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河南机电高等专科学校学生毕业设计中期检查表学生毕业设计中期检查表学生姓名孙 兵学 号111304206指导教师杨占尧课题名称旋钮塑料模设计与工艺规程的编制难易程度偏难适中偏易选题情况工作量较大合理较小任务书有无开题报告有无符合规范化的要求外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：所在专业意见： 负责人： 年 月 日 河南机电高等专科学校毕业设计任务书系系 部：部： 材料工程系 专专 业：业： 模具设计与制造 学学生生姓姓名名 : : 孙 兵 学学 号号: 111304206 设计题目设计题目： 旋钮注塑成型工艺及模具设计 起起 迄迄 日日 期期: 2013 年 11 月 2 日2014 年 4 月 30 日 指指 导导 教教 师师: 杨占尧 2013 年 11 月 2 日毕毕 业业 设设 计计 任任 务务 书书1本毕业设计课题来源及应达到的目的： 该课题来源于杨占尧教授的旋钮注塑成型工艺及模具设计。在完成该课题之后，应对注塑模模具设计过程熟练掌握，能够熟练使用相关设计手册，能够运用模具设计软件完成模具装配图及零件图的绘制。2本毕业设计课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：（1） 了解目前国内外注塑模具的发展现状。（2） 旋钮注塑件的结构分析。（3） 旋钮注塑模具设计并编写设计说明书一份。（4） 绘制模具总装图一张，并画出非标准零件的零件图。（5） 编制主要零件加工工艺过程卡。原始资料;塑件图及其尺寸见说明书材料：ABS生产批量：大批量所在专业审查意见：负责人： 13 年 11 月 2系部意见：系领导： 13 年 11 月 3日日零件号零 件 名 称 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 06型腔设 备夹 具刀 具量 具工序号工 序 名 称名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格工 时01下料锯床H1080带锯直尺02锻锻床专用锻床床夹具蒸汽锤游标卡尺03热处理(退火)热处理炉04车外圆和退刀槽卧式车床平口钳 车刀游标卡尺05钻孔和镗孔钻床和镗床平口钳和专用夹具游标卡尺06铣分流道铣床铣床夹具铣刀千分尺07电火花加工内形电火花成形机床D7140专用夹具成型电极游标卡尺08淬火和回火热处理炉09内外圆磨磨床导磁铁砂轮游标卡尺10热处理热处理炉游标卡尺11钳工研磨锉刀平口钳千分尺 编制 孙 兵 校对 审核 批准 机机 械械 加加 工工 工工 序序 卡卡 工序名称粗铣六面工序号03零件名称型腔镶块零件号00-13零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度种 类重 量T8A50-55HRC锻 件设 备名 称型 号夹 具名 称辅 助工 具车床虎钳垫块安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时二次2车外圆YT15 车刀游标卡尺20.2mm200/ min2000r/min二次1倒角YT15 车刀游标卡尺10.5mm60/ min2000r/mi设 计 者孙 兵指 导 教 师原国森共 1 页第 1 页零件号零 件 名 称 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 24动模固定板设 备夹 具刀 具量 具工序号工 序 名 称名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格工 时01下料锯床H1080带锯直尺02锻造锻床专用锻床夹具蒸汽锤游标卡尺03热处理（退火）热处理炉04车外圆和退刀槽卧式车床平口钳车刀游标卡尺05热处理（淬火和回火）热处理炉06磨削磨床M7340导磁铁砂轮千分尺 编制 孙 兵 校对 审核 批准 机机 械械 加加 工工 工工 序序 卡卡 工序名称粗铣六面工序号03零件名称型芯镶块零件号00-13零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度种 类重 量T8A50-55HRC锻 件设 备名 称型 号夹 具名 称辅 助工 具车床虎钳垫块安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时二次2车外圆YT15 车刀游标卡尺20.2mm200/ min2000r/min二次1倒角YT15 车刀游标卡尺10.5mm60/ min2000r/mi设 计 者孙 兵指 导 教 师原国森共 1 页第 1 页河南机电高等专科学校毕毕业业设设计计说说明明书书毕业设计题：旋钮注塑成型工艺及模具设计毕业设计题：旋钮注塑成型工艺及模具设计系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造班 级 模具 112 学生姓名 孙 兵 学 号 111304206 指导教师 杨占尧 2014 年 4 月 30 日I 旋旋钮钮注注塑塑成成型型工工艺艺及及模模具具设设计计摘要摘要：本设计题目为旋钮塑模设计，通过对该塑件模具的设计，进一步加强了设计者注塑模设计的基础知识，为设计更复杂的注塑模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。