台灯底座注射模具设计

摘 要本文主要介绍了台灯底座塑料件的注射模具设计，台灯底座是台灯装置中的一个塑料组件，其材料为 ABS 塑料，根据 ABS 塑料成型的工艺特性和产品的使用要求，对测绘的产品尺寸和工艺分析，选择了合适的分型面，对模具进行了成型零件、浇注系统、推出机构和复位机构进行设计。此外,本文还详细说明了台灯底座塑料件的模具设计原则、成型零件尺寸的计算过程和其模具的工作原理。最后在设计过程中运用 UG、Auto CAD2006 软件进行注塑模结构设计与计算并绘制出模具总装图以及主要零件图的绘制。并确保模具结构的可靠性、合理性、实用性。关键词 台灯底座； 模具设计； ABS 塑料； UG；Abstract This text mainly introduced the injection mold design of the table lamp base. the table lamp base was one plastic subassembly of table lamp. Its material was ABS plastics. According to the fashioned processing property of ABS and the operating requirement of the product, the product was proceed detailed technical analysis. Through the products size and the conclusion of technical analysis. choose the favorable parting plane and designed the modeling part, runner system , pullout institution and reset institution. In the end I completed designing the assemble diagram and the major pa rts diagram and made sure the credibility, rationality, and the function of the molding tool structure. In addition. The article also details the lamp base plastics mold design principles, forming part of the calculation process and its mould works. Finally the application in the design process, UG Auto CAD2006 software for the structural design of the injection molding and calculates and draws out the mould assembly diagrams, and drawing of the main parts. And make sure that the mould structure of reliability, rationality, practicality.Keyword: table lamp；mold design；ABSplastic；UG； 目 录前言 .1第一章 塑料产品分析及其工艺特点 .21.1 产品结构工艺性分析 .21.1.1 塑料的分析 .21.1.2 塑件的工艺分析 .31.2 塑件产品图的测绘 .3第二章 注射成型方案分析 .42.1 分型面及其选择 .42.2 浇注系统分析 .4第三章 模具的机构设计 .63.1 模架的选择 .63.2 塑件的成型设 备选用 .63.2.1 分型面投影面积的计算 .63.2.2 塑件及浇注系统的体积的计算 .63.2.3 注塑机的选择 .73.3 成型零部件设计 .83.3.1 成型零部件的结构设计 .83.3.2 成型零部件的工作尺寸计算 .93.4 浇注系 统的设计 .123.4.1 主流道的设计 .163.4.2 分 流道的设计 .173.4.3 浇口 的设计 .173.4.4 定位圈的 设计 .203.5 推出机 构的设计 .203.5.1 推出脱 模机构的选用 .213.5.2 推杆设计 .213.5.3 推管 推出机构设计 .233.6 复位机 构的设计 .233.7 冷却系统的设计 .23第四章 注塑机的校核 .244.1 注塑量的校核 .244.2 注塑机锁模力的校核 .244.3 最大注射压力的校核 .244.4 开模行程及装模高度的校核 .24第五章 模具的工作原理和模具结构特点 .255.1 模具工作原理 .255.2 模具结构特点 .26结术语 .27致谢 .28参考文献 .29前 言由于塑料具有很多优良的性能和特点，近几年来它在各个领域得到了越来越广泛的应用。