弯头注塑工艺及模具设计

弯头注塑工艺及模具设计摘要：本次毕业设计的题目为弯头注塑工艺及模具设计,首先要设计塑件的尺寸，使之符合实际需求。然后要对塑件的原材料及工艺性能进行分析。主要的设计包括分型面的选择、浇注系统的设计、冷却系统的设计、型腔和型芯的结构设计、推出复位机构的设计、侧向抽芯和导向机构的设计。还要选择合适的注塑机，并要进行相关参数的校核，例如注塑时的压力校核、最大注塑量、锁模力、开模行程的校核等，要保证设计的模具合理。此次设计的主要任务是设计型芯和型腔。通过设计,保证能利用该模具生产出合理的弯头产品,满足实际的生产需要,提高生产效率。关于弯头部分,需采用两个不同方向的侧向抽芯，比较复杂。在设计过程中，运用了Proe对塑件进行三维造型，用CAD绘图软件进行工作图的绘制。总之,本次弯头注塑模具设计的结构合理,并且制造方便,安全可靠。关键词：直角弯头，注塑模具，模具设计，型芯IBendmoldingprocessandmolddesignAbstract：Thetopicofmydiplomaprojectis90-degreebendinjectionmoldingprocessandmolddesign.First,weneedtodesignthesizeoftheplasticpartstoconformtheactualdemand.Thenneedtoanalysisthematerialsandprocessperformanceoftheplasticparts.Themainlydesignincludtheselectionofpartingsurface，thedesignofgatingsystem,thedesignofcoolingsystem,thestructuredesignofcavityandcore,thedesignoflaunchandresetmechanism,thedesignofsidecorepullingandthedesignofguidemechanism.Whatsmore,weneedselectthereasonableinjectionmoldingmachineandchecktherelatedparameterssuchasverifyingtheinjectionpressure,themaximuminjectionquantity,theclampingforceandthemoldopeningstroketoensurethereasonablenessofthedesign.Themaintaskofthisdesignisthecoreandcavityofthedie.Wecanensurethemoldtoproducereasonablebendproductstomeettheactualproductionneedsandimprovetheproductionefficiencythroughthedesign.Thebendparthavealittlecomplexbecauseweneedtousetwodifferentsidecorepulling.IusetheProetodrawthethree-dimensionalmodelingoftheplasticpartsandtheCADmappingsoftwaretodrawtheworkingdrawinginthedesignprocess.Inaword,thisdesignofthebendinjectionmoldisstructurereasonable,manufactureease,safeandreliable.Keywords:90-degreebend,Injectionmold,Molddesign,CoreII目录1前言.12塑件的工艺分析.32.1塑件分析.32.2塑件原材料分析.42.3成型加工特性.42.47600M主要的性能指标.52.57600M的成型工艺参数.62.6塑件的脱模斜度.62.7塑件精度及表面粗糙度.73注射机的选择.93.1型腔数的确定.93.2分型面