本设计运用塑料成型工艺及模具设计的基础知识，首先分析了塑件的材料及性能要求，为选取浇口的类型做好了准备；然后估算了塑件的体积，便于选取注塑机及确定型腔数量；最后分析了塑件的特征，确定模具的设计参数、设计要点及推出装置的选取。本副模具的设计需要推板顶出机构，在开模时用推件板顶出塑件，直到塑件脱出型芯。这种机构脱模可靠，设计方便且在模具中占用空间较小，非常适合在本副模具中使用。关键词：关键词：注塑模 浇口 推板 IIThe design of the Injection molding KnobAbstract：This design topic is the Knob of the Injection molding design, After the plastic part of the Injection molding designed The designers foundation knowledge of the injection mould design is reinforced and is able to design more complex injection mould through the design. Through the foundation knowledge, first, I analysed the plistic material and its properties,so I made selecting the typeal of the gate for preparation,I estimated the plistic parts physical vlume which good for choosing the injection-molding machine and the cavity.Last Ianalysed the plistic parts chavalteristic,I made the parameter of design,the importance of design and ejctor.This molde design need other side to open on the open molde. When the open molde the ejector plate ejects the plistic parts until the plistic parts ejector the core,this molde ejector is very good,because this molde use short area and design easy,we often use it. Keywords: Injection molding , Gate , Ejector plate 旋钮注塑成型工艺及模具设计11 绪绪 论论1.1 我国塑料模具工业的发展现状我国塑料模具工业的发展现状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。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。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，电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。但总体上热流道的采用率达不 到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。2、在制造技术方面：CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、以及一些塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如对充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。3、模具材料方面：近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重 大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，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的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，河南机电高等专科学校毕业设计说明书2仍有差距。