下几个方面：

1 密度小、质量轻

2 比强度高

3 绝缘性能好、介电损耗低

4 化学稳定性高

5 减摩、耐磨性能好

6 减振、隔音性能好

塑料的缺点：

1耐热性差，高温下强度下降；

2有的塑料燃烧时，释放处刺激性、腐蚀性等有害气体；

3导热差，膨胀系数大，高温下易变形；

4在日光、大气、高温作用下产生老化；

5有的塑料制品，机械强度低。

从精度方面讲，塑料制品的使用范围也受到一定限制。换句话说就是，如果采用成型加工的方法生产塑料制品，要达到某一精度所遇到的加工难度要比金属制品成形时来得大。因此，在目前的塑料成型加工行业中，塑料制品的精度（即公差等级）有其自己单独的标准。

1.2 塑料的组成

塑料是以聚合物为主体，添加各种助剂的多组分材料。根据不同的功能，塑料所用的助剂可分为：增塑剂、稳定剂、润滑剂、填充剂、增强剂、交联剂、着色剂、发泡剂等。

1.3 塑料的分类

根据合成树脂在受热后所表现的性能不同来划分，一般分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。

常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、PP、有机玻璃(聚甲基丙烯酸酯)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)(尼龙)、聚碳酸酯(PC)、苯乙烯—丙烯腈(SAN)等。常见的热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂(EP)、氨基树脂、醋酸树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯、聚氨基甲酸酯(PUR)等。