塑料模具的设计与制造得到了空前的发展，特别是作为塑料必备成型工具的塑料注射模具，由于它成型效率高，易成型形状复杂的制件，并可实现自动化生产，得到了迅速的发展，同时其技术水平也得到了迅速的发展和提高，新的设计结构层出不穷，传统的设计理念不断更新，塑料模具已成为了模具行业不可欠缺的重要部分。在塑料件的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的设备等是成型优质塑件的重要条件。CAD/CAE/CAM 技术的快速发展和推广应用给模具带来了巨大的变革，成为模具技术最重要的发展方向。随着社会的发展，高效率和高效益正在成为企业追求的目标，而模具正是这样一个现代化的代名词，是当今工业生产的极为广泛的主要工艺装备。毕业设计是高等学院教学计划中一个重要的综合性教学环节。毕业设计对培养我们综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能来分析、解决实际问题的能力和进行科学研究的初步能力都起了重要作用。毕业设计的过程，对于培养我们独立工作的能力、创新能力以及理论联系实际和严谨求实的工作作风也同样起到了十分重要的作用。这次毕业设计的主要任务是台灯底座注射模具设计，毕业设计的指导思想是面向生产实际、坚持教学要求，努力实现教学、科研和生产三方面的有机结合，通过此次毕业设计进一步加强理论知识和工程实践的结合，提高了我的实践应用能力，在培养一名工程技术人员应有的技术水平的同时，更学习到了良好的职业道德，认真负责、求实创新、科学严谨的态度，脚踏实地、勇于进取的精神。由于的实践经验的不足，在设计中肯定有误漏之处，殷切希望各位老师及领导予以批评和指正。第一章 塑料产品介绍及其工艺特点1.1 产品结构工艺性分析本次课程设计的题目是台灯底座注射模具的设计，其产品图如(图 1.1)所示。1.1.1 塑料的分析台灯底座的材料是 ABS 塑料，其工艺参数见(表 1.1)，ABS 塑料在工程上应用非常广泛，它由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，共聚使 ABS 塑料具有良好的综合力学性能。ABS 塑料外观为粒状或粉状，呈浅象牙色，不透明但成型的塑料件有较好的光泽。它无毒、无味、易燃烧、无自熄性，密度为 1.081.2g/cm .ABS 塑料具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降；具有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性和化学稳定性和电气性能。ABS 塑料表面不可接触冰醋酸、植物油等化学药品，否则会引起应力开裂。此外 ABS 塑料的热稳定性差，使用的温度范围为-40100, 其耐侯性也较差，紫外线作用下容易降解，从而会导致制件变硬变脆。ABS 塑料具有良好的成型性和综合力学性能，因此用途广泛，在机械工业上来制造水箱外壳、蓄电池槽、仪器壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。ABS 在汽车工业上的用途也日趋增加，用 ABS 塑料可制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热管等，还有的用 ABS 塑料夹板制作小轿车等。此外，ABS 塑料还可以来制作水表壳，纺织器材、家用电器外壳、文体教育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食物包装容器、农药喷雾器及家具等。表 1.1 塑料的成型工艺参数材 料 ABS注塑机类型 螺杆式图 1.1 塑件产品图图 1.1 塑件产品图螺杆转速(r.min) 3060密度（g/ 3 ) 1.081.2计算收缩率（%） 0.30.8温度（ 0c） 8085预热时间（h） 23后段 150170中段 165180料筒温度（ 0C）前段 180200形式 直通式喷嘴温度（ 0c） 180190模具温度（ 0C） 5070注射压力（MPa） 7090保压力（MPa） 5070注射时间 2090高压时间 05冷却时间 20120成型时间（s）总周期 50220适用注塑机类型 螺杆式、柱塞式均可1.1.2 塑件的工艺分析该塑件是台灯底座（ABS 塑料） ，有四个小螺丝孔、斜向有个与上盖的一个大的配合孔位（难点） ，上表面有散热的结构，外表面有一定的外观要求。对于小孔必须采用小型芯放在动模一侧，斜向大孔，要采用大的斜向型芯，放在定模一侧。浇口的形式采用曲面上轮辐式浇口（内侧浇口，浇口形式采用点浇口。此结构由于比较形状复杂，所以在设计浇注系统和型芯结构时有一定的难度，由于此塑料是台灯的大的外观零件，所以型腔必须的加工精度要比较高。1.2 塑件产品图的测绘经过绘制，塑件的产品简图见(图 1.2)。