1.2 我国塑料模具工业今后的趋势我国塑料模具工业今后的趋势据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网络机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。 1.3 我国塑料模具工业今后的发展方向我国塑料模具工业今后的发展方向（1）提高大型、精密、复发展方向杂、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旋钮注塑成型工艺及模具设计3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 国外塑料模具的发展现状国外塑料模具的发展现状1、模具生产效率高，工期短，人均产值高。各企业共同之处是厂房设备密集，显得十分拥挤，即使在这样的条件下，车间管理还是有条不紊，生产效率高。一般模具企业，人均年产值为514万美元。 2、专业分工细，技术精益求精，客户相对稳定。模具企业专业分工较细，生产协作紧密。每家企业只生产某一类模具，各家都有自己的拳头产品，这利于在技术上精益求精，以利在激烈的竞争中生存发展。模具厂所需的模具标准件都是外购的，有些零件加工业是由其他厂协作。 3、模具企业带件生产比较普遍，有利于企业发展。模具作为单件或极小批量产品，技术密集和精密加工设备密集，与模具成型制品的大批量生产相比，投入大，产出低，因而制约了模具企业大发展。他们注重模具与制品一体化，模具与制品相辅相成，互相促进，有利于模具企业的发展。4、紧跟主产品需求开发模具，重视开拓海外市场。模具工业发展较快，紧跟主产品需求开发制造模具是一个重要因素。近几年3C电子产品和汽车工业的迅速发展，带动了模具工业的发展。目前模具产值的76%源自3C产品和汽车、摩托车提供的河南机电高等专科学校毕业设计说明书4产品。模具行业以很强的市场敏感性，以最短的生产周期满足了这些行业的需求。大陆的许多3C产品和汽车模具就来自美国，日本和西欧，以及台湾。5、CAD/CAE/CAM和高速切削加工技术应用广泛。他们的模具生产效率较高，市场快速反应能力强，CAD/CAE/CAM技术和高速切削技术的普及应用，无疑是一个重要因素。1.5 本设计所要解决的问题本设计所要解决的问题在旋钮塑料模具的设计与制造过程中， 根据所学的知识和我们在毕业实习中所积累的经验，所采用方案如下：该塑件是挡条套，中等批量生产，塑件的材料采用常用的原料ABS，属于常用的工程材料。旋钮的结构简单，但四周有四个凸台，需要考虑侧向分型，增加了模具设计的难度，制件的尺寸较小 ，特别是需要侧向分型的地方尺寸更小，制造侧向型芯有点困难，强度不容易保证，需要考虑使用成型顶杆的方式完成侧向分型。2 模塑工艺规程的编制模塑工艺规程的编制该塑件是堵扣产品，其零件图如下图所示。本塑件的材料采用ABS，生产类型为大批量生产。旋钮注塑成型工艺及模具设计52.1模塑工艺规程的编制模塑工艺规程的编制该塑件是一个旋钮，其零件图如下图所示：图2-1 旋钮二维图图2-2 旋钮三维图塑件材料：ABS生产批量：大批量生产2.2 塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析2.2.1 塑件的原材料分析塑件的原材料分析塑件的材料采用的是ABS,其颜色是蓝色，按色标，属于热塑性塑料。从使用性能上看，ABS为韧性半透明树脂，无毒，无嗅，坚忍，质硬，呈刚性，有较好的耐低温性和耐蠕变性,吸水率小于1%；其最主要的特点是冲击强度大大提高,在低温下也不迅速下降。而这这样与所含橡胶的含量，接枝率和橡胶形态等因素有关，另外河南机电高等专科学校毕业设计说明书6ABS的耐磨性很好，尺寸稳定性好。ABS的热变形温度为93C，脆化温度为-70C,在-40C时仍有相当的强度.一般ABS易燃,无自熄性,有良好的电绝缘性，且很少受温度的影响，化学稳定性好，对水、酸、碱、无机盐几乎没影响。且易于加工成型，但能溶于酮、醛、酯及某些卤化烃，由于含二烯双键，所以耐侯性不好；ABS的主要缺点：耐热性差，而且易燃，耐侯性差，一般的ABS不透明，所以改性的方向是提高耐热性，抗燃，耐侯,透明和增加光泽。改性的方法是共混、共聚、接枝等。作为工程塑料的ABS分子，分子量很大，价格昂贵,性能优异,可作结构材料，或者有特殊用途的塑料，它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二烯的韧度，聚丙烯氰的化学稳定性的表面硬度，其抗拉强度可达3550MPa。另外成型温度低时，收缩小，但是方向性明显，凝固速度较快，易因温差过大而产生内应力，造成凹痕和裂纹等缺陷，因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应较缓慢的散热，冷却速度不易过快。