若按塑料的用途分类，又可分为通用塑料和工程塑料两大类。

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内容简介：: 毕业设计说明书题目：学号：姓名：班级：级（）班专业：指导教师：学院：机械工程学院答辩日期：2013 年月日摘要：本设计分析了端盖的结构，提出了模具设计的关键点，设计了模具的整体结构。根据塑件分型面的位置，设计了推件板的推出结构，零件采用了单分型面的侧浇口，提高了零件的外面质量。通过对塑件进行工艺的分析及其结构分析，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、顶出系统、注射机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。该模具一模四腔,采用推板推出结构。经过生产验证，该模具结构合理，动作可靠。关键词：注塑模；单分型面；侧浇口；推板推出目录摘要、关键词 .IAbstract、Key words .II目录 .III一. 引言 .1二、注塑模结构 .92.1 注塑成型原理及注塑过程 .92.2 注射模具结构组成及典型结构 .92.3 热塑性塑料注射模的特点 .9三、塑件成型工艺的可行性分析33.1 塑件分析 .33.2 塑件的原材料分析 .43.3 成型工艺分析 .43.4 塑件的生产批量 .6四、注射成型机的选择与成型腔数的确定 .74.1 注射成型机的选择 .74.2 注塑机的校核 .84.3 成型腔数的确定 .9五、浇注系统的设计 .105.1 浇注系统的作用 .105.2 浇注系统的组成 .105.3 主流道设计 .10六、成型零件结构设计 .136.1 分型面的设计 .136.2 型腔的分布 .156.3 凹模的结构设计 .166.4 凸模的结构设计 .166.5 模具成型零件的工作尺寸计算 .16七、排气系统的设计 .207.1 排气槽位置的确定 .207.2 注射模的排气方式 .20八、导向与脱模机构的设计 .228.1 导向机构的作用和设计原则 .228.2 导柱、导套的设计 .228.3 脱模机构的确定 .25九、其他结构零部件的设计 .26十、冷却系统设计 .2710.1 冷却系统的设计原则 .2710.2 温度调节对塑件质量的影响 .2810.3 对温度调节系统的要求 .2810.4 冷却装置的设计要点 .2810.5 冷却系统设计计算 .28十一、模具的适用与保养 .30十二、小结 .32注释和参考文献 .33一、引言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。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近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE软件。日本的模具产能约占全球的 40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具。模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。所以在许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；1.1 塑料与塑料模具概述1.1.1 塑料的优缺点塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力条件下具有流动性，可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状不发生变化。组成：聚合物合成树脂（40%100%）。辅助材料：增塑剂填充剂稳定剂润滑剂着色剂发泡剂增强材料除了上述助剂外，塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等。辅助材料作用：改善材料的使用性能与加工性能，节约树脂材料（贵）。作为日常用品，塑料的用途已经广为人知，但由于它们的一些特殊优点，塑料在工业中的应用也已经非常普遍，主要有以下几个方面： 1 密度小、质量轻2 比强度高 3 绝缘性能好、介电损耗低 4 化学稳定性高 5 减摩、耐磨性能好 6 减振、隔音性能好塑料的缺点：1 耐热性差，高温下强度下降；2 有的塑料燃烧时，释放处刺激性、腐蚀性等有害气体；3 导热差，膨胀系数大，高温下易变形；4 在日光、大气、高温作用下产生老化；5 有的塑料制品，机械强度低。从精度方面讲，塑料制品的使用范围也受到一定限制。换句话说就是，如果采用成型加工的方法生产塑料制品，要达到某一精度所遇到的加工难度要比金属制品成形时来得大。因此，在目前的塑料成型加工行业中，塑料制品的精度（即公差等级）有其自己单独的标准。1.2 塑料的组成塑料是以聚合物为主体，添加各种助剂的多组分材料。根据不同的功能，塑料所用的助剂可分为：增塑剂、稳定剂、润滑剂、填充剂、增强剂、交联剂、着色剂、发泡剂等。 1.3 塑料的分类根据合成树脂在受热后所表现的性能不同来划分，一般分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、PP、有机玻璃( 聚甲基丙烯酸酯) 、聚甲醛 (POM)、聚酰胺(PA)( 尼龙)、聚碳酸酯(PC)、苯乙烯丙烯腈(SAN)等。常见的热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂(EP)、氨基树脂、醋酸树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯、聚氨基甲酸酯(PUR)等。