ABS塑料卡座注射模设计说明书.doc

广西工学院毕业设计说明书摘要塑料注射成型所用的模具称为注射成型模具，简称注射模。注射模的特点是模具先由注射机合模机构闭合紧密，然后由注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。注射模能一次成型出外形复杂、尺寸精度高或带有嵌件的塑料制件。本文详细说明了卡座塑料件的模具设计过程，对卡座的注射成型进行了可行性分析，充分考虑了浇注系统、冷却系统、脱模机构等对卡座塑料件注射成型的影响，避免注射过程中形成的缺陷。本文重点解决了在浇注时选择合适的分流道和进料形式来保证一定的注塑效率和改善熔体流动状态及缩短浇口的冷却时间。本文对卡座进行了注塑模具设计和零件设计，集中阐述了模具结构的工作过程。运用AutoCAD、UG等软件进行辅助设计和三维建模研究，并对卡座生产成本核算方法进行说明，为类似塑件的鼻梁生产提供生产参考依据。关键字：注塑；卡座；模具设计；生产AbstractThe mould used in the plastic injection molding is called molding mould, referred to as injection mold. The mould is closed tight by injection machine, then the plastic melt under high pressures and temperature is injection into mold cavity by the injecting equipment, finally open the mould and take out the molded pieces after the plastic melts refrigeration and solidify. These above are the traits of injection mold. The injection mold can prepare plastic production with complex figuration, high dimension precision as well as other appendix.This paper elaborates on the plastic mould designing course of the cassette. The feasibility of injection molding has been analyzed, taking into account of the influence coursed by injection system, refrigeration system and Demoulding Mechanism avoiding disfigurements formed in the course of injection.Choose appropriate shunt and injection format to ensure certain injecting efficiency, improve melts flowing state and shorten refrigeration time of Gate. Molding mould design and accessory design have been carried through for cassette, expatiating on the engineering course of moulds structure.AutoCAD and UG soft wares were used carrying on the assistance design and the there-dimension modeling research. The paper shows how to calculate the cost of cassette mold design, and provides the reference for the similar production mold design.Keywords: Injection; Cassette; Mould designing; Production目 录绪论11. 文献综述21.1 塑料的发展过程及发展趋势21.1.1 国外的塑料发展过程21.1.2 中国塑料工业的发展42. 注射模具设计综述52.1 注射模具成型原理52.2 注射模具分类52.3 注射模具结构组成53. 卡座塑料件工艺分析64. 