ABS的具体性能如下表：ABS的主要性能密度/g.cm1.011.08比热容/j.kg12551674导热系数w/m-1k-1x10213.831.2线胀系数c-1x10-55.88.6滞留温度0c300400热含量kj.kg-160塑件的注射压力MPa314398塑件凝固时放出的热量kj627冷却时排除的热量kj.kg627旋钮注塑成型工艺及模具设计7料筒的温度0c180260表2-1 ABS性能2.2.2 结构分析结构分析从零件图（图1）上看，该零件总体形状为圆柱形壳体，如图1所示，该塑件的总高度为200.2mm，塑件的外径为42mm，内径为36mm，塑件的壁厚为3mm,塑件内表面的圆角半径为R2mm, 塑件外表面的圆角半径为R3mm，塑件内部圆管状的小圆柱的顶面到该塑件顶面的距离为30.1mm，.塑件内的小圆柱外径为10mm,内径为15mm.，小圆柱内径的底部与该塑件的底部平齐。因此，模具设计时，在塑件的圆周形阶梯处分型较为合适如图2所示。因此，模具设计时，在塑件的圆周形阶梯处分型较为合适2.2.3 尺寸精度分析尺寸精度分析该零件的重要尺寸为200.2mm，30.1mm，次要尺寸为10mm, 3mm, 42mm， R2mm, R3mm，36mm，15。由以上分析可知，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。 从塑件的壁厚上看，壁厚的最大处为3mm，最薄处为2.5mm,较均匀，有利于制品的成型。2.2.4 表面质量分析表面质量分析该零件的表面除要求表面光滑无毛刺外没有其他特别的表面质量要求。故比较容易实现。综上所述，分析可以看出：注塑时在工艺参数控制得比较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。2.3 计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注射机及确定模具型腔的数量。计算塑件的体积为：V=112.596计算塑件的质量:根据设计手册可查得增强ABS的密度为： = 1.05g/cm3 河南机电高等专科学校毕业设计说明书8故塑件的质量为：m = 11.85g2.4 成型设备的选择成型设备的选择注射模具是安装在注射机上的，模具与注射机应当相适应，这将关系到制件的质量，均匀性及成型周期。一副模具放在许多型号和规格的注射机上使用，均可能获得令人满意的效果，但是只有该模具的注射量、锁模力、注射速度和总的循环操作都与预想值相同的情况下才能取得最佳效果。选择注塑机时，必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机最大注射量的80%，此模具采用一模两腔。2.5 注射量的校核注射量的校核模具型腔能否充满与注射机允许的最大注射量密切联系，设计模具时应保证注塑模内所需融体总量在注射机实际的最大注射量；根据生产经验，注射机的最大注射量是允许最大注射量的80%。+80%1M2MM由计算可得满足使用要求。2.6 注射压力校核及锁模力校核注射压力校核及锁模力校核注射压力校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要，注射压力的大小与制品的复杂程度、模具结构、塑件品种、注射速度、流动比、喷嘴及模具流道系统以及注射机类型等因素有关。ABS的注射压力为60MPa100MPa，而XS-ZY-125型注射机的注射压力为119MPa。故满足注射压力的需要。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠的锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料融体时型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即（+1nA）PF2A经计算满足上式要求，故满足使用要求。因为该制件的尺寸不算太大,为了保证制件的质量，考虑其外形尺寸,注塑时的压力,并结合工厂的实际情况，初步选的注塑机为：xs-zy-125，其主要的工艺参数如下表所示：型号xs-zy-125旋钮注塑成型工艺及模具设计9公称注射量（cm3）192镙杆的直径（mm）42注射压力（MPa）1500注射行程（mm）160注射时间（s）1.8镙杆转速（r/min）10140注射方式镙杆式锁模力（kN）900最大成型面积（）360模板最大行程（）300模具最大厚度（）300模具最小厚度（）200表2-2 注塑机工艺参数2.7 塑料注塑工艺参数的确定塑料注塑工艺参数的确定ABS的加工特点：加工性好，用柱塞式、螺杆式注射机均可，热稳定性不太好。查找相关文献和参考工厂实际应用的情况，增强成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）河南机电高等专科学校毕业设计说明书10温度0c700c800c干燥温度时间/h4h8h后段1500c1700c中段1650c1800c机筒前段1800c2000c喷嘴1700c1800c温度模具400c700c注射压力MPa80MPa100MPa3 注塑模的结构设计注塑模的结构设计注塑模的结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道的布局、浇口位置的设置、模具工作零件的结构设计、推出结构的设计等内容。