若按塑料的用途分类，又可分为通用塑料和工程塑料两大类。二、注塑模结构2.1 注塑成型原理及注塑过程注(射模)塑(或称注射成型)是塑料先在注塑机的加热料筒中受热熔融，而后由柱塞或往复式螺杆将熔体推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。它不仅可在高生产率下制得高精度，高质量的制品，而且可加工的塑料品种多和用途广，因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。注塑成型工艺过程包括成型前的准备，注射过程和塑件的后处理。2.2 注射模具结构组成及典型结构一般认为，注塑模由八部份组成。1 成型零部件 2 合膜导向机构 3 浇注系统 4 顶出脱模机构 5 侧向分型与侧向抽芯机构 6 排气机构 7 温度调节系统 8 支撑零部件注塑模具典型结构：1、两板模（大水口）：分流道开设在分型面上。2、三模版（细水口）：多个分型面，包括垂直分型和水平分型面。应用：1）细点入水的单型腔或多型腔。2）侧向分型抽芯在定模一侧。3）塑件结构特殊，需要顺序分型。3、斜顶、滑块模，活动镶块：塑件带有内侧凹凸槽或螺纹。4、牙模或转苛模：塑件有内、外螺纹（注意产品要防转动）5、定模设顶出机构：产品开模后留于定模，前模设有顶出机构：拉杆，拉板，液压系统。6、热流道模具：节省塑料，提高生产效率，自动化生产，塑件质量高，生产批量大。2.3 热塑性塑料注射模的特点由于所成型的制品材料的不同，成型时模具温度也各不相同。因此，有的模具要进行冷却降温，而有的模具则需要加热升温。常用热塑性塑料成型时的模具温度可见表 2-1 所示。模具所需温度，一般地，在注射成型时由射入模具的高温塑料传导而得，不需另外加热升温。当连续注射成型一段时间后，模具超过所需的范围，则需冷却降温。当模具温度要求超过 100时，比如成型聚砜制品时，要求模具温度达到130150，尤其是在南方的冬季，成型车间无空调、室温较低时，模具的冷却水道改为注入 50100的水或油为模具加热升温就非常必要了。表 2-1 常用热塑性塑料成型时的模具温度塑料名称缩写模具温度塑料名称缩写模具温度醋酸纤维素 CA 2080 氯化聚醚 CPT 80110聚氯乙烯(硬) PVC 3060 聚碳酸酯 PC 90110聚苯乙烯 PS 3265 聚甲醛共聚 POM 90120改性聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA 4060 聚三氟氯乙烯 F-3 110130尼龙 1010 N1010 4080 聚全氟乙丙烯 F-46 110130苯乙烯-丁烯-丙烯睛共聚PP5080聚苯醚 PPO 110150低压聚乙烯 PE 6070 聚砜 PSF 130150塑料是在注射机料筒内加热、在恒温中塑化成为熔融状态的粘流体后射入模具内的。料筒温度和模具温度都是可以调节的，但调好后是恒定的，其温差一般在35之间。料筒温度由控温系统控制（模具由控温机控制）。三、塑件成型工艺的可行性分析3.1 塑件分析图 3.1 塑件图端盖工件如图所示，它需求量大，外面要求比较高，所以模具浇注系统采用单分型的侧浇口，根据该塑件的结构特点，模具设计采用推板推出结果，也是工厂里比较简单，实用，常见的顶出结构。为了使模具与注射机相匹配以提高生产力和经济性、保证塑件精度，并考虑模具设计时应合理确定型腔数目，由于量产比较大，该模具选择一模四腔。3.2 塑件的原材料分析对多种塑料的性能与应用进行综合比较，材料品种可选 PP。端盖注塑模为日常用品，需大批量生产，通过查塑料成型模具与设备表 2-3 得；无毒、无味，密度小，强度、刚度、耐磨、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100 度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、易老化.适于制作一般耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用。3.2.1 分析制件材料使用性能通过相关知识的学习，对塑料的成型工艺性能有一定的了解。查参考资料注塑模具设计使用教程及相关塑料模具设计资料可得：PP 属热塑性结晶型塑料，密度为 0.91g/cm ，密度小，强度、刚性、耐热性均优于 HDPP，硬度比 HDPP 高，可在 100 摄氏度左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响等等。适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件等。聚丙烯是热塑性塑料，耐腐蚀性和聚乙烯相似，且较优。除浓硝酸、发烟硫酸、氯磺酸等强氧化性酸外，能耐大多数的有机和无机酸、碱、盐，也适于在室外大气中暴露（加入 2炭黑的品种）。对应力腐蚀破裂的抗蚀性良好，但能被某些强有机溶剂破坏。它比重小，强度高于聚乙烯，常温下耐冲击性能良好，0以下则变差。耐温高性，在低于应力下可长期使用于 110120，因此，广用于聚乙烯和聚氟乙烯不适用的较高温度的环境。加工成型方法和一般热塑性塑料相同，可制成管、槽、排烟道、实验室设备等，也可作这热喷或流化涂层.3.2.2 分析材料工艺性能我们将聚炳烯（PP）的性能特点归类可得表 2.1 内容：表 2.1 原材料聚炳烯（PP）分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚炳烯（PP）是热塑线型结构结晶型材料。