图 1.2 台灯底座简图第二章 注射成型方案分析2.1 分型面及其选择分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此，分型面的选择是注射模具设计中的一个关键。通常模具的分型面与注射机的开模方向垂直。开模时将注射后的冷却固化的塑件及浇注凝料从模体中顶出并取下（或自动落下） ，再将模腔内的杂物清除，或将嵌件或活动型芯安放于模腔内。但有时采用侧向抽芯机构或取出点浇口的凝料往往需要从几个方面进行数次分型。该塑件是台灯底座（ABS 塑料） ，有四个小螺丝孔、斜向有个与上盖的一个大的配合孔位（难点） ，上表面有散热的结构，外表面有一定的外观要求。对于小孔必须采用小型芯放在动模一侧，斜向大孔，要采用大的斜向型芯，放在定模一侧。浇口的形式采用曲面上轮辐式浇口（内侧浇口，浇口形式采用点浇口。此结构由于比较形状复杂，所以在设计浇注系统和型芯结构时有一定的难度，由于此塑料是台灯的大的外观零件，所以型腔必须的加工精度要比较高。2.2 浇注系统分析注射模浇注系统是将注塑机料筒中的熔融塑料从喷嘴高压喷出后，稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道。它在充模及塑件固化过程中还将注射压力平衡的传递到型腔的各个部位，以获得填充殷实、完整、质量良好的塑件。台灯底座根据要求模具采用一模一件，采用曲面上轮辐式浇口（内侧浇口）进料。浇注系统没有分流道和冷料穴，从台灯底座形状和使用要求上看，由于都是外壳形状，所以浇口设为内浇口，分流道设在大型芯的侧面上采用半截面的形式，拉料杆设计成“Z”形，具体浇注的结构形式，如图 2.1 所示。图 2.1 浇注系统第三章 模具的结构设计3.1 模架的选择经过产品的测绘塑件的外形尺寸：为直径 118mm,高 75mm。由于浇注系统采用曲面上轮辐式浇口（内侧浇口）进料，故采用大水口模架，根据塑件的外形尺寸尺寸龙记标准模架大水口 AI-2525-A110-B40-C80 的标准模架。其简图见图 3.1 。3.2 塑件的成型设备选用3.2.1 分型面投影面积的计算通过三维软件 UG 软件的造型，根据其析功能分别计算出产品组件在分型面的投影面积 A1=8930.34 。2m3.2.2 塑件及浇注系统的体积的计算（1）通过三维软件 UG 的造型，根据其析功能分别计算出产品组件在的体积为图 3.1 模架简图Vs1=5.3507 。4103m（2）浇注系统体积估算（计算公式为 Vj1= 和 UG 软件测得）2201()/3HR,见图 3.2a 示。这里由于浇注系统比较复杂。直接使用软件测得 Vj1 40.16。3（3）塑件总注射量的计算V1 = Vs1 + Vj1 = + =45.30714.361045.33m3.2.3 注塑机的选择根据塑件的注塑量、分型面的投影面积和模具的合模高度选择注塑机的型号（见表 2.1、表 2.2） 。表 2.1 注塑机的型号的选择塑件名称 注塑量(mm 3) 合模高度 （mm） 分型面的投影面 积(mm 2) 注塑机的型号台灯底座 5.6623 410315 8930.34 GS54-S200/400表 2.2 型号 GS54-S200/400 为的注塑机参数项 目 参 数结构形式 卧式注射方式 螺杆式额定注射量(cm 3) 200400螺杆直径(mm) 55图 3.2 浇注系统示意图3.3 成型零部件设计模具合模后，在动模板与定模板之间的某些零部件组成一个能填充塑料熔体的模具型腔，模具型腔的形状的与尺寸就决定了塑料制件的形状与尺寸。构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。3.3.1 成型零部件的结构设计成形零件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件；凸模亦称型芯，是成型塑件内表面的零件，而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。凹、凸模按结构不同主要可分整体式和组合式两种结构形式。1）整体式的凹模和凸模是指直接在整块模板上加工出凹、凸形状的结构形式。其特点是牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是加工困难，热处理不方便，整体式凸模还有消耗模具钢多、浪费材料等缺点。所以整体式凹、凸模结构常用于形状简单的单个型腔中、小型模具或工艺试验模具。2）组合式凹模、凸模结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。按组合方式的不同，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式等形式。 ，整体嵌入式多用于小型塑件多型腔的成型，使的各个型腔和型芯可以单独加工，通过 H7/m6 的配合压入到模板中，这种结构加工效率高，拆装方便，容易保证形状和尺寸精度。局部镶嵌式多用于型腔、型芯有些局部不易加工成型或需要经常更换的模具结构。