3.1 分型面的选择分型面的选择分型面是动、定模具的分界面，即打开模具取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切联系。实际的模具结构基本上有三种情况：型腔完全在动模一侧；型腔完全在定模一侧；型腔各有一部分分别在动、定模中。分型面的选取不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及模具结构与制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则是：保证塑件质量，便于制品脱模和简化模具结构。具体包括以下几条。型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面首要原则。旋钮注塑成型工艺及模具设计11(1)有利于保证塑件的外观质量(2)有利于保证塑件的尺寸精度(3)考虑满足塑件的使用要求(4)考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适(5)考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积(6)尽可能将塑件留在动模一侧，易于设置和制造简便易行的脱模机构(7)考虑侧向抽拔距，一般机械式分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短(8)尽量方便浇注系统的布局(9)有利于排气(10)模具零件易于加工如下图所示：图3-1分型面该塑件为旋钮，表面要求光滑无毛刺，但是在使用过程中，球周边部位与工人手指接触的比较多，因此此部位不允许有毛刺。且垂直与轴线的截面形状比较简单，而且有一段与轴线平行的环面，这样有利于对球进行定位、加工。由此可见，即选择上图分型面。河南机电高等专科学校毕业设计说明书123.2 确定型腔的排列方式确定型腔的排列方式对多型腔模具的基本要求应使各个型腔能够同时充满且各个型腔的压力相同，这样才能保证各个型腔所成型出的塑件尺寸、性能一致。现代注塑机的料筒通常置于定模板中心轴上，由此而确定了主流道的位置，各型腔到主流道的相对位置应满足以下基本要求：(1)各型腔应在相同温度下同时充满。(2)到各型腔流程短，以降低废料率。(3)各型腔间之距应尽可能大，以便在空间设置冷却水道，推出杆，并具有足够的截面积，以承受注射压力。(4)总的反作用力应作用于注射机模板中心。本塑件尺寸不大，批量生产，在注射时采用一模两件，综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素拟采用如下图所示的排列方式：图3-2型芯布局这种排列方式的最大优点是能保证表面光滑无毛刺，其缺点是熔料进入型腔后，到另一端的料流长度较长，但因本塑件不太大，故对成型没有太大影响。3.3 浇注系统的设计浇注系统的设计浇注系统是指塑料溶体从注射机喷嘴出来后，到达型腔之前在模具中所流经的旋钮注塑成型工艺及模具设计13通道，其作用是将熔融状态的塑料溶体从喷嘴处平稳的引入到模具型腔，并在溶体填充和固化成型过程中，将注射压力和保压力传递到塑件的各个部位，以获得组织致密，外形清晰，表面光洁，尺寸精确的制品，浇注系统分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类，浇注系统的设计对注射成型效率和制品质量有直接影响，也是获得优质制品的关键。浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成。在设计浇注系统时，应考虑如下因素：塑料的成型特性、制品的大小及形状、模具成型制品的型腔数、塑件外观、注射机安装模板的大小、成型效率、冷料。3.3.1 主流道的设计主流道的设计据设计手册查得XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径：d0=4mm喷嘴前端球面半径：R0=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R0+（12）mmD=d0+(0.51)mm取主流道的球面半径： R=13mm取主流道的小端直径d=4.5mm为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取13度经换算得主流道大端直径D=8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。3.3.2 主流道衬套的选取主流道衬套的选取为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为5357HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。3.3.3 分流道设计分流道设计分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，ABS的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根据主流道大端直径D=8.5mm，则梯形可选用上底为b=5.5mm,高为h=8mm的截面。