可在-30140使用有一定的具有优良得耐结晶性料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触容易发性塑料化学稳定性和良好额介电性能腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆、不耐磨、易老化生分解；流动性好溢边值 0.03 左右；冷却速度快；成型收缩率大；注意控制成型温度，料温低取向性明显；塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中。结论优点：聚丙烯树脂具有优良的机械性能和耐热性能，使用温度范围-30140。同时具有优良的电绝缘性能和化学稳定性，几乎不吸水，与绝大多数化学品接触不发生作用。本品耐腐蚀，抗张强度 30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点：是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。与发烟硫酸、发烟硝酸、铬酸溶液、卤素、苯、四氯化碳、氯仿等接触有腐蚀作用。可用作工程塑料，适用于制电视机、收音机外壳、电器绝缘材料、防腐管道、板材、贮槽等，也用于生产扁丝、纤维、包装薄膜等端盖注塑模制件为日常用品，要求具有一定的强度和耐高温性能，中等精度，外表面无瑕疵、美观、性能可靠。采用 PP 材料，产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺，对原料充分干燥、采用较高的温度和压力。3.3 成型工艺分析（1）塑件的尺寸精度分析该塑件的尺寸均为未注公差的自由尺寸，可按 MT5 查取公差。（2）塑件的表面质量分析该塑件要求外观无凹坑，溢料等明显缺陷。（3）塑件的结构工艺性分析端盖从结构上来看，其侧凹的面积较大，同时要求以一模多腔的方式进行成型，采用单分型面的侧浇口，更好的提高了零件的外表质量。（4）脱模斜度为了易于使塑件从模具取出或从塑件中抽出型芯，在设计时必须考虑塑件内外壁具有足够的脱模斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小，塑件的几何形状有关。但在具体选择脱模斜度时还应注意以下几点：1凡塑件要求高的，采用较小的脱模斜度。2凡较高的，较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度。3塑件形状复杂的，不易脱模的应选用较大的脱模斜度。4塑件的收缩率大的应选用较大的斜度值。5塑件壁厚较厚时，会使成形收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值。6如果要求脱模后塑件保持在型芯的一边，塑件的内表面的脱模斜度可选的比外表面小；反之，要求脱模塑件留在型腔内，则塑件外表面脱模斜度应小于内表面，但是，当内外表面脱模斜度不一致时，往往不能保证壁厚的均匀。7增强塑料宜取大，含自润滑剂等易脱模塑料可取小。8斜度取留方向，对于塑料内表面是以小端为基准，斜度向扩大方向取，塑件外表面则应以大端为基准，斜度向缩小方向取综合考虑以上几点，选取本制品的脱模斜度为 1。（5）塑件的壁厚塑件壁厚设计的基本依据是塑件的使用要求，例如强度、刚度、绝缘性、重量，尺寸稳定性和与其他零件的装配关系。壁厚设计也要考虑到塑件成形时的工艺性要求，如对熔体的流动性阻力，顶出时的强度和刚度等。在满足工作要求和工艺要求的前提下，塑件壁厚设计时还应遵循下面两项基本原则：（一）尽量减小壁厚减小壁厚不仅可以节约材料，节约能源，也可以缩短成型周期，因为塑料是导热系数很小的材料，壁厚的少量增加，会使塑件在模腔内冷却时间明显增长。塑件的壁厚减小也有利于获得质量较优的塑件，因为厚壁塑件容易产生表面凹陷和内部缩孔。（二）尽可能保持壁厚均匀塑件壁厚不均匀时成型过程中所需的冷却时间不同，收缩率也不同，容易造成塑件的内应力和翘曲变形。因此设计塑件时应尽量减小各部分的壁厚差别。一般情况下应使壁厚差别保持在 30%以内。对于由于塑件结构所造成的壁厚差别过大情况，可采用以下两种方法来减小壁厚差：可将塑件过厚部分挖空。可将塑件分解，即将一个塑件设计为两个塑件。综合考虑，本制品壁厚选取为 1mm，且尽量保持壁厚均匀。3.4 塑件的生产批量塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。该塑件为大批量生产，可以考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具，同时模具造价要适当控制。四、注射成型机的选择与成型腔数的确定4.1 注射成型机的选择 4.1.1 估算零件体积和投影面积。用 UG 建模分析知塑件体积为体积：V=5.26cm3，单侧投影面积为：A=1017.28mm2，由于此模具浇注系统采用侧浇口，其浇注系统凝料较小，初步估计浇注系统的体积为 10cm3 ，由于采用的是一模八腔固 V 总=8 x V 塑 +V 浇 =4 X 5.26 +10=31.04 cm34.12 锁模力计算其所需锁模力为：F 锁 =AP 型 =1017.2845Mp=45.777KN （4.1）4.13 选择注射机及注射机的主要参数注射机的类型和规格有很多，按结构形式可分为机的类型和规格有很多，按结构形式可分为立式，卧式和直角式三类，国产卧式注射机一标准化和系列化。这三类不同的结构形式的注射机的特点如下：(1)立式注射机的螺杆垂直装设，锁模装置推动动模板也沿垂直方向移动，优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上安放嵌件，嵌件不容易倾斜或坠落。