注塑工艺计算74.1 卡座塑料件材料的选择74.1.1 材料选择分析74.1.2 卡座塑料件材料的确定74.2 ABS塑料的成型特性与注射成型工艺参数84.2.1 ABS塑料的成型特性84.2.2 ABS塑料的注射成型工艺参数85. 卡座塑件的参数与注射机的选择105.1 塑件的参数105.2 注射机的选择105.3 注射机有关参数的校核115.3.1 型腔数量的确定115.3.2 最大注射量的校核125.3.3 锁模力的校核126. 卡座塑料件模具设计146.1 分型面的选择146.2 浇注系统的设计156.2.1 主流道的设计156.2.2 分流道的设计166.2.3 浇口的设计176.2.4 冷料穴和拉料杆的设计176.2.5 排气系统的设计187. 成型零部件的设计197.1 成型零部件的结构设计197.1.1 凹模和凸模的结构设计197.2 成型礼部件尺寸计算207.2.1 影响成型零件工作尺寸的因素207.2.2 形象和型芯径向尺寸的计算207.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的计算227.3 成型零部件的强度与刚度计算227.3.1 成型零部件强度、刚度计算需要考虑的问题237.3.2 矩形型腔侧壁和底板厚度计算238. 结构零部件设计248.1 注射模的标准模架的选择248.2 支撑零部件的设计248.2.1 固定板、支撑板248.2.2 支撑件248.2.3 定模座板258.3 合模导向机构的设计258.3.1 导向机构的作用258.3.2 导柱导向机构259. 推出机构的设计289.1 推出机构的分类289.1.1 推出机构的分类289.1.2 推出机构的设计要求289.2 推出力的计算299.3 简单推出机构299.3.1 推杆推出机构2910. 侧向分型与抽芯机构的设计3110.1 抽芯力与抽芯距的确定3110.1.1 抽芯力的确定3110.1.2 抽芯距的确定3210.2 斜导柱的设计3210.2.1 斜导柱的基本形式3210.2.2 斜导柱倾斜角的选择3310.2.3 斜导柱长度的计算3410.2.4 斜导柱直径的计算3410.3 侧滑块的设计3510.4 导滑槽的设计3510.5 楔紧块的设计3610.6 斜滑块定位装置的设计3711. 冷却回路的确定3812. 成本分析4012.1 影响模具价格的主要因素4012.1.1 成产成本4012.1.2 供应周期4012.1.3 市场状况4012.1.4 高技术成分4012.1.5 模具寿命4012.2 塑料模价格的加以估算法4112.2.1 经验估算法4112.2.2 材料费系数法4112.2.3 类比法4212.2.4 塑料模价格的详细计算方法4212.3 降低模具成本的方法4213. 型芯、型腔加工工艺路线4413.1 型腔加工工艺路线4413.1.1 定模板处型腔加工4413.1.2 动模板处型腔加工4513.2 型芯加工4613.2.1 定模板处型芯加工4613.2.2 动模板处型芯加工48设计小结52致谢53参考文献54附录55广西工学院毕业设计说明书绪论近年来，随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速增长，高效率、自动化、大型、微型、高寿命的模具在整个模具产量中所占有的比重越来越大。在模具设计中，对工艺的研究越来越深入，模具设计已由经验设计阶段逐渐向理论计算方面发展。高效率自动化，大量地采用各种高效率的模具结构。使模板、导柱等通用零件标准化、商品化以适应大规模的成批生产塑件成型模具。本文着重从产品使用的可靠性角度出发，满足产品的成型特点，保证所设计产品的使用寿命和降低成本的理念，进行卡座塑料件的模具设计，对卡座注射成型问题进行研究，设计合理的模具结构。卡座塑料件的设计要求：1、要求制品轻质。2、尺寸精度一般。3、具有一定的硬度、刚度、韧性、耐磨性。4、良好的表面性。拟定卡座塑料模模具设计流程：以该卡座塑件为设计试题，参考其他注塑模具设计案例，拟定关于卡座注射模的设计方案，具体的设计细节在设计过程中反复修正和改进，本拟定设计方案应该能达到直到毕业设计有序完成的任务。如图所示：1 文献综述1.1 塑料的发展过程及发展趋势1.1.1 国外的塑料发展过程近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大。如：家用电器、仪器仪表、建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。小哦哪个第一个塑料产品赛璐珞诞生算起，塑料工业迄今已有120年的历史。其发展历史可分为三个阶段。1、天然高分子阶段这个时期以天然高分子，主要是纤维素的改性和加工为特征。1869年美国人J.W.海厄特发现在硝酸纤维素中加入樟脑和少量酒精可制成一种可塑性物质，热压下可成型为塑料制品，命名为赛璐珞。