的选择.93.3初选注射机.103.4注射机参数校.113.4.1注射压力的校核.113.4.2最大注射量的校核.113.4.3锁模力的校核.113.4.4安装参数校核.123.4.5开模行程校核.124浇注系统的设计.144.1主流道的设计.144.2分流道的设计.154.2.1分流道的截面形状.164.2.2分流道的截面尺寸.164.2.3分流道的长度.17III4.3浇口的设计.174.3.1浇口位置的确定.17IV4.3.2浇口形式的确定.184.3.3浇口尺寸的确定.194.4冷料穴与拉料杆的设计.195排气系统的设计.206温度调节系统的设计.216.1冷却系统的设计原则.216.2冷却回路的尺寸确定.226.3管道回路的布置.227成型零件的设计.237.1型腔结构设计.237.2型芯结构设计.237.3型腔与型芯径向尺寸的计算.237.4型腔深度与型芯高度尺寸的计算.248合模导向机构的设计.259推出机构的设计.279.1推出机构的设计原则.279.2推出机构形式的选择.279.3推杆的设计.279.4复位杆的设计.289.5拉料杆的设计.2910侧向分型与抽芯机构的设计.3010.1侧抽机构形式的选择.3010.2斜导柱的设计.3010.2.1斜导柱的结构设计.3010.2.2斜导柱倾斜角的确定.3110.2.3斜导柱尺寸的确定.3110.3滑块的设计.3210.4导滑槽的设计.3210.5楔紧块的设计.3310.6滑块定位装置的设定.33V11模架的选择.3512模具的装配.3612.1模具的装配过程.3612.2模具的开模过程.3613总结.38参考文献.39谢辞.4101前言模具是指使用其自身独特的结构来成型具有特定形状和尺寸的制品的专用设备。模具是现代制造业的一种重要工艺设备，被称为“工业之母”。塑料模具就是使用塑料为原材料，成型出塑件的一种模具。模具工业是国民经济的基础工业，用塑料模具生产的成形零件的主要优点有制造方便、原料利用率高、能耗和成本小、产品的尺寸精度高，而且还能提高生产效率。以下是几种常用的塑料模具：（1）压缩成型的塑料模具（2）压入成型的塑料模具（3）挤出成型的塑料模具（4）注射成型的塑料模具（5）中空吹塑成型模除了上述几类塑料成型模具外，还有发泡成型塑模、真空成型塑模、玻璃纤维增强塑料成型模等，随着塑料成型方法的不断出现，必将还会产生各种新型塑料的新型的成型模具1。我国模具工业发展较晚，但通过国人的努力，近年来在很多方面都取得了很大的进步，与国外的差距进一步缩小。我国模具工业在发展过程中，既有可喜可贺的地方，也存在着许多不足。主要问题表现在：（1）研发及独创能力薄弱（2）企业管理落后于技术的进步（3）数字化信息水平还比较低（4）生产快速，但缺少标准件，标准件的生产落后（5）人才发展的速度跟不上行业的发展速度，与模具相关的各行业联系不够紧密，协同程度差塑料成型工艺不断发展、成熟、完善，很大程度上促进了塑料成型模具的研发与制造。塑料的应用越来越为广泛，汽车、家电、电子、日用品等中都有涉及。塑料日益成为人们生活中的重要一部分，因而，塑料制品的产量和质量将面临严峻的考验。我国目前的塑料模具发展现状是：模具产品向大型、精密、复杂及集精密加工1技术、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体的方向发展，模具企业生产向管理信息化、技术集成化、设备精良化、制造数字化、精细化、加工高速化及自动化方向发展，企业经营向品牌化和国际化方向发展，行业向信息化、绿色制造和可持续方向发展2。未来的十年，我国模具工业主要朝以下方向发展：（1）大型及精密模具的设计与制造（2）大力发展快速制造成形和快速制造模具技术（3）模具零件标准化（4）优先发展塑料成型智能模具国外模具发展较早，因此比国内较为先进。国外模具的种类比较繁多，模具的精度高，模具的寿命长，模具制造的周期短，模具制造行业标准化和专业化。以注射模为主的塑料模正在向着多型腔、高效率、自动化、节省材料等方向发展，一模多腔可多达几百甚至上千腔。国外模具发展的主要趋势，从设计和制造层面上来看，可总结为以下几点:（1）模具的设计与结构，要与成形工艺的高速、自动、精密化相适应，并积极开展模具设计的标准化工作，利用计算机解决设计中的问题3。