缺点是制品自模中顶出后不能靠重力下落，需要靠人工取出，有碍于全自动操作。此类是注射机注射量一般均在 60 克以下 8；(2)卧式注射机是目前使用最广，产量最大的注射成型机，其注射柱塞与螺杆合模运动均沿水平方向布置，并且多数在一条线上或相互平行的线上。优点是机体比较低，容易加料和操作，制件顶出模具后可自动坠落，所以容易实现全自动操作，机床中心比较低，安装稳妥。其缺点是模具的安装比较麻烦，嵌件放入模具有倾斜或下落的可能，机床的占地面积大；(3)直角式注射机的注射螺杆或柱塞与合模运动方向相互垂直，这种注射机的重要优点是结构简单，便于自制，适合单件生产，中心不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时长利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或螺纹型环旋转，以便脱下塑件。缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力和锁模力，模具受冲击震动比较大。虽然塑件体积较小，但是高度较高，由此考虑塑件大批量生产，以及以上的从温度、压力、时间方面考虑，查表附录D（塑料成型工艺与模具设计）初步选用注射机 XS-ZY-125。注射机 XS-ZY-125 参数：额定注射量：125mm 2最大成型面积：320cm柱塞直径：42mm注射压力：120Mpa模板尺寸：428450（mmmm）柱杆空间：260290(mmmm)锁模力：900KN喷嘴圆弧半径：12mm喷嘴孔径：4mm最大开模行程：300mm模具最大厚度：300mm模具最少厚度：200mm4.2 注塑机的校核（1）最大注塑量效核材料的利用率为 500/840=0.60，符合注塑机利用率在0.30.80 的要求。（2）注射压力的效核所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，PP 塑件的注塑压力一般要求为 40120MPa，所以该注塑机的注塑压力符合条件。（3）锁模力效核高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分形面分开的胀模力，此力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积。胀模力必须小于注塑机额定锁模力。型腔压力 Pc 可按下式粗略计算：Pc=kP（MPa）（4.2）式中： Pc 为型腔压力，MPa；P 为注射压力， MPa；K 为压力损耗系数，通常在 0.250.5 范围内选取。所以， Pc=KP=0.37120=45MPa，型腔压力决定后，可按下式校核注塑机的额定锁模力： TKPcA （4.3）式中： T 为注塑机的额定锁模力，KN；A 为塑件和流道系统在分形面上的投影面积，mm 2；K 为安全系数，通常取 1.11.2；KpcA=1.2451017.28=54.93KN （4.4）所以 T=900KN KPcA 成立，即该注塑机的锁模力符合要求。4.3 成型腔数的确定以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的 80%计算：（4.5）件浇WS8.05.261X=17.11式中： N-型腔数S-注射机的注射量（ g）W 浇-浇注系统的重量（g）W 件-塑件重量（g）因为，N=17.114所以，此模具型腔为一模 4 腔结构合理。五、浇注系统的设计5.1 浇注系统的作用浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道，因此它应能够顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑件。对浇注系统设计的具体要求是：(1)对模腔的填充迅速有序；(2)可同时充满各个型腔；(3)对热量和压力损失较小；(4)尽可能消耗较少的塑料；(5)能够使型腔顺利排气；(6)浇注道凝料容易与塑料分离或切除；(7)不会使冷料进入型腔；(8)浇口痕迹对塑料外观影响很小。5.2 浇注系统的组成浇注系统组成是：主流道、分流道、浇口、冷料井。5.3 主流道设计主流道通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，以便于塑料熔体得流动及流道凝料的拔出。热塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复接，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套 1。浇口套的尺寸设计要求：（1）浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合。设模具浇口套球面半径为R，注射机球面半径为 r，其关系式如下：SR = SR1+(1 2)=12+1=13mm; （5.1）（2）浇口套进口的直径 d 应比注射机喷嘴孔 d1 直径大 0.52mm。很据模具特点和设计要求浇口套的长度为 90mm。D=3+0.5=3.5mm （5.2）（3）主流道衬套的固定因为采用的有托浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定圈也是标准件，外径为 100mm，内径 36mm。具体固定形式如下图所示：图 5.2 定位圈（4）浇口设计浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、侧浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。