1872年在美国纽瓦克建厂生产。当时除用作象牙代用品外，还加工成马车和汽车的风挡和电影胶片等，从此开创了塑料工业，相应地也发展了模压成型技术。1903年德国人A.艾星格林发明了不易燃烧的醋酸纤维素和注射成型方法。1905年德国拜耳股份公司进行工业生产。在此期间，一些化学家在实验室里合成了多种聚合物，如线型酚醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯等，为后来塑料工业的发展奠定了基础。1904年世界塑料产量仅有10kt，还没有形成独立的工业部门。2、合成树脂阶段这个时期是从合成树脂为基础原料生产塑料为特征。1909年美国人L.H.贝克兰在用苯酚和甲醛来合成树脂方面，做出了突破性的进展，取得第一个热固性树脂酚醛树脂的专利权。在酚醛树脂中，加入填料后，热压制成模压制品、层压板、涂料和胶粘剂等。这是第一个完全合成的塑料。1910年在柏林吕格斯工厂建立通用酚醛树脂公司进行生产。在40年代以前，酚醛塑料是最主要的塑料品种，约占塑料产量的2/3.主要用于电器、仪表、机械和汽车工业。1920年以后，塑料工业获得了迅猛发展。其主要原因首先是德国化学家H.施陶丁格提出高分子链是有结构相同的城府单元以共价键连接而成的理论和不熔不溶性热固性树脂的交联网状结构理论，1929年美国化学家W.H.卡罗瑟斯提出了缩聚论，均为高分子化学和塑料工业提供了多种聚合单体和其他原料。但是化学工业最发达的德国迫切希望摆脱大量依赖天然产品的局面，以满足多方面的需求。这些因素有力德推动了合成树脂制备技术和加工工业的发展。1911年，英国F.E.马修斯制成了聚苯乙烯，但存在工艺复杂、树脂老化等问题。第一个无色的数值是脲醛树脂。1928年，有英国氰胺公司投入工业生产。1930年，德国法本公司解决了上述问题，在路德维希港用本体聚合法进行工业生产。在对聚苯乙烯改性的研究和生产过程中，已逐渐形成以苯乙烯为基础，与其他单体共聚的苯乙烯系树脂，扩展了它的应用范围。1931年，美国罗姆-哈斯公司以本体法生产聚甲基丙烯酸甲酯，制造出有机玻璃。1926年，美国W.L.西蒙吧尚未找到用途的聚氯乙烯粉料在加热下溶于高沸点溶剂中，在冷却后，竟以外地得到柔软、易于加工且富于弹性的增塑聚氯乙烯。这已偶然发现打开了聚氯乙烯得以工业生产的大门。1931年德国法本公司在比特费尔德用乳液法生产聚氯乙烯。1941年，美国又开发了悬浮法生产聚氯乙烯的技术。从此，聚氯乙烯一直是重要的塑料品种，它又是主要的耗氯产品之一，在一定程度上影响着氯碱工业的产生。1939年，美国氰胺公司开始生产三聚氰胺-甲醛树脂的模塑粉、层压制品和涂料。1933年英国卜内门化学工业公司在进行乙烯与苯甲醛高压下反应的实验时，发现聚合釜壁上有蜡质固体存在，从而发明了聚乙烯。1939年该公司用高压气相本体法生产低密度聚乙烯。1953年联邦德国K.齐格勒用烷基铝和四氯化钛做催化剂，使乙烯在低压下制成为高密度聚乙烯，1955年联邦德国赫斯特公司首先工业化。不久，意大利人G.纳塔发明了聚丙烯，1957年意大利蒙特卡蒂尼公司首先工业生产。从40年代中期以来，还有聚酯、有机硅树脂、氟树脂、环氧树脂、聚氨酯等陆续投入了工业生产。塑料的世界总量从1904年的10kt，猛增至1944年的600kt，1956年达到3.4Mt。随着聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等通用塑料的发展，原料也从煤转向了以石油为主，这不仅保证了高分子化工原料的充分供应，也促进了石油化工的发展，使原料得以多层次利用，创造了更高的经济价值。3、大发展阶段在这一时期通用塑料的产量迅速增大，聚烯烃塑料在70年代又有1-丁烯和聚 4-甲基-1-戊烯投入生产。形成了世界上产量最大的聚烯烃塑料系列。同时出现了多种高性能的工程塑料。19581973年的16年中，塑料工业处于飞速发展时期，1970年产量为30Mt。除产量迅速猛增外，其特点是：由单一的大品种通过工具或混改性，发展成系列品种。如聚氯乙烯除生产多种牌号外，还发展了氯化聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、共混或接枝共聚改性的抗冲击聚氯乙烯等。开发了一系列高性能的工程塑料新品种。如聚甲醛、聚碳酸酯、ABS树脂、聚苯醚、聚酰亚胺等。广泛采用增强、符合于共混等新技术，赋予塑料以更有一的综合性能，扩大了应用范围。1973年后的10年间，能源危机影响了塑料工业的发展速度。70年代末，各主要塑料品种的世界年总产量分别为：聚烯烃19Mt，聚氯乙烯超过100Kt，聚苯乙烯接近80Kt，塑料总产量为63.6Mt。1982年开始复苏。1983年起，塑料工业超过历史最高水平，产量达72Mt。目前，以塑料为主体的合成材料的世界体积总产量早已超过全部金属的产量。