河南机电高等专科学校毕业设计说明书14分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.252.5R m，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝a热层。有利于保温。但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。3.3.4 浇口的设计浇口的设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选择从塑件的表面进料，而且在模具结构上采取镶拼型腔型芯，有利于填充排气。故采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为（blh）=1mm0.8mm0.6mm,试模时修正. 图3-3浇道3.4 排气结构的设计排气结构的设计在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气，利用和模间隙排气。由于堵扣注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。（ABS塑料的最小不溢料间隙为0.04mm，间隙较小，再加上ABS的流动性较好，也不宜开排气槽。）旋钮注塑成型工艺及模具设计153.5 推出机构的设计推出机构的设计模具开模后,塑件包紧动模型心的力并不大,适当考虑脱模斜度,采用顶杆并不会将塑件顶变形,且模具结构简单。如果是采用推管和顶杆联合顶出,顶出平稳,塑件不会变形,但推管与中间的型心想配合,会造成制造和装配上的困然。由以上两种方法的比较不难看出图示方法比采用推管和顶杆联合顶出的方法更经济也可以给制造带来方便。3.6 成型零件的结构设计成型零件的结构设计成型零件包括型芯、型腔、成型杆等。成型零件在注射成型过程中，直接与塑料溶体接触，需要承受高温、压力、塑料溶体的冲击和摩擦的作用，长期工作之后，容易发生磨损、变形和断裂。设计注射模时应针对塑料制品的结构特点，生产批量、使用要求以及模具的使用寿命等，合理确定成型零件的结构，满足精度、粗糙度、强度、刚度的要求。3.6.1 型腔的结构设计型腔的结构设计本副模具采用整体式型腔结构，由于制件结构简单，模具牢固，不易变形，制件没拼界逢，适用用于本制件的模具。根据分流道与浇口的设计要求，分流道与浇口设在凹模型腔上其结构。3.6.2型芯结构的设计型芯结构的设计型芯主要是与型腔相结合构成模具成型表面，其型芯如下图河南机电高等专科学校毕业设计说明书16图3-4型芯4 模具设计的有关计算模具设计的有关计算本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损率来进行计算。查常用塑料的收缩率表，塑料ABS的成型收缩率为S=0.40.7，故平均我们取为Sap=0.6。考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取=/3。4.1 型腔的尺寸计算型腔的尺寸计算4.1.1 型腔的径向尺寸型腔的径向尺寸(13)计算计算DM =（DS+DSSap-0.75）0+ =（13.18+13.180.6-0.750.18）0+0.06 =13.1240+0.06旋钮注塑成型工艺及模具设计17式中：DM型腔的径向公称尺寸DS塑料制品的径向最大尺寸（制品公称尺寸加上偏差尺寸）Sap塑料的收缩率，取平均收缩率，例如ABS，当壁厚为1时，其平均收缩率为0.6。制品的设计公差（或规定公差）。模具的制造公差，一般取=（1/31/6）4.1.2 型腔的球面半径尺寸计算型腔的球面半径尺寸计算：RM=（RSRSSap-2/3）0+ =（21.647+21.6470.6-2/30.22）+00.07 =21.825+00.07式中：RM型腔球面半径的公称尺寸RS塑件球面半径的最大的尺寸4.1.3型腔的深度尺寸型腔的深度尺寸(1.5)计算计算HM=（HS+HSSap-2/3）0+ =（1.5+0.12+1.620.6- 2/30.12）+00.04 =1.55+00.04式中：HM型腔深度的公称尺寸HS塑件高度的最大尺寸4.2 型芯的尺寸计算型芯的尺寸计算4.2.1 型芯镶块的尺寸型芯镶块的尺寸(10)计算计算：DM=（DS+DSSap-0.75）0+河南机电高等专科学校毕业设计说明书18 =(100.16+10.160.6-0.750.16)+00.05 =10.1+00.05式中:DM凸模镶块的径向公称尺寸DS塑件的环形径向最大尺寸4.2.2 型芯的尺寸型芯的尺寸(8)计算计算:A:型芯的径向尺寸计算dm=(ds+dsSap+0.75) -0 =(8+80.6+0.750.18)-00.06 =8.18-00.06式中:dm型芯的径向公称尺寸ds塑件的径向最小的公称尺寸B：型芯的高度尺寸(4)计算hM=(12.5+hS+hSSap+2/3)0-0.03 =(12.5+4+40.6+2/30.1)-0.03 =16.660-0.03式中：hM型芯高度的公称尺寸hS塑件深度的最小尺寸4.3 型腔侧壁厚度和底板厚度的计算型腔侧壁厚度和底板厚度的计算4.3.1 型腔侧壁厚度的计算型腔侧壁厚度的计算根据型腔壁厚的经验公式,可得到型腔壁厚H()：Tc=0.2L+17旋钮注塑成型工艺及模具设计19 =0.226+17 =22.2由于其为圆形，因此可以圆整取30mm。