（2）发展具有高质量，高寿命及独特性能的模具钢材。（3）重视简易模具材料的研究和应用。（4）广泛应用快速原型法和快速制模技术。随着现代工业的发展，人们逐渐意识到模具越来越重要。模具工业是机械工业中的一个重要组成部分，并已成为高新技术产业的重要组成部分，模具工业以其生产制件所表现的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低耗能耗材等特点，充分体现了国家可持续发展的战略，模具工业的发展将使中小型企业获得良性发展，并有利于出口和提高我国制造业的国际竞争力4。22塑件的工艺分析2.1塑件分析直角弯头零件图如图1-1所示：图1-1直角弯头三维图如图1-2所示：图1-2技术要求：31.颜色一般为黑色或本色2.弯头内外壁应光滑平整，不可以有划伤、裂口、气泡、分解变色线等3.弯头两端应平整，并与轴线垂直2.1.1塑件原材料分析聚乙烯称(Polyethylene)俗称PE，是低密度、无极性、高结晶度聚合物。可分为高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯(LDPE)。PE塑料为无味、无臭、无毒的可燃性乳白色蜡状固体粉、料粒，手感像蜡，柔而韧，比水轻，吸水率0.01%，耐水性好，易燃低烟，不能自熄，成型收缩范围大，为1.5%5.0%；PE表面性能低，表面装饰性差，不利于涂装、粘接及印刷，表面要进行活化处理，是典型的热塑性塑料。PE塑料的刚性及硬度较低，耐冲击性能较好，拉伸强度、抗蠕变性能较低，抗疲劳性能较好，耐摩擦性好5；耐候性不好，耐热性不好，耐低温性能好，耐化学性好，化学稳定性较高，是塑料耐蚀性中较好的品种；PE耐水性好，与水长期接触可保持其性能不变，其透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸汽的性能好，在热、光及氧的作用下会产生老化和变脆，机械性能和电性能下降6。本次塑件的原材料选用北京燕山石化7600M。7600M是燕山石化14万吨淤浆法低压装置生产的高密度聚乙烯，7600M产品为聚乙烯共聚物，产品熔体质量流动速率低，具有优良的耐应力开裂性能、耐热性、耐寒性、耐磨性、介电性、耐化学腐蚀性能等，7600M产品为无毒、无味、无嗅的本色颗粒，符合食品卫生要求，7600M产品为PE100级双峰分布HDPE，管材专用树脂，用于给水等压力管道7。2.1.2成型加工特性聚乙烯的成型加工特性：（1）吸水性小，不论使用什么样的成型方法，加工之前都不需要对它进行干燥处理，加工之后也都不需要进行后处理；（2）熔体粘度适中，流动性较好，溢边值为0.02mm，成型时不需要太高的成4型压力；（3）剪切作用增大时，聚乙烯熔体粘度会显著下降，也就是压力作用时变化敏感，成型过程中适合用较大的压力；（4）注射压力低，加工温度低，冷却速度不宜太快，加热时间不宜太长，应该在模具中设置有冷料穴，且应设计有冷却系统；（5）PE容易结晶8，要想使冷却能够稳定均匀地进行，就应较好的控制模具的温度；（6）PE的收缩率的变化范围较大，导致加工后的制品精度较低，而且容易发生翘曲变形；（7）熔体容易被氧化，注射中应尽量使熔体不与氧发生直接接触，不然将导致熔体产生破裂；（8）不适合选用直接浇口，不然会使浇口附近的内应力增大，使收缩方向发生不均匀，加大了翘曲，因此在进行模具的设计时，应很好地选择浇口的位置，防止产生变形和缩孔；（9）聚乙烯材质较软容易脱模，当成品上带有浅凹槽时，可采纳强行脱模的方式；（10）注塑机可以采用柱塞式或者螺杆式，当采用螺杆式注塑机进行注射时，最好采用突变型螺杆，喷嘴可采用通用型或者延长型；（11）回收率较高，因为PE塑料热稳定性能较好，所以废弃旧塑料制品的回收可利用率较高，并且能够多次回收利用。