1.1.2 中国塑料工业的发展1921年上海胜得德赛珍厂（现胜德塑料厂）开始生产赛璐珞制品，以后又陆续建立了健华、永和、国光和中兴等厂，1926年上海胜德赛珍厂开始生产酚醛树脂及模塑粉（电木粉）。1949年中国塑料产量约400t左右。中华人民共和国成立后，酚醛塑料等热固性塑料有所发展，1958年自行研究设计的第一套聚氯乙烯年产3Kt的生产装置在锦西化工厂建成投产，这是中国塑料工业进入一个新时期的标志。1960年，上海建成年产500t聚苯乙烯生产装置；1965年，上海高桥化工厂以千吨级规模生产高密度聚乙烯；1970年，年产3.5Kt高压法聚乙烯装置和年产5Kt聚丙烯装置开始在兰州化学工业公司投入生产。1965年塑料总产量为97Kt。1970年增至176Kt。70年代以后，北京燕山石油化工公司、辽阳石油化纤公司和上海石油化工总厂等几个大型石油化工企业的合成树脂生产装置相继投产。1982年合成树脂的年产量突破百万吨。塑料为合成的高分子化合物，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，有合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等，目前树脂是指尚未和各种添加剂混合的高聚物。树脂约占塑料总重量的40%100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚苯乙烯等。因此，塑料和树脂这两个名词也常混用。2. 注射模具设计综述2.1 注射模具成型原理模具沿分型面可以分为定模及动模两部分。安装时定模以定位圈或浇口套与注射机模板上的定位孔配合并将定模部分紧固在定模板上，动模则紧固在注射机动模板上，工作时注塑机的紧锁机构推动其动模板将动模与定模紧密压紧，然后注射机的注射机构以40013000公斤/的注射压力，将注射机料筒内已加热均匀塑化的塑料（呈熔融状态）通过料筒喷嘴和定模部分的浇口套及浇注系统注入型腔，熔料在模内冷却硬化到一定强度后，锁模机构松压并带动其动模板及动模与定模沿分型面分开即开启模具，并有注射机上的顶出机构，推动动模部分的顶出机构，将塑件从模具内顶出模外，即可取出塑件。2.2 注射模具分类注射模根据安装在使用注射机的形式可分为：立式注射模、卧式注射模、角式注射模。按塑料类别可分为：热塑性塑料注射模、热固性塑料注射模。按模具型腔数目可分为：单型腔注射模、多型腔注射模。按模具安装方式可分为：移动性注射模、固定式注射模。按模具浇注系统可分为：冷流道模、绝热流道模、热流道模、温流道模。2.3 注射模具结构组成根据模具的功用及要点一般有以下六部分组成：1、成型塑件用的型腔（又称凹模）、型芯（又称凸模）部分。2、熔融塑料从注射机本罪进入型腔需流经的浇注系统。3、为了从模具中顶出塑件的顶出系统（又称脱模机构）。4、为了调节模具温度的控温系统。5、为了把模具安装在注射机上的安装部分。6、为了连接以上各部分将模具组成整体的各基座部分及导向部分。3. 卡座塑料件工艺分析卡座塑料件材料为ABS塑料丙烯，丁二烯，苯乙烯，生产批量为大批量。该塑件的工艺分析：1、塑件的结构复杂，尺寸较小，尺寸精度一般。2、壁厚很小，熔料在模具型腔中的流动阻力加大。3、塑件最小厚度仅1mm，不利于成型。4、材料需求流动性好，且不易分解。5、要求表面有一定的硬度、韧性和耐磨性。6、易发生浇不足、气穴等缺陷。卡座塑件三维图如图2.1所示图2.14. 注塑工艺计算4.1 卡座塑料件材料的选择4.1.1 材料选择分析工程塑料可以作为结构材料使用，是具有优异的力学性能、耐热性能、耐磨性能和良好的尺寸稳定性的一类塑料。相对于金属而言，工程塑料的相对密度一般在1.02.0之间，相当于钢铁的1/41/9左右；成型后之间有着相当的硬度，并保持一定韧性，防止碰撞的损坏；作为卡座塑料件，其耐磨性也尤为重要；在高温成型过程中良好的化学稳定性是保证成分单一的前提；较好的指尖尺寸是稳定性能帮助得到尺寸精确的指尖。结合上述所说，决定选用工程塑料作为卡座塑料件用料。工程塑料的特点：1、质量轻，相对密度较小2、优良的机械性能3、突出的耐磨性能4、良好的化学稳定性5、较好的指尖尺寸稳定性6、有较高的耐热性7、有优良的电绝缘性4.1.2 卡座塑料件材料的确定ABS塑料：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物。因此，ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它又良好的加工型和染色性。ABS外观为粒状或粉状，呈浅象牙色，不透明但成型的塑料油较好的光泽。它无毒、无味，易燃烧、无自熄性，密度为1.081.2。