所以：Tc Tc / 2 = 15取Tc=204.3.2 型腔底板厚度的计算型腔底板厚度的计算由型腔底壁厚度Th的经验公式得：Th=1.22rPM/p =1.2250r/160 17所以：Th=5式中：r型腔的内半径PM型腔内的塑料溶体压力（MPa）p模具材料的许用应力，45钢p=160MPa，一般常用模具钢p=200MPa。（底板材料选定为45钢）考虑到模具的整体结构协调，取底板厚度Th=254.4 模架的选择模架的选择由型腔的壁厚可以计算出型腔模板的周界尺寸：型腔模板的长度：L=Tc+D+Tc+D+Tc =30+13+30+13+30=116型腔模板的宽度：N=Tc+D+Tc+D+Tc河南机电高等专科学校毕业设计说明书20 =30+13+30+13+30 =116以上计算出来的模板周界尺寸不太可能与标准模板的尺寸相等，必须将其与标准尺寸靠拢，一般向较大的修整，另外在修整时，还需要考虑到其他零件的安装位置，如果不够的话，需要增加壁厚尺寸。所以模板尺寸为：BL=200200根据模板尺寸选择A2型模架，所以本模具的外形尺寸为：280200200，导柱直径为20，A=40，B=32，C=63，H=82+A+B+C=82+135=217。LT=156 Lt=160 lM=96 lm=182 L=2005 模具加热与冷却系统的计算模具加热与冷却系统的计算注塑模温度调节是采用加热或冷却方式来实现的，确保模具温度在成型范围之内。模具加热方法有蒸汽、热油、热水加热及电加热等方法，最常用的方法是电阻加热；冷却方法则采用常温水冷却、冷却水强力冷却或空气冷却等方法。而大部分采用常温水冷却法。模具温调系统的功用：改善成型条件、稳定制品形状尺寸精度、改善制件物理性能、提高制品表面质量。塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按下式进行计算：设该模具平均工作温度为60，用20的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为30，产量为（2分钟1模）1000g/h。5.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量为求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q3查有关文献得ABS的单位热流量为Q =314.3398.1J/g ,取Q =350J/g：22Q =W*Q =1008g/h350J/h=352800J22旋钮注塑成型工艺及模具设计215.2求冷却水的体积流量求冷却水的体积流量VV=WQ /Pc (T T )1112=352800/601/10004.2（3020）=140cm3温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：变形、尺寸精度、力学性能、表面质量。在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。在注射模具中溶体从200 C,左右降低到60 C左右，所释放的能量5以辐射，对流的方式散发到大气中，其00余95由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。模具的冷却时间约占整个循环周期的2/3。缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。在冷却水冷却过程中，在湍流下的热传递是层流的1020倍。在次我选择紊流。冷却水道直径d/（mm）最低流量v/（m/s）流量qv/（m /min）3121.107.410河南机电高等专科学校毕业设计说明书226 模具闭合高度的确定模具闭合高度的确定和注塑机有关参数校核和注塑机有关参数校核在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：定模座板厚度H1=25mm，定模板厚度为H2=25mm，动模板厚度为H3=25mm，垫块厚度H4=50mm动模座板厚度H5=25mm如下图所示：H=H1H2H3H4H5 =25+40+32+63+25+32 =217本模具的外型尺寸为280200mm200mm。XSZY125型注塑机最大安装尺寸为370mm350mm，故能满足模具的安装要求。模具的闭合高度H =217，XSZY125型注塑机所允许的模具最小厚度=200mm，=300mm，即满足模具的安minHmaxH装条件。HminHmaxH经查资料XSZY125型注塑机最大开模行程S=300，满足顶出塑件的要求；经验证，XSZY125型注塑机能满足使用要求，故可采用。