四壁注射行程(mm) 160注塑速率（g/s） 110螺杆转速(r/min) 16、28、48锁模力(KN) 2540最大成型面积(mm 2) 645拉杆内间距(mm) 532634最大开模行程(mm) 260最大模具厚度(mm) 406最小模具厚度(mm) 165锁模形式 双曲肘模具定位孔直径() 125喷嘴球半径() SR18喷嘴孔径() 4推出形式 中心推出拼合式主要用于大型和形状复杂的凹模，通过把型腔四壁和底板分别加工，经研磨后压入模套中组成型腔。此模具虽然比较简单，但是模具型腔不规则，特别是浇口的设计是个难点，考虑到加工的合理性本模具可以采用组合式凹模、凸模结构，定模部分有一个大的斜型芯、两个小型芯。动模部分比较简单只是 4 个小型芯。斜型芯、两个型腔和型腔的配合是H7/m6，斜型芯由于是回转体，且不对称，需要通过键来止转。4 个小型芯与大型芯的配合也是 H7/m6，型腔和型芯都是通过 H7/m6 配合压入定模板和动模板内的结构形式见图 3.3。3.3.2 成型零部件的工作尺寸计算影响塑件的尺寸精度的因素很多，概括的说，有塑料原材料的、塑件结构和成型工艺、模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损的因素。在一般情况下，原材料收缩率的波动、模具的制造公差和成型零件的磨损是影响塑件的主要原因。因为收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件尺寸的增大而增大，因此，生产大型塑件时，收缩率波动是影响塑件精度的主要因素，若单靠提高模具制造精度是困难和不经济的，应稳定成型工艺条件和选择收缩率波动较小的塑料；生产小型塑件时，模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素，因此，应提高模具制造精度等级和减少磨损。1. 型腔和型芯相关尺寸计算图 3.3 成型零件结构示意图（1）收缩率的确定ABS 塑料的收缩率为 0.4%0.7%，该塑料的平均收缩率 为S=（0.4%+0.7%）/2=0.55% （这里为计算方便取 0.5%）minax()/2S（2）精度的确定对于 ABS 塑料而言，对于标注公差，高精度选用 MT2，一般精度选用 MT3，对于未注公差选用 MT5,对于本产品都取一般精度 MT3。（3）型腔和型芯相关尺寸计算相关零部件的尺寸计算(由于本产品要计算的尺寸比较多，本文采用表格形式来表达具体尺寸可以自己对应来查)表 3.1 成型零件尺寸计算表格成型零件尺寸计算表格（单位 mm）尺寸公差(MT3)A型芯径尺寸 0()mzl下偏差(上偏差为 0)型腔径向尺寸 0)zmL上偏差(下偏差为 0)型芯高度尺寸 0)mzh下偏差(上偏差为 0) 型腔深度尺寸 0)zmH上偏差(下偏差为 0)中心距()mCz公差(对称公差)3.50 0.14 3.62 -0.047 3.41 0.047 3.61 -0.047 3.43 0.047 3.52 0.023 4.00 0.14 4.13 -0.047 3.92 0.047 4.11 -0.047 3.93 0.047 4.02 0.023 4.00 0.14 4.13 -0.047 3.92 0.047 4.11 -0.047 3.93 0.047 4.02 0.023 5.00 0.14 5.13 -0.047 4.92 0.047 5.12 -0.047 4.93 0.047 5.03 0.023 6.00 0.14 6.14 -0.047 5.93 0.047 6.12 -0.047 5.94 0.047 6.03 0.023 6.50 0.14 6.64 -0.047 6.43 0.047 6.64 -0.047 6.43 0.047 6.53 0.023 7.00 0.16 7.16 -0.053 6.92 0.053 7.14 -0.053 6.93 0.053 7.04 0.027 8.00 0.16 8.16 -0.053 7.92 0.053 8.14 -0.053 7.94 0.053 8.04 0.027 10.00 0.16 10.17 -0.053 9.93 0.053 10.17 -0.053 9.93 0.053 10.05 0.027 11.00 0.18 11.19 -0.060 10.92 0.060 11.17 -0.060 10.94 0.060 11.06 0.030 12.00 0.18 12.20 -0.060 11.93 0.060 12.19 -0.060 11.93 0.060 12.06 0.030 15.00 0.20 15.23 -0.067 14.93 0.067 15.21 -0.067 14.95 0.067 15.08 0.033 16.00 0.20 16.23 -0.067 15.93 0.067 16.21 -0.067 15.95 0.067 16.08 0.033 17.00 