ABS具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降；有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐热性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电器性能。ABS有一定的硬度和一定尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。ABS几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃中，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀，会引起盈利开裂。此外，ABS的热稳定性差，热变形温度为93，脆化温度为-27，使用的温度范围为-40100，而且ABS的耐候性也差，紫外线作用下容易氧化降解，从而会导致之间变硬变脆。ABS是无定型聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，在160190范围即具有充分流动性，且热稳定性较好，在约高于285时才出现分解现象，因此，加工温度范围较宽。ABS熔体具有较明显的非牛顿性，提高成型压力可以使容易粘度明显下降。分析ABS塑料的性质、性能特点，考虑到再成型过程中需要克服的因素，以及材料成本问题，决定用ABS塑料作为卡座塑料件的原材料。并根据最终颜色要求加入一定量的着色剂。4.2 ABS塑料的成型特性与注射成型工艺参数4.2.1 ABS塑料的成型特性1、使用ABS塑料成型塑件时，由于熔体的粘度值高，注射成型的压力值高，所以塑件对型芯的包紧力较大，为方便脱模，塑件应采用较大的脱模斜度；2、ABS塑料的熔体粘度高，制品易产生熔接痕，设计模具时应减少浇注系统对料流的阻力，流道长度短一些；3、ABS塑料吸湿性强，易吸水，成型前应进行干燥处理；4、在正常成型条件下，ABS塑件的尺寸稳定性好。4.2.2 ABS塑料的注射成型工艺参数ABS塑料的注射成型工艺参数如表4.1所示表4.1 ABS塑料的注射成型工艺参数参数取值范围选取数值密度收缩率s0.3%0.8%0.5%温度/喷嘴180-190180料筒210-230220模具50-8080压力/MPa注射70-9080保压50-7070时间/s注射3-55保压15-3020冷却15-3015总计33-65405. 卡座塑件的参数与注射机的选择5.1 塑件的参数由UG设计软件分析塑件图，得：塑件总体积14.79塑件最大投影面积34.52ABS塑料的密度为=1.1，则塑件质量：16.26g浇注系统的体积用经验法计算，去塑件的1/8。则：浇注系统凝料量=14.791/8=1.85 浇注系统凝料投影面积=34.521/84.32总体积V=14.79+1.85=16.64总投影面积S=34.52+4.32=38.845.2 注射机的选择 部分注射机的型号如表5.1所示。表5.1部分国产注射机的规格和性能型号项目XS-ZS-22XS-Z-30XS-Z-60XS-ZY-125额定注射量/30、203060125螺杆直径/mm25、20283842注射压力/MPa75、115119122120注射行程/mm130130170115注射方式双柱塞式（双色）柱塞式柱塞式螺杆式锁模力/kN250250500900最大成型面积/9090130320最大开合模行程/mm160160180300模具最大厚度/mm180180200300模具最小厚度/mm606070200喷嘴圆弧半径/mm12121212喷嘴孔直径/mm2244注射机选择以注射量大小为主要依据，初定选择XS-ZY-125型注射机。5.3 注射机有关参数的校核模具设计时，必须根据书剑的结构特点、塑件技术要求确定模具结构。模具的结构与注射机之间有着必然的联系，模具各机构，必须惨遭书社及的类型及相关尺寸进行设计。否则，模具就无法与注射机合理匹配，注射过程也就无法进行。5.3.1 型腔数量的确定型腔数量与注射机最大注射量及锁模力等参数有关，型腔数量的确定方法如下：按注射机最大注射量n （5.1）式中根据公式5.1可算出 n=因塑件四周都有侧抽芯结构，无法采用一模多腔的形式，故取n=1。5.3.2 最大注射量的校核最大注射量是指注射机对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置能达到的最大注射量。设计模具时，应满足注射成型塑件所需的总注射量小于所选注射机的最大注射量，即： （5.2）式中 n型腔数量 m单个塑件的体积， 浇注系统凝料量， 注射机最大注射量， k注射机最大注射量利用系数，一般取0.8。则 所以最大注射量马祖要求。5.3.3 锁模力的校核注射时塑料熔体进入型腔内仍然存在较大的压力，它会使模具从分型面涨开。