旋钮注塑成型工艺及模具设计237 绘制模具总装图和非标零件工作图绘制模具总装图和非标零件工作图7.1 本模具的工作原理本模具的工作原理工作原理：开模时，动模3后退，Z字形拉料杆10随动模3后退，将凝料从主流道拉出，包紧在型芯4的塑件随动模3一起后退，当动模3后退到一定程度时动模板3及其固定部分停止运动，推板13与注塑机顶杆接触，在注塑机顶杆的作用下，推板13推动推杆5将塑件从型芯4脱出。 合模时，在注塑机的作用下，由复位杆15、导柱1等定位将模具闭合。河南机电高等专科学校毕业设计说明书24图7-1 模具装配二维旋钮注塑成型工艺及模具设计25图7-2 模具装配三维图7-3 模具装配三维8 模具的装配模具的装配8.1 装配主要要求如下：装配主要要求如下：1、模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm分模处要求密合。2、推件时推杆与卸料板要保持同步。3、上、下模型芯必须紧密接触。8.2 装配加工顺序：装配加工顺序：1、装配前按图检验主要工作零部件及其它零件尺寸。2、镗导柱、导套孔。将定模板、动模板、型芯固定板叠合在一起，使分模面紧河南机电高等专科学校毕业设计说明书26密接触并加紧，镗导柱、导套孔，在孔内压入工艺定位销后，加工侧面的垂直基准。3、加工定模。用定模侧面的垂直基准确定定模上型芯中心的实际位置，并以次作为加工基准。4、压入导柱、导套。将定模、板动模板、支撑板上分别压入导柱、导套，使其导向可靠，滑动灵活。5、装配型芯。在定模和型芯固定板孔内压入型芯，用镙孔复印法和压销钉套法使型芯紧固在支撑板上，将其一起磨平。6、通过型芯钻支撑板上的推杆孔。7、通过支撑板钻推杆固定板上的孔。8、在推杆固定板和支撑板和支撑板上加工限位螺钉和复位杆孔。9、组装垫块和支撑板。10、加工定模座板。加工螺孔、销钉孔和导柱孔，并将浇口套、导柱套压入定模座板。11、定模部分的装配。用平行夹头把它们加紧（浇口套的浇道孔与镶块上的浇道口对中，在上面钻固定在注塑机上的孔，使其与注塑机相配合。9 成型的某些缺陷成型的某些缺陷9.1 粘着模芯粘着模芯（1）注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。（2）冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。（3）模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。（4）机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。（5）可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。旋钮注塑成型工艺及模具设计279.2 粘着主流道粘着主流道（1）闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。（2）料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。（3）主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。（4）主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.51 。（5）主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。 当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。9.3 注射填充不足注射填充不足所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：（1）熔料流动阻力过大这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。（2）型腔排气不良这是极易被忽视的现象，但以是一个十分重要的问题。模具加工精度超高，排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须合理地安排顶杆、镶块，利用缝隙充分排气，否则不仅充模困难，而且易产生烧焦现象。（3）锁模力不足因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺河南机电高等专科学校毕业设计说明书28料。应调大锁模力，保证正常制件料量。9.4 溢边（毛刺、飞边、批锋）溢边（毛刺、飞边、批锋）与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺更大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因有：（1）注射过量（2）锁模力不足（3）流动性过好（4）模具局部配合不佳（5）模板翘曲变形9.5 制件尺寸不准确制件尺寸不准确初次试模时，经常出现制件尺寸与设计