2.1.37600M主要的性能指标密度（g/cm3）0.9492收缩率1.53.5拉伸曲服应力MPa23.2吸水率0.01熔体质量流动速率（5kg）g/10min0.25拉伸断裂标称应变%500简易梁缺口冲击强度kJ/m2235环境应力开裂时间h10000弯曲模量MPa1000氧化诱导时间min30模具温度6070注射压力MPa80100熔点1101352.1.47600M的成型工艺参数HDPE的成型工艺参数如表2-1所示：表2-1HDPE的成型工艺参数2.2塑件的脱模斜度塑件在模具型腔中的冷却收缩会使它紧紧包裹住模具的型芯或其他凸起部分，为了便于从成型零件上顺利脱出塑件，防止在脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面沿脱模方向设计有足够的斜度，即脱模斜度9。塑料的性质，塑件的形状、厚度以参数取值范围选取值密度p0.9492g/cm30.95g/cm3收缩率S1.53.52.5%后段140160150中段180190185料筒温度/前段190200195注射154保压156020冷却155044时间/s成型周期4012070注射压力MPa8010090保压压力MPa4050456及塑件的收缩率会影响斜度的大小。常用塑料的脱模斜度如表2-2：脱模斜度塑料名称型腔型芯PE、PP、LPVC、PA、CPT25452045HPVC、PC、PSU35403050PS、PMMA、ABS、POM351303040热固性塑料25402050表2-2由此表可得，型腔脱模斜度的最小值为2545，型芯脱模斜度的最小值为2045。2.3塑件精度及表面粗糙度塑料制品的尺寸精度就是指生产的塑件的尺寸与要求的尺寸之间的合适程度。通常是根据设计要求来确定，同时要斟酌模具的影响，还要考虑塑料的性能、收缩率，塑件结构及加工工艺等。影响塑件尺寸精度的因素主要是：（1）塑件成型时收缩率会产生波动；（2）模具的结构及其制造精度的影响；（3）模具的磨损的影响；（4）模具温度波动的影响。此塑件的尺寸精度要求不高，所以可以选用MT5精度等级。塑件的表面粗糙度主要是由模具的表面粗糙度来决定，一般模具成形的零件的表面粗糙度比成形塑料制品的表面粗糙度低12级，表面粗糙度一般为Ra1.60.2m之间，所以塑料制品的表面粗糙度不适宜过高，不然会增加模具制造的费用。注射成型时不同材料表面粗糙度如表2-37Ra参数值范围/m材料0.0250.0500.1000.2000.400.801.603.206.30PMMAABSASPCPPPEPOMPA表2-3该塑件内外壁应平整光滑，不允许有划伤、气泡及裂口。所以选用表面粗糙度为Ra1.6m。83注射机的选择3.1型腔数的确定在设计注塑模时，应首先确定型腔的数目。因为只有先确定了型腔的数目，才便于进行下一步的工作。本次设计的塑件为弯头，结构简单，但须采用两个不同方向的侧抽芯，较复杂，所以可采用一模一腔的结构形式。3.2分型面的选择模具的分型面是用以取出塑件及浇注系统凝料的可分离的接触表面。分型面可将模具适当的分成两个或者几个可以分离的部分，分开时能取出塑件及凝料，闭合时能形成封闭的型腔来成型塑件。也即动、定模的分界面。作为模具设计的一部分，分型面的选择对模具总体框架，模具制造成本，分型面的加工和最终产品质量有直接影响10。分型面选择的基本原则：（1）分型面应设在塑件表面的最大轮廓的位置；（2）应当尽量减少塑件在合模分型面上的投影面积；（3）应满足塑件外观的要求；（4）应当满足塑件的外形与尺寸的精度要求；（5）应考虑排气效果，有利于排气；（6）开模后尽可能地使塑件留在动模一侧；（7）满足侧向抽芯的要求；（8）应便于模具的制造。根据分型面的设计原则，分型面选择在塑件的最大轮廓处。如图3-1所示9图3-13.3初选注射机注射机采用卧式形式。其优点是：机器高度小，操作和维修方便；机器的重心低，安装及使用较稳定；制品推出后可利用重力作用自动落下，易于实现全自动化。根据画出塑件的pro/e图，软件可自动计算出塑件的体积，体积为351776mm3。