为了平衡塑料熔体的压力，锁紧模具保证质量，注射机必须提供足够的锁模力。涨模力等于塑件和浇注系统再分型面上不重合的投影面积之和乘以型腔压力。它应小于注射机的额定锁模力，这样才能使注射时不发生溢料和涨模现象，即满足下式： （5.3）式中 注射机的额定锁模力，N 塑件最大投影面积， 浇注系统凝料量投影面积，型腔内压力p，一般为注射机注射压力的80%左右，常用塑料注射成型时所选用的型腔压力值列于表5.2表5.2 常用塑料注射成型时所需的型腔压力 MPa塑料品种高压（PE）低压聚乙烯（PE）聚苯乙烯（PS）ASABS聚甲醛（PON）型腔压力1015201520303035则 所以，锁模力满足要求。6. 卡座塑料件模具设计6.1 分型面的选择设计塑料注射模具，选择分型面是一个重要环节，分型面选择的合理，模具的工艺性强，容易加工，塑件的质量也容易保证，否则会给造模带来很大的麻烦。分型面是模具结构中的基准面，它直接影响着成型塑件的质量、模具加工的工艺性以及注射成型的效率等。因此，确定模具的分型面是模具设计中的重要环节之一。选择模具分型面时，应遵循以下原则：1、分型面应选择在塑件外形最大轮廓处。2、分型面的选择应有利于塑件顺利脱模。3、分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量。4、分型面的选择应有利于模具的加工。5、分型面的选择应有利于排气。根据上述分型面选择原则，卡座书剑注射模分型面选择如图6.1所示。6.2 浇注系统的设计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、内在质量、外在质量及模具的结构、塑件的利用率等有较大影响。对浇注系统进行设计时，一般应遵循以下原则：1、了解塑件的成型性能2、尽量避免或减少产生熔接痕3、有利于型腔中气体的排出4、防止型芯的变形和嵌件的位移5、尽量采用较短的流程充满型腔6、流动距离比的校核普通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。6.2.1 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浇口套接触处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，它的形状与尺寸对塑件熔体的流动速度和充模时间有较大的影响。因此，不需使熔体的温度降和压力损失最小。浇口套的形式如图6.2所示。 浇口套形式的主要参数按照公式：主流道始端直径 （为喷嘴内孔直径） d=4+1=5mm球面凹坑半径 （SR为注射机的喷嘴端凸球面半径） Sr=12+2=14mm球面凹坑深度 =35mm 取3mm6.2.2 分流道的设计分流道是指主流道与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。分流道界面形状常用的有圆形、梯形、矩形、U型以及半圆形等几种形式，要减少传热损失。因此，可用流道的截面积与周长的壁纸来表示流道的效率。各种截面积见表6.1：表6.1 不同截面积形状分流道的性能圆形正方形六边形半圆U形梯形效率0.250D0.222D0.239D0.217D0.230D0.213D加工性能难易难易易易热量损失最小较大小最大较小打经比较，我觉得U形流道的热量损失较小，加工性能容易，所以选择U形截面的流道。分流道的截面尺寸应根据塑件的成型体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑件的工艺性能、注射速度及分流道长度等因素来确定。对于壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑件，可用下列经验公式确定分流道直径：（mm）根据本设计所选的材料为ABS塑料，参照表6.2，取分流道直径D=6mm。表6.2 部分塑料常用分流道直径推荐范围 mm塑料名称截面直径塑料名称截面直径塑料名称截面直径ABS、AS4.89.5聚丙烯510热塑性聚酯3.58聚乙烯1.69.5聚苯乙烯3.510聚苯醚6.510尼龙类1.69.5软聚氯乙烯3.510聚砜6.510聚甲醛3.510硬聚氯乙烯6.516离子聚合物2.510丙烯酸酯810聚氨酯6.58聚苯硫醚6.5136.2.3 浇口的设计浇口是主流道、分流道与型腔之间的连接部分，即浇注系统终端。一般这段很短的通道截面积很小，当熔融的塑料流在高压下通过浇口时，因为浇口的截面积很小，使塑料流速加快，而由于摩擦作用，又使塑料流的温度升高，黏度降低，提高了塑件的流动性，有利于充满型腔，因此它是浇注系统的关键部位。所以，浇口的位置及形状、尺寸的设计正确与否将直接决定着塑件质量、注射效果和注射效率。