由 PP 的成型工艺性可知：成形收缩范围及收缩率小，流动性不强，易于成形；热容量大，注射成形模具必须设计能充分进行冷却回路，注意控制成形温度。料温低时方向性明显，尤其是低温、高压时更明显。聚丙烯成形的适宜模温为 50左右，不可高于 90，否则会造成成形塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲和变形。根据分析、PP 的成型工艺性、产品对外观的要求、产品的形状结构特点和模具的优化，模具确定为一模 4 腔，采用侧浇口，位置在塑件的定端中心位置。设计流道时，充分考虑了流动的平衡。在脱料板上设计有拉料机构，开模时，流道凝料会从浇口套和定模板中被拉出，待开模后自动落下。其示意图如下：图 5.3 浇口形式六、成型零件结构设计6.1 分型面的设计 6.11 分型面的分类及选择原则分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且设计末句结构和制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则有以下几条：1）脱出塑件方便；2）模具结构简单；3）型腔排气顺利；4）确保塑件质量；5）无损塑件外观；6）合理利用设备。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。6.12 分型面的确定鉴于以上的要求，在该模具中分型面设在塑件截面尺寸最大的部位，如下图 A-A 截面位置。图 6.1 分型面位置6.2 型腔的分布模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H 形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。该模具无抽芯，结构较为简单，综合考虑模具设计为一模四腔，零件采用对称排列，有利于节约材料，简化结构。如图所示图 6.2 型腔的分布 6.3 凹模的结构设计凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁镶嵌式 5 种。总体上说，整体是强度、刚度好，但不适于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，是复杂型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但刚度较差易于在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹，模具结构复杂 5。由于该模具结构一般，又属于中小型模具，结构无复杂部分，所以凹模板采用整体式。图 6-3 型腔结构设计6.4 凸模的结构设计凸模用于成型塑件的内表面，又称型芯、阳模。凸模按结构分为整体式和镶拼组合式两类。由于凸模的加工相对凹模容易，所以大多数的凸模是镶拼式的6.5 成型件的材料选择（1）机械加工性能良好。（2）抛光性能优良。（3）耐磨性和抗疲劳性能好。在实际模具设计中可参考表 4-1 选择合适的模具钢材。本产品采用的原材料 PP 为一般性热塑性塑料。因此，其使用比较广泛，对 PP的几种应用环境及所选用的钢材进行对比后，并在其中选择比较适合本次设计的材料，因此应该选用的钢材型号为 45 钢。由于塑料模具形状往往比较复杂，据统计塑料模具的钢材成本费用占整个模具制造成本不到 20%，而切削加工成本占绝大部分（约 75%），因此选择模具材料时应考虑其加工性能，所以本次设计采用的钢材型号为 45 钢。表 6-1 塑料模具用钢及适应的工作条件钢的类型牌号适应的工作条件12CrNi2、12CrNi3A、20Cr、20CrMnMo、20Cr2Ni4A生产批量大，承受较大动载荷，受磨损较重的模具渗碳钢10、2045、55生产批量较小，精度要求不高，尺寸不大的模具调质钢3Cr2Mo、40CrNiMoA、40CrNi2Mo、40CrMnMo、45CrNiMoVA、5CrNiMo、5CrMnMo、40Cr、4Cr5MoVSi、4Cr5MoVISi、35SiMn2MoVA大型、复杂、生产批量较大的塑料注塑模或挤压成型模高碳工具钢Cr12、Cr12MoV、CrWMn、9Mn2V、9CrWMn、Cr6WV、Cr4W2MoV、GCr15、SiMnMo热固性塑料模具，生产批量较大，精度要求高及要求高强度、高耐磨的塑料注塑模耐蚀钢4Cr13、9Cr18、9Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14MoV沉淀硬化不锈钢17-7PH、PH15-7Mo、PH14-8Mo、AM-350、AM-355要求耐腐蚀及表面要求较高的模具马氏体时效 Ni18Co8Mo5TiAL、Ni20Ti2AINb、Ni25 复杂、精密、耐磨、钢 Ti2AlNb、Cr5Ni12Mo3TiAl 耐腐蚀、超镜面的模具6.6 成型件钢材的热处理要求（1）成型件用的钢材均应进行调质处理以消除内应力；（2）成型表面有粗糙度要求的非亚光面的零件材料，其热处理后的表面硬度最低不的底于 HRC32，一般均应达到 HRC45 以上，否则难以达到抛光效果；（3）精密、复杂、小型的型腔、型芯、镶件可选用 65Nb、CG-2 和 012Al。6.7 模具成型零件的工作尺寸计算工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。通常凹模、凸模组成的模腔工作尺寸简化后的计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。