浇道凝料可按塑件体积的0.2倍估算，即V浇=0.2*351776=70355.2mm3所以注射量为V=V塑+V浇=351776+70355.2=422131.2mm3根据塑料制品的体积，查书可选定的国产注塑机型号为XS-ZY-1000注塑机的参数如下：理论注塑量：1000cm3注射压力：121MPa最大成型面积：1800cm2锁模力：4500kN最小模具厚度：300mm最大模具厚度：700mm10注射行程：2600mm拉杆空间（长宽）：650*550mm塑化能力：125kg/h螺杆直径：85mm螺杆转速：27121r/min模板最大开距：700mm外形尺寸：7670*1740*2380mm动、定模固定板尺寸：1180*1180mm合模方式：液压注射方式：螺杆式动定模固定板尺寸：900*1000mm喷嘴球半径：18mm定位圈直径：150mm3.4注射机参数校核3.4.1注射压力的校核塑件的原材料为HDPE，所需注射压力为90MPa，而所选注塑机的注射压力为121MPa，符合要求。3.4.2最大注塑量的校核在注射时，应当保证模具的每个型腔都被充满，所以注射机能够注射的量必须大于成型塑件时所需要的塑料量。通常，注入模具内的实际注射量应当是注塑机额定注射量的80。因此选用的注射机应满足：0.8V机V塑+V浇式中V机注射机的最大注塑量，1000cm3V塑塑件的体积，351.776cm3V浇浇注系统凝料的体积，70.3552cm311故0.8V机（351.776+70.3552）cm33.4.3锁模力的校核当高压熔融塑料填充型腔时，沿模具闭合的方向总会产生一个很大的涨型力，该力总是试图使模具出现涨模溢料的情况。所以为了能够安全锁模，需要对注射机的锁模力进行校核。F锁P*A式中F锁注射机的额定锁模力，4500kNP熔体对型腔的成型压力,取72MpaA塑件和浇注凝料在分型面上的投影面积之和，190cm2故F锁P*A=72*190001000=1368KN由此可知，注射机的锁模力满足要求。3.4.4安装参数校核注塑模具是安装在注射机上进行生产的，所以必须对注射机与模具安装有关的尺寸进行校核。（1）模具外形尺寸校核模具总厚度与注射机允许安装的高度之间应满足如下关系：HminHmHmax式中Hm模具高度Hmax，Hmin注射机允许安装的最大和最小模具厚度设计的模具的长、宽方向尺寸不能超过注射机的模板尺寸，并且不能超越注射机的拉杆间距。（2）喷嘴尺寸与定位圈尺寸校核喷嘴窝球面半径SR=喷嘴球面半径+12mm，SR过小时主流道内的凝料将不能顺利脱出。模板上的定位圈与注塑机上的定位孔按H9/f9间隙配合，保证注塑机喷嘴轴线与主流道轴线重合。（3）安装螺孔尺寸校核注塑机的动、定模板上有许多一定间距的螺孔，用来固定模具的动模和定模，12设计模具时，动、定模的安装和固定必须与这些螺孔位置及孔径相适应，一般有两种装夹方法，一种是用螺栓压板压紧，一种是用螺钉紧固固定11。3.4.5开模行程校核注塑机的开模行程是有范围的，从模具中取出塑件所需要的开模距离应小于注塑机的最大开模距离，不然的话，将导致脱模时塑件不能从动、定模间取出。单分型面开模行程校核：SH1+H2+510mm式中S注塑机的最大开模行程（mm）H1塑件推出距离（mm）H2塑件高度（mm）其中H1=45mm，H2=202mm，S=700mm所以S45+202+510=252257mm所以S符合要求。134浇注系统的设计浇注系统通常是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四个部分组成的，其主要的功能是将从注射机喷嘴射出的熔料输送到模具的每个型腔。浇注系统的作用是使塑料熔体能顺利地充满模腔，以获得形状完整，内外在质量优良的塑料制件，因此要求充模过程流畅有序、压力损失小、热量散失小、排气条件好、浇注系统凝料易于与制品分离或切除12。浇注系统的设计原则如下：（1）浇注系统应与注塑件同在分型面上；（2）选择浇口位置时，应较为方便地排出型腔中的气体，且应尽量避免产生涡流、湍流；（3）尽量采用较短的流程，以减少压力损失，减少充模时间；（4）尽量减少留在浇注系统内的凝料；（5）浇注系统凝料脱出要方便可靠，较方便的与注塑件分离或者切除，浇口痕迹小，外表面无明显的损伤；（6）具有高压状态的塑料熔体在进入型腔时，会对腔壁和型芯产生冲击，所以应尽量避免发生此种情况，不然会导致型芯变形。4.1主流道的设计主流道是浇注系统中从注塑机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道，它一般位于模具中心线上，与注塑机喷嘴轴线重合，是塑料熔体最先在较冷的模具中流动的一段13。