0.20 17.24 -0.067 16.94 0.067 17.22 -0.067 16.96 0.067 17.09 0.033 22.00 0.20 22.26 -0.067 21.96 0.067 22.27 -0.067 21.95 0.067 22.11 0.033 23.00 0.24 23.30 -0.080 22.94 0.080 23.27 -0.080 22.96 0.080 23.12 0.040 23.50 0.24 23.80 -0.080 23.44 0.080 23.80 -0.080 23.44 0.080 23.62 0.040 25.00 0.28 25.34 -0.093 24.92 0.093 25.31 -0.093 24.94 0.093 25.13 0.047 28.50 0.28 28.85 -0.093 28.43 0.093 28.82 -0.093 28.46 0.093 28.64 0.047 29.00 0.28 29.36 -0.093 28.94 0.093 29.35 -0.093 28.94 0.093 29.15 0.047 40.00 0.32 40.44 -0.107 39.96 0.107 40.43 -0.107 39.97 0.107 40.20 0.053 46.00 0.36 46.50 -0.120 45.96 0.120 46.46 -0.120 46.00 0.120 46.23 0.060 46.50 0.36 47.00 -0.120 46.46 0.120 46.97 -0.120 46.50 0.120 46.73 0.060 50.00 0.36 50.52 -0.120 49.98 0.120 50.51 -0.120 49.99 0.120 50.25 0.060 52.00 0.40 52.56 -0.133 51.96 0.133 52.52 -0.133 52.00 0.133 52.26 0.067 58.00 0.40 58.59 -0.133 57.99 0.133 58.59 -0.133 57.99 0.133 58.29 0.067 73.00 0.46 73.71 -0.153 73.02 0.153 73.66 -0.153 73.07 0.153 73.37 0.077 75.00 0.46 75.72 -0.153 75.03 0.153 75.75 -0.153 75.00 0.153 75.38 0.077 100.50 0.58 101.44 -0.193 100.57 0.193 101.38 -0.193 100.63 0.193 101.00 0.097 102.00 0.58 102.95 -0.193 102.08 0.193 102.89 -0.193 102.13 0.193 102.51 0.097 104.00 0.58 104.96 -0.193 104.09 0.193 104.90 -0.193 104.14 0.193 104.52 0.097 118.00 0.58 119.03 -0.193 118.16 0.193 118.59 -0.193 118.59 0.193 118.59 0.097 型芯径向尺寸：;0 0()(1)(.57)(.75mzs zll :这 里 取 ）型腔径向尺寸： ;0 0()()(.)(.z zsLL这 里 取 ）型芯高度尺寸：;0()(1)mzszhhx型腔深度尺寸：;00()()z zsH中心距的计算:()(1)/2mCzz式中 、 模具型芯径向基本尺寸；mlL塑件内表面的径向基本尺寸；s塑件内表面的径向基本尺寸的公差；模具成型零件制造公差(这里取 /3)；z x修正系数 x=1/2 到 2/3(这里取 0.65)；塑件平均收缩率；S模具高度成型尺寸；mHh、塑件高度尺寸；s、模具中心距基本尺寸；C 塑件中心距基本尺寸。sC2. 型腔和型芯结构尺寸图（1）大型芯（见图 3.4）（2）侧型腔（见图 3.5）（3）侧型芯（见图 3.6）图 3.4 大型芯（2）型腔（见图 3.5）图 3.5 型腔图 3.6 侧型芯（2）型腔（见图 3.5）3.4 浇注系统的设计浇注系统是指模具中由注塑机到型腔之间的进料通道。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、质量及模具结构、塑件的利用率等有较大的影响。对浇注系统进行时，一般应遵循以下基本原则：1）结合型腔布局的考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。2）尽量缩短熔体的流动距离，以便降低压力的损失、缩短充模时间。因此，浇注系统的长度应尽可能的短，断面尺寸合理，应尽量减少流道的弯折。3）浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动，避免产生湍流，涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩。4）避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。5）浇注系统的凝料方向应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。6）熔接痕部位与浇口尺寸，数量及位置有直接的关系，设计浇注系统时也优先考虑到了熔接痕的部位，形态以及对制品质量的影响。7）尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量的增加。8）浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有 IT8 以上的精度要求。9）设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。10）应尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合也应该使两者的偏离距离尽可能缩小。3.4.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机的喷嘴注射出的熔体导入分流道中。其形状为圆锥形，主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温熔体及注塑机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分做成可拆卸更换的浇口套。为了使主流道的料顺利脱出，小端直径比注塑机喷嘴直径 d 稍大一点，莲蓬头插座固定器和安装垫的注塑件的喷嘴球面直径为 5mm，故莲蓬头插座固定器和安装垫的主流道的小端的直径既两个浇口套的小端直径设计为D=d+0.5=4+0.5=4.5主流道入口的凹坑球面半径 R2 也应该大于注塑机喷嘴球头半径 R1，通常为R2= R1 +（12）=18+1=19端面凹球面的深度一般为 35mm，在这设计为 L=3mm主流道的半锥角 通常为 。过小则容易产生脱模困难，还会使充模时容体14的流动阻力过大。过大的锥角则容易产生湍流或者涡流，卷入空气。但对流动性较差的塑料可取的大些。由于主流道较长， 取 =2主流道内壁的表面粗糙度应该在 Ra0.8 以下，抛光时沿轴向进行。主流道的长m度 L，一般按模板厚度确定。为了减少熔体充模时的压力损失和物料的损耗，应尽可能的缩短主流道的长度。根据模板的厚度，主流道的长度取 90mm,由于浇注系统采用曲面上轮辐式浇口（内侧浇口）进料，所以根据塑料件的特点，浇口套的末端只能做成斜面。口套与定位圈分别为两个零件，以台阶形式固定在定模座板上。其中，浇口套的末端是斜面的，所以浇口套必须有止转的装置，此处使用定位销来止转。浇口套与定模座板采用 H7/m6 过渡配合。浇口套使用的材料的通常为 T8 或者 T10A 钢，经淬火到硬度为 5054HRC。 （浇口套具体结构再见图 3.6）3.4.2 分 流 道 设 计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。1.分流道的截面形状及尺寸分流道开设在动定模分型面的两侧或任意一侧,其截面尽量使其比表面积(流道表面积与其体积之比)小，使温度较高的塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供较小的接触面积，以减少热量损失。分流道的形状尺寸主要取决于制品的大小，模具结构以及所加工塑料的种类。一图 3.6 浇注系统般来讲，随着制品尺寸及壁厚的增加，由于熔体在大截面流道内比在小流道内流动时产生的阻力小，因此大截面流道更能促进模具的填充过程。若分流道长，则流程长，塑件的粘度应更小一些。此外，还应该考虑制品生产的经济性，否则与成型的制品相比，分流道截面太大，会影响冷凝料以及冷却时间，造成材料和时间上的浪费。影响分流道形状和尺寸的因数有制品体积、壁厚 T 、塑料材料 、流程长度 、流动阻力、表面积与体积比、 热量损失磨损损失、冷却时间、冷凝料量、制造费用、 模具形式等。常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U 形、半圆形及矩形等几种形式。圆形截面，表面积/体积比最小，冷却速度最低，热量及摩擦损失小；进料流道中心冷凝慢，有利于保压；但要开设在分型面两侧，制造时要注意模板上两部分形状对中吻合，即要求同时在两半模上加工原形凹槽，难度大，费用高；抛物线截面与之相比，热损失大，冷凝料多，但由于截面近似于圆弧，所以继承了圆形截面的大部分优点，且在单边加工时比较容易；梯形截面有时可用来代替抛物线截面，但热损失和冷凝料更多；半圆形截面分流道需要用球头铣刀加工，表/体比较大；矩形截面比表面积较大，且流动阻力也大；后两种截面形式在设计中一般不使用。