其中平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成形零件制造公差、磨损量都为平均值的计算，公式如以下 7：（1）凹模的內形尺寸：L =L (1+k)-(3/4) 凹塑 3（5.6）式中： L 为型腔內形尺寸(mm)；凹L 为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸；塑K 为塑料平均收缩率(%)，此处取 1.75%；s 为塑件公差，查表知 PP 塑件精度等级取 5 级；塑件基本尺寸在3040mm 范围内取 0.56mm;所以型腔尺寸如下：L1=32(1+0.0175)-(3/4)0.56 =32.14356.019.0L2=38(1+0.0175)-(3/4)0.56 =38.24356.019.0型腔深度的尺寸计算：h =h (1+k)-(2/3) 凹塑 3（5.7）式中： h 模/型芯高度尺寸 (mm)；凹h 为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；塑s 、K 含义如（1）式中。H1=32(1+0.0175)-(2/3)0.56 =32.19356.019.02）凸模的外形尺寸计算： L =L (1+k)+(3/4) 凸塑 3（5.8）式中： L 模/型芯外形尺寸(mm)；凸L 为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；塑s 、k 含义如（1）式中。由于该塑料的收缩率不大为 1.75%，故只需在型腔尺寸比较大的考虑其收缩率，在尺寸小的地方不用考虑由收缩率引起的尺寸偏差。所以型芯的尺寸如下：L1=32.6（1+0.0175）+（3/4）0.56=33.59356.0019.L2=35.4（1+0.0175）+（3/4）0.56=36.43356.0019.型芯的深度尺寸计算：h =h (1+k)+ (2/3) 凸塑 3（5.10）式中： h 为凸模/型芯高度尺寸(mm)；凸h 为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；塑s 、k 含义如（1）式中。型芯的高度为：H1=30.7（1+0.0175）+（2/3）0.56=31.61356.0019.七、排气系统的设计在设计注射模时，应在模具结构中设计有排气系统，其作用是：将型腔中原有的空气及成形过程中产生的气体顺利排出，以免塑件产生气泡，疏松等缺陷。常用的排气方式主要有两种，其一是利用模具的排气系统排气；其二是利用模具的分型面及各部分零件的配合间隙排气，如图 6-1 所示为利用分型面排气方法。本次设计采用分型面排气方法。图 6-1 分型面排气示意图八、导向与脱模机构的设计8.1 导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。其具体作用有：a、定位作用b、导向作用c、承载作用d、保持运动平稳作用 e、锥面定位机构作用 8.2 导柱、导套的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用 H7/h6 级配合 8。8.21 导柱的设计导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱 8。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦,故导柱采用加油槽的阶梯式导柱根据国家标准选用直径为 25mm 长度为 120mm 的导柱。由于导柱已选定，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套其直径为 25mm，长度分别为 45 其示意图如下8.23 导向孔的总体布局导向零件应合理地均匀分布在模具的四周围或靠近边缘的部位，其中心距模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。根据手册推荐值选定的导柱分布情况如下图所示：图 8.3 导向孔总体布局8.3 脱模推出机构的确定顶出机构的功能是在任何正常的情况，顶出机构都能确实可靠的将成型塑件从模板一侧顶出，并在合模时其相关的顶出零件确保不与其它模具零件相干扰的恢复到原来的位置。顶出机构的设计原则：开模时应留在动模的一侧；塑件在成型顶出后，一般都有痕迹，但应尽量使顶出残留痕迹不影响塑件的外观，一般顶出机构应设在塑件内表面以及不显眼的位置；顶出装置力求均匀分布，顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大的部位，即不易变形或损伤的部位，尽量避免顶出力作用于最薄的位置，防止塑件在顶出过程中的变形和损伤；顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠。顶出机构有多种类型，本设计采用推板推出。采用推板推出是最常用的一种，由于这个形状的顶出最容易加工，且容易保证其配合精度，易于保证其互换性，并易于更换，而且它还具有滑动阻力小，不易卡滞等优点，因此，我们采用推板推出。图 8.4 推板九、其它结构零部件的设计模架技术的标准，是指在模具设计中和制造中所应遵循的技术规范、基准、和准则。它具有以下定义：1. 减少了模具设计者的重复性工作；2. 改变了模具制造行业“大而全，小而全”的生产局面，转为专业生产；3. 模具的标准化是采用 CAD/CAM 技术的先决条件；4. 有利于模具技术的国际交流和模具出口。根据实用模具设计与制造手册表 2-86 的注射模模体组合形式而选模架，它适应于单分型面的模具的推件板的推出机构 13。