主流道部分可设计成可拆卸更换的主流道衬套。衬套取标准浇口套。主流道入口直径d=注射机喷嘴直径+（0.51mm），这样便于两者能同轴对准，也使得主流道凝料方便脱出。主流道入口的凹坑球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+（23mm），喷嘴窝深度为35mm。锥孔壁粗糙度Ra0.8m。主流道设计成圆锥形，锥角2144。根据模具的具体结构，主流道的长度L越短越好，通常L85mm。流道大端直径由D=d+2ltg/2计算得到。主流道的出口端应该有较大圆角12mm。主流道的各个参数如下所示：主流道的小端直径：d=4.2mm主流道的大端直径：D=10mm主流道的球面半径为：R=20mm主流道锥角：取=3主流道长度：取L=80mm喷嘴窝深度：h=5mm主流道形式如图4-1所示：图4-1将浇口套和定位圈设计成两个零件，然后采用H7/m6过渡配合固定在定模座板上。定位圈外径由注塑机的定位孔直径来确定，由四个M6M8的螺钉固定在定模座板上。定位圈材料为S45C。定位圈与浇口套选用H9/h9较松动的间隙配合。定位圈必须高出面板10mm。浇口套材料为45钢，热处理5257HRC。主流道固定形式如图4-2所示：4.2分流道的设计15图4-2分流道是指主流道末端与浇口之间的整个过度通道，其作用是使熔体在进入型腔之前，通过过渡和转向，得到平衡流动的状态，使熔体的压力损失最小，热散失最小，快速充满模具型腔。分流道多设置在分型面上。对分流道的要求：（1）分流道的长度要短，以减少熔体流经分流道时的压力损失和温度损失；（2）尽量减少将浇注系统内的空气和熔体前端的冷料带入型腔；（3）分流道的固化时间应滞后于塑件的固化时间，以利于保压；（4）保证塑料熔体迅速而均衡地进入型腔的每个角落。4.2.1分流道的截面形状常用的分流道截面形状有梯形、U形、圆形、半圆形及矩形等。圆形截面的流动阻力小，热量不容易散失，是比较理想的截面形状。本次分流道设计采用圆形截面。164.2.2分流道的截面尺寸常用塑料的分流道直径如表4-1所示：材料名称分流道直径/mmABS4.89.5PC4.89.5PE1.69.5PP4.89.5SPVC3.29.5HPVC9.513表4-1根据塑件材料，确定分流道直径为8mm。分流道的表面粗糙度不能太小，常取Ra0.631.6m。4.2.3分流道的长度应该使分流道的长度尽可能地短，且少弯折，便于节约塑料的原材料，减少能耗，降低压力和热量损失。L的尺寸应根据型腔的数量和大小来确定。L的长度为25mm。4.3浇口的设计浇口是连接分流道和型腔的通道。浇口的作用：（1）可调节控制熔体充模时的状态，改善熔体的流动性，以理想的状态迅速均匀地充满整个型腔；（2）能使多个型腔同时充满；（3）能迅速形成封闭型腔，防止熔体倒流；17（4）便于塑件与浇口料分离，残痕小，修整容易。4.3.1浇口位置的确定浇口位置的选择应注意以下问题：应设在塑件最大壁厚处，尽量缩短流动距离，尽量减少或避免熔接痕，应有利于型腔中气体的排除，考虑分子定向的影响，避免产生喷射、蠕动和翘曲14，不在塑件承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口，应注意塑件的外观质量15。本次设计侧浇口的位置在弯头的两个直段处。4.3.2浇口形式的确定常见的浇口形式有直接浇口、侧浇口、点浇口、扇形浇口、搭接式浇口、环形浇口、盘形浇口等。本次设计采用侧浇口的形式。侧浇口的形式如图4-3所示：图4-318一般设在分型面上，是限制性浇口，熔融塑料从型腔的侧面进行充模，其截面形状多为矩形，有利于缩短浇口冷却时间，能方便地调节充模时的剪切速率和浇口封闭时间；广泛用于一模多件，加工容易，修整方便，是使用最广泛的一种浇口；浇口形状简单，截面小，塑料消耗小，去除浇口容易，去除后痕迹不明显。4.3.3浇口尺寸的确定浇口一般有三个尺寸（h、W、L）。