由于塑料件的结构的特殊性，综合考虑各种因素，确定本设计采用半圆形截面，如图 3.6 所示。一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸 R1.5t=3mm。 (t2mm 为塑件的厚度)：2.分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部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 不宜太小，以防将冷料带入型腔，一般取1.6m 左右即可，这样表面稍不光滑，可增大外层塑料熔体的流动阻力，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，减小流速，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。此外，为了有利于塑料的流动和填图 3.6 分 流 道充，防止产生反压力，消耗动能，分流道与浇口的连接处既在浇口进料口端导圆过渡。3.4.3 浇 口 设 计分流道的浇口是模具浇注流道的最后一部分，它一端与浇注流道中的其他流道相连接，熔融材料就是从这端流入浇口的；它的另外一端直接与模具型腔相连接，这一端非常重要，如果与模具的型腔接触面积过大，将直接导致生成的零件与设计的零件条件不相符；但是如果与模具型腔接触太小，可能导致熔融材料无法及时补充进入模具型腔，前面的已经冷却凝固，而后面的熔融材料还没有补充进来，造成产品充填不足，导致零件产品出现缺陷。1.浇口的位置 浇口的位置选择是非常重要的，最好能够保证材料能够同时均匀的填满整个模具型腔，浇口与模具型腔的接触位置也需要注意，最好是平面接触。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,本次设计浇口具体位置见图 5.3。2.选择浇口的类型 浇口的形式有很多种，直浇口、侧浇口、扇形浇口、点浇口等，每种浇口都有其自己实用的情况。侧浇口,与其它浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形。侧浇口相比有许多优点，如浇口的截面形状简单，加工方便；浇口截面小，去除浇口较容易，且不留明显痕迹。对浇口能进行精密加工；修正浇口尺寸方便，迅速，即使注塑模已经安装在注塑机上，也能进行修正；常用的成型材料均可选用这种浇口。由于塑件的结构的特别性，所以本设计采用曲面上轮辐式浇口（内侧浇口）3.浇口尺寸一般情况下，浇口的开始尺寸做得小一点通过试模逐步修整到合适尺寸。侧浇口的尺寸计算的经验公式为： (0.69)/30,bA:;t式中 b-侧浇口的宽度，mm;A塑件的外侧表面积， 2mt-侧浇口的厚度，mm;b-侧浇口的宽度，mm;-浇口处塑件的壁厚，mm;根据本塑件的 A55556 ， 1.5mm;2故得出 b2mm,t=1mm;这里浇口的长度 L 取 2mm;( 具体形式和尺寸见图 3.7)3.4.4 定 位 圈 设 计定位圈的主要作用是使主流道与喷嘴和料筒对中，考虑到加工性能， ，经分析采用定位圈圈紧浇口套形式 浇口套固定、定位在定模座板上，定位圈压紧浇口套，参照图 3.8 定位圈的形式，定位圈外径 D 按照注射机型号确定，GS54-S200/400 注射机的定位孔直径为 125.0。定位圈用 4 个 M6 螺钉紧固在定模座板上。该处螺钉的规格设置总长度为 20，螺纹长度为 18，配合长度为 12，如图 3.8 所示。参考 GB70.3-2000 标准。3.5 推出机构的设计注射模具的推出系统（即推出机构） ，如图为塑料制品的脱模装置，如图 3.9 所示。当熔融塑料在模具型腔当中固化后，要由特定的方式切实可靠的将其从模具的一侧将其推顶出来，在这个过程当中，不能使制品发生变形，而达不到成型要求、 “白化”以图 3.7 浇 口 的 形 式 和 尺 寸图 3.8 定 位 圈及卡滞现象。除此之外，该装置还必须保证在模具闭合时，不会与模具其它零部件产生干涉地回到初始顶出位置，以便进行重复不断的成型加工。在设计推出结构之前，设计者必须首先确定制件的留模形式（动模部分、定模部分、动定模部分） ，推出结构必须设计在制品滞留的模具部分中。通常由于注射机的顶出机构设置在动模板一侧，因此大部分模具的推出结构设置在动模一侧。3.5.1 推出脱模机构的选用在设计推出脱模机构时，必须根据制件的形状、复杂程度和注射机的推出结构来选择适当的脱模机构，由于本塑件比较简单，选 6 个推杆和 2 两个推管推出。3.5.2 推杆设计1.推出力的计算塑件注射成型后，塑件在模内冷却定型，由于体积收缩，随型芯产生包紧力，当其从模具中推出时，就必须克服因包紧力而产生的摩擦了。对底部无孔的筒壳类塑料制件，脱模推出时还需克服大气压力。型芯的成型端部，一般均要设置脱模斜度。另外还必须明白，塑件刚开始时所需的脱模力最大，其后，推出力的作用紧紧是为了克服推出机构移动的摩擦力。2.推出机构的确定在本模具中，由于塑件的形状较复杂，所以没有通过理论上的计算，依靠经验，我们设置了一次推出机构。