经校核模具的强度和刚度都是足够的，且模架的大小也适中，经核算选用该模架是较为合理的。开模行程的效核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于单分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核 15：SH1+H2+（510）(mm) （8.1）式中： S 为注塑机的最大行程（此模具中为 300）mm；H1 为塑件的脱模距离（此模具中为 80），mm；H2 为包括流道在内的塑件高度（此模具中为 130）， mm；所以上式成立（210300 ），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机符合要求。十、冷却系统设计模具设置冷却装置的目的：一是防止塑件脱模变形；二是缩短成型周期；三是使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度，以得到柔软性、扰曲性、伸长率较好的塑件。模具冷却系统的目的，不仅仅是对模具进行冷却，而且可使模具维持成型制品所需要的恒定温度。10.1冷却系统的设计原则：1）冷却回路数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大；2）冷却通道的布置应合理；3）冷却回路应有利于降低冷却水进、出口水温的差值；4）冷却回路结构应便于加工和清理；5）冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等；6）冷却水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影响塑件的精度10.2 温度调节对塑件质量的影响1、改善成形性每一种塑料都有其湿度的成形模温，在生产过程中若能始终维持相适应的模温则其成形性可得到改善，若模温过低，会降低塑件熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。2、成形收缩率利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的的模温，有利于减少塑料的成形收缩率，从而提高塑件的尺寸精度。并可缩短成形周期，提高生产率。3、塑件变形模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用合适的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。4、尺寸稳定性对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中，尺寸发生变形；对于柔性塑料（如聚烯烃等）采用低模温有利用塑件尺寸稳定。10.3 对温度调节系统的要求a、根据选用的塑料品种，确定温度调节系统是采用冷却方式还是加热方式；b、希望模温均匀，塑件各部分同时冷却，以提高生产率和塑件质量；c、采用较底的模温，快速、大流量通水冷却一般效果比较好；d、温度调节系统要尽量做到结构简单，加工容易，成本低廉。10.4 冷却装置的设计要点a、冷却水孔的数量愈多，对塑件的冷却也就愈均匀；b、水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即将孔的排列与型腔形状相吻合；c、塑件局部壁后处，应加强冷却；d、对热量积聚大，温度上升高的部位应加强冷却；e、当成型大型塑件或薄壁制品时，料流程较长，而料温愈流愈低，为在整个塑件上取得大致相同的冷却速度，可以适当改变冷却水道的排水密度，在料流末端冷却水道可以排列得稀一些；10.5 冷却系统设计计算10.51 冷却水管直径为使冷却水处于湍流状态，查资料取 D=6mm结合模具的结构取 2 条冷却管道会造成模具温度会分布不均，故这里取 4 条，上下模板各两条。10.52 冷却水道的结构由于该塑件体积比较小，所以水道采用直水道直径为 6mm。第十一章模具的装配该模具以模板相邻侧面作为装配基准，磨削模板相邻两侧面成 90，然后以侧面为基准分别安装定模和动模上的其它零件。11.1 组件型腔和型芯与模板的装配根据这模具的结构采用埋入式型芯装配，固定板沉孔与型芯尾部为过度配合。固定板沉孔一般采用立铣加工，在修整配合部分时，应注意动模和定模的相对位置，修配不当则将使装配后的型芯不能与定模配合。埋入型芯还用螺钉紧固。型腔采用镶入法，在装配时，要选取装配基准，合理的确定其装配工艺，保证装配关系正确。装配好后还打上记号，便于以后的拆装 16。装配时的注意事项：1. 型腔和型芯与模板固定孔一般为 H6/m6 配合，如配合过紧，应进行修磨，否则在压入后模板变形，对于多型腔模具，还将影响个型芯间的尺寸精度；2. 装配前应检查，修磨影响装配的倾角为圆角或倒棱；3. 为了便于型芯和型腔镶入模板，并防止挤毛孔壁，压入端设计有导入圆角；4. 型芯和型腔压入模板时应保持垂直和平稳，在压入的过程中应边检查边压入。11.2 推杆的装配要求1. 推杆的导向段与型腔推杆孔的配合间隙要正确合理，一般采用 H8/f8 配合，应注意防止间隙太大漏料；2. 推杆与推杆孔中往复运动平稳，无卡滞现象；3. 推杆与复位杆端应分别与型腔表面和分型面齐平；4. 推杆固定板的加工与装配。为了保证制作的顺利拖木，各推出元件应运动灵活，复位可靠，推杆固定板与推板需要导向装配和复位支承，采用导柱导向结构。用复位杆复

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