浇口的大小，可参考表4-2：侧向进料的侧浇口端面进料的搭接式浇口侧面进料的搭接式浇口长度l/mm0.72.02.03.0宽度b/mm1.55.0高度h/mm0.52.0或取塑件壁厚的1/32/3此模具取浇口长度L=1.5mm,厚度h=2mm,宽度w=3mm。4.4冷料穴与拉料杆的设计冷料穴的作用是为了储存注塑时熔体前端的冷料，防止冷料进入型腔，而使塑件产生各种缺陷。拉料杆具有在开模时将冷料穴中的冷料从主流道中拉出的功能。冷料穴一般开设在主流道的末端，即主流道对面的动模板上，其直径与主流道的大端直径相同或略大一些，深度约为主流道大端直径的11.5倍，其体积要大于冷料的体积，有利于物料的流动。拉料杆的形式有多种，这里采用推杆形式的拉料杆，其固定在推杆固定板上，采用Z形结构，能将主流道凝料钩住，Z结构是最常用的一种形式。冷料穴与拉料杆的形式如图4-4所示：19图4-41-主流道凝料2-冷料穴料3-拉料杆5排气系统的设计塑料熔体注入模具型腔时，必须要将型腔内的气体和物料在受热时逸出的挥发性气体置换出来。所以模具需要设计排气系统。排气和排气槽设计不合理时会产生下述弊端：（1）在注塑时，熔融塑料会代替型腔中的气体，如果型腔中的气体没有及时排出，会增加熔体充模时的困难，使型腔不能充满，将造成注塑件的棱边不清；（2）滞留气体在型腔内聚合从而形成高压，并承受一定的压缩力，进而渗入到塑件内部，使塑件产生银纹、剥层、气泡、接缝等质量缺陷；（3）型腔中的气体受到压缩作用后会产生瞬时局部高温，使制品碳化烧焦；（4）由于气体排除不良，使得进入各型腔熔体的速度不同，在制品上易形成流动痕和熔合缝，并使塑件的力学性能降低16；（5）由于排气不足，会降低充模速度，增长了注塑成型周期。排气槽应设在熔体最后到达的地方，且应设置在动模板一侧。排气方式通常有以下几种方式：（1）利用分型面排气；（2）利用推杆与型腔配合的间隙来进行排气；（3）在分型面上开设排气槽，是一种可靠有效的办法；（4）利用排气塞渗导排气；（5）强制性排气。根据该塑件的尺寸，判断其属于中小型模具的简单型腔，故可采用推出机构与模板之间的配合间隙进行排气，取间隙值为0.03mm。206温度调节系统的设计注塑模需有良好的温度调节系统，因为在模塑成型过程中，模具的温度将直接影响到塑件的外观质量、尺寸精度、塑件的变形，以及塑件的生产效率。模具温度调节系统的作用：（1）改善成型条件。注射成型时，模具应保持合适的温度，才能使成型正常进行，如热流道模具，模温应保持流道内的熔料温度在成型范围内，模温过高或过低则不能满足成型要求，对普通热塑性塑料模具，模具常需要冷却，因此，在保证成型的情况下，尽量使模温保持在允许低温的状态，以缩短成型周期17；（2）提高制品的尺寸精度。很好的控制模温，可以降低塑料收缩率的波动，使塑件尺寸变化在允许的范围内，保证尺寸的稳定性；（3）改善塑件的力学性能。模温过低会影响塑件的使用性能，而合适的模温可使塑件有良好的力学性能；（4）提高塑件外观质量。对模温进行合理的调节，可以使塑件的表面光洁；模温过低时，会产生银纹、光泽不良等各种缺陷，增大粗糙度；（5）提高生产效率。本次设计中，不需要对模具加热，只需冷却。可采用水冷，水冷却是最常用的一种冷却介质。6.1冷却系统的设计原则冷却系统的设计准则有：（1）首先要考虑冷却管道的位置；（2）管道应便于加工和清理，一般取d=825mm；（3）保证冷却水以理想的状态流入；（4）冷却管道应均匀布置，水道尽量多，孔径尺寸应尽量大；21（5）应尽量使冷却水道至型腔表壁的距离相都等；（6）进入和流出的水的温差应尽量小；（7）浇口处加强冷却；（8）模具材料应选冷却效果好的。6.2冷却回路的尺寸确定冷却水孔的数量应尽量多，截面尺寸要尽量大。冷却水道要便于加工和清理，一般水道孔径为10mm左右，不小于8mm。本次设计选取水道孔径为10mm。冷却水道离型腔表面的距离为25mm。6.3管道回路的布置冷却回路有平面回路式、外接直通式、多层回路式等多种形式。通常，布置冷却通道时要按照塑件形状和模温来布置，通常形状不同的塑件，冷却水道的形状与位置也不相同。本次设计中，模具有两个形状对称的型腔，为使模具能够得到充分的冷却，应在动、定模板中采用平面回路式的形式来设置冷却水道。227成型零件的设计成型零件是用于直接成形塑件的零件，主要是指成型塑件的型腔(凹模)、型芯（凸模）、成型滑块、型腔镶块，各种成型杆与成型环等。