一次推出机构又称简单推出机构，它是指开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出。一次推出机构包括推杆推出机构、推管推出机构、图 3.9 推出机构推件板推出机构、活动镶块或凹模推出机构和多元推出机构等，这类推出机构最长见，应用最广泛。这里，我们选择了最简单的推杆推出机构。3推出行程推出行程一般规定使顶出的制品脱离模具 510mm，在成型一些形状简单或桶形制件时，也可以取其深度的 2/3，由于本塑件的属于桶形塑件且深度比较深，所以推出距离 40mm，需要手工取出塑件。 4推杆的形状、尺寸与固定形式推杆是标准件，在市场上可以直接买到。在设计时应考虑到要由足够的刚性，以承受推出力，否则就可能在推出时变形。 由于许多推杆端部不是平的，所以这些推杆的端部就要进行线切割加工，使形状与塑件的外形相贴，推杆的头部必须有止转装置，本设计采用圆柱销止转，结构形式如图 3.10 所示。推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用 H8/f7H8/f8 的间隙配合，视推杆直径的大小与不同的塑料品种而定。5推杆位置的选择推杆的位置应该选择在脱模阻力最大的地方。推杆位置选择是应注意，当塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。推杆位置选择还应注意塑件本身的强度和刚度，尤其是薄壁塑件，应尽可能地选择在壁厚和凸缘等处，否则很容易是塑件变形甚至破坏，在必要时，可以通过增大推杆的面积，降低塑件单位面积上所受的推出力。对于这个塑件，由于四周和对型芯的包紧力较大，脱模阻力较大，所以在四周附近设置推杆，如图 3.11 所示，共设置了 6 根推杆。3.5.3 推管推出机构设计图 3.10 推 杆 的 结 构 形 式推 管 是 一 种 空 心 的 推 杆 ， 它 适 于 环 形 、 筒 形 塑 件 或 带 有 孔 的 部 分 塑 件 的 推 出 。由 于 推 管 的 整 个 周 边 接 触 塑 件 ， 故 推 出 塑 件 的 力 量 均 匀 ， 塑 件 不 易 变 形 ， 也 不 会 留下 明 显 的 推 出 痕 迹 。本 设 计 采 用 简 单 的 结 构 形 式 ， 如 图 3.12 所 示3.6 复位机构的设计复位机构干涉现象的校核：校核公式为 hctan =Sc+式中 hc在完全合模状态下推杆端面离侧型芯的最近距离；Sc在垂直于开模方向的平面上，侧型芯与推杆在分型面上投影范围内重合长度；-在完全不干涉的情况下，推杆复位到 hc 位置时，侧型芯沿复位方向推杆侧面的最小距离。通过计算 hctan Sc+ ，所以在模具中，不需要使用先复位机构。3.7 冷却系统的设计冷却模具通常以水、油或压缩空气等为冷却介质。由于水的热容量大、传热系数大、成本低，使用方便、冷却效果好等特点。在此次模具设计中都以水为冷却介质。冷却管道直接做在型腔上，由于塑件较小，在型腔打两直通的孔，通过管接头与水路连接，完成对塑件的冷却。第四章 注塑机的校核图 3.12 推 管 的 结 构 形 式4.1 注塑量的校核注塑量得校核公式为 /360012nmKMT制件的体积为约 53.53， ，流道的体积约 3.13，总体积为 53.63，而 G54-S200/400 注塑机的理论注塑量为 2004003，注塑速率为 110g/s，周期为1.3s。1101.30.8=114.4353.63，综上所述，选用的注塑机的注塑量符合实际生产要求。4.2 注塑机锁模力的校核锁模力的校核公式为： (1)nAjpFn分流道和制件在分型面上的投影面积为约 9530 ，型腔的平均计算压力。由于2m制件的材料流动性教好，质量小，选用普通制品型腔平均计算压力 30MPa，则锁模力.(1)953028.9540FnAjpKN所 以 锁 模 力 符 合 要 求 。4.3 最大注射压力的校核校核公式： maxPk其中 K 取 1.3。在实际生产中，PO 的大概范围为 20100MPa,工件尺寸小，材料的流动性好，故 P0 选用 50MPa, 则 Pmax=1.350=65MPa70MPa. ABS 塑料的注射压力为7090MPa.所以最大注射压力是符合要求的。4.4 开模行程及装模高度的校核开模行程校核公式为： 12(50)LH:开模行程为 L=40+75+10=125260； 模具总高 H =315mm406mm通过上面的校核可知，注塑机的开模行程和装模高度都符合要求。第五章 模具的工作原理和模具结构特点5.1 模具工作原理经过接近三个月的认真分析与计算,我顺利的完成了预期的设计目标, 测绘了产品的二维工程图和用 UG 软件进行了三维造型，并绘制了二维模具装配图及主要成型零部件图。模具总装图如图 5.1 所示。模具的工作原理和工作过程如下：模具塑料固化后,开模时,动模部分向后移动,塑料件包裹在凸模型芯 17 上随动模一起向后移.在达到一定的距离后,注塑机顶杆开