7.1型腔结构设计型腔是用于成型塑件外表面的主要成型零件。型腔的基本形式可分为整体式、整体嵌入式和组合式。整体式型腔，是在凹模版上直接加工而成，它具有较高的强度和刚度，使用中不易变形，但加工较困难，浪费贵重材料，需用电火花、立式铣床来进行加工，适合于中小型且形状简单的注塑件。本次设计的弯头结构简单，所以适合采用整体式结构。7.2型芯结构设计型芯是用来直接成型制件内表面的零件。型芯结构形式，可分为整体式、大直径组合式、复杂型芯组合式和小直径组合式等。整体式的型芯结构简单，牢固可靠，不易变形，但浪费的材料多，加工制造不方便，主要适用于形状比较简单、加工比较方便，型芯不长的塑件。本次设计采用整体式结构。7.3型腔与型芯径向尺寸的计算23塑件的精度等级取MT5，为高精度，型腔与型芯的径向尺寸按平均尺寸来计算。根据已有的公式进行计算：型腔径向尺寸：LM0+z=(1+SCP)LSx0+z型芯径向尺寸：AM0z=(1+SCP)AS+x0z式中，SCP是塑件的平均收缩率，HDPE的最大与最小收缩率为3.5%和1.5%，故其平均收缩率为2.5%，为塑件相应尺寸的公差；z为制造公差，取x为0.75，z为3。塑件的外形径向尺寸有90mm，50mm，140mm，R90mm则得到相应的型腔径向尺寸有：L90=（1+0.025）*900.75*0.0150+0.015/3=92.240+0.005mmL50=(1+0.025)*500.75*0.0110+0.011/3=51.240+0.003mmL140=(1+0.025)*1400.75*0.0180+0.018/3=143.490+0.006mmR90=(1+0.025)*900.75*0.0150+0.015/3=92.240+0.005mm塑件的内形径向尺寸有74mm，R82mm则得到相应的型芯径向尺寸有：A74=(1+0.025)*74+0.75*0.0130-0.013/3=75.860-0.004mmAR82=(1+0.025)*82+0.75*0.0150-0.015/3=84.060-0.005mm7.4型腔深度与型芯高度尺寸的计算根据已有的公式进行计算：型腔深度尺寸：HM0+z=(1+SCP)HS-x0+z型芯高度尺寸：BM0-z=(1+SCP)BS+x0-z式中，修正系数x=1/22/3，当塑件尺寸大、精度要求低时取小值；反之取大值，取x=2/3；z可取/3。塑件的外形高度尺寸为90mm，型腔深度为塑件外形高度一半则得到相应的型腔深度尺寸为：H45=(1+0.025)*452/3*0.840+0.84/3=45.560+0.28mm24塑件内部的高度尺寸为55.66mm，107.98mm则得到相应的型芯高度尺寸为：B55.66=(1+0.025)*55.66+2/3*0.0110-0.011/3=57.050-0.003mmB107.98=(1+0.025)*107.98+2/3*0.0150-0.015/3=110.680-0.005mm8合模导向机构的设计导向机构包括导柱与导套，主要用来保证动模模体与定模模体两大部分之间准确对合，以保证塑件的形状和尺寸精度，并避免模内各种零部件发生碰撞和干涉，有时还要承受成型时熔融塑料对型腔型芯的不平衡的侧向压力18。导柱必须与导套配合使用，分别安装在定、动模两边。导柱的设计：（1）导柱设在定模一侧（2）本设计采用带头导柱，其结构简单，加工方便，适用于简单模具；（3）工作表面应有较高的硬度且耐磨，采用20钢经渗碳0.50.8mm，淬硬5660HRC；（4）导柱的头部应该做成锥台形或者是半球形；（5）导柱工作部分的长度应该比型芯端面高68mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔的情况发生；（6）导柱固定部分的配合精度采用H7/k6，工作部分与导套的配合采用H7/f6间隙配合19；（7）导柱滑动段的长度应大于导套的孔长，保证模具在闭合时导柱能超出导套；（8）导柱孔应做成通孔，便于排出孔内的空气以及残渣废料。导套的设计：（1）本设计采用带头导套；（2）其结