浇口的类型很多，大致可分为：直浇口、盘浇口、分流式浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、侧浇口、环形浇口、潜伏浇口和多级浇口。在本设计中，根据塑件的结构跟工艺要求，决定选用侧浇口形式。侧浇口宽度和侧浇口深度计算的经验公式如下：式中 b侧浇口宽度，mm； A塑件外侧表面积，； t侧浇口深度，mm； 侧浇口处塑件壁厚，mm。 侧向进料的侧浇口，对于中小型塑件，一般深度t=0.52.0mm（或取塑件壁厚的1/32/3），宽度b=1.55.0mm，浇口长度l=0.82.0mm。在本次设计中，因塑件是小型塑件，所以取深度t=1.5mm，宽度b=2mm，浇口长度l=1.5mm。6.2.4 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴一般设置在主流道或分流道的末端，它的作用是来储存注射间歇期间，喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料。在注射时，如果它们进入流道，将堵塞流道并减缓料流速度；进入型腔，将在塑件上出现冷疤或冷斑，影响塑件质量。同时，在开模时，冷料井又起到将主流道的凝料从浇口套中拉出的作用。冷料穴的直径应大于主流道的大端直径，其长度约为主流道的大端直径，这样有利于无聊的流动。冷料穴的形式如图6.3所示：6.2.5 排气系统的设计为了使塑料熔体顺利充填模具型腔，必须将浇注系统和型腔内空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内因各种原因所产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、凹陷、溶解不牢、表面轮廓不清晰等缺陷。另外，气体的存在还会产生反压力而降低充模速度。因此，设计模具时，必须考虑型腔的排气问题。在本设计中，因塑件体积较小，四周又有斜滑块，可以利用推杆、拉料杆、分型面和斜滑块之间的间隙排气，所以不用开设排气槽。7. 成型零部件的设计7.1 成型零部件的结构设计成型零部件是决定塑件集合形状和尺寸的零件。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。7.1.1 凹模和凸模的结构设计凹模亦称型腔，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，成型其主体部分内表面的零件称主型芯或凸模，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为整体式和组合式两种结构形式。在本设计中，因塑件内部有加强肋，结构有点复杂，所以采用整体式型腔和组合式型芯。凸凹模的结构如图7.1所示：7.2 成型礼部件尺寸计算7.2.1 影响成型零件工作尺寸的因素影响塑件尺寸精度的因素有很多，主要包括以下几个方面：1、塑件的收缩率波动 塑件成型后的收缩变化与塑料的品种，塑件的形状、尺寸、壁厚，成型工艺条件，模具的结构等因素有关。2、模具成型零件的制造误差 模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。模具成型零件的制造精度愈低，塑件尺寸精度也愈低，尤其是对于尺寸小的塑件精度影响更大。一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差值的1/31/4或取IT7IT8级作为制造公差。组合式型腔或型芯的制造公差应该剧尺寸链来确定。3、模具成型零件的磨损 模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、成型过程中可能产生腐蚀性气体的锈蚀、脱模时塑件与模具的摩擦，以及由于上述原因造成的成型表面粗糙度提高而重新打磨抛光等原因，均造成成型零件尺寸变化。这种变化称成型零件的磨损。其中脱模摩擦磨损是主要的因素。磨损的结果使型腔尺寸变大，型芯尺寸变小。磨损大小与塑料的品种和模具材料及热处理有关。为简化计算，凡与脱模方向垂直的表面因磨损小而不考虑，与脱模方向平行的表面应考虑磨损。4、模具安装配合误差 模具成型零件装配误差以及在成型过程中成型零件配合间隙的变化，都会引起塑件尺寸的变化。如成型压力使模具分型面有胀开的趋势、动定模分型面间隙、分型面上的残渣或模板平面度，对塑件高度方向尺寸有影响；活动型芯与模板配合间隙过大，对孔的位置精度有影响。7.2.2 形象和型芯径向尺寸的计算塑料收缩按平均收缩率计算。 （7.1）式中 塑料平均收缩率 塑料最大收缩率 塑料最小收缩率从附表A中可差得ABS收缩率=0.8%；=0.5%。则 =0.55%1、 型腔径向尺寸的计算塑件型腔径向尺寸计算公式如下：式中 模具型腔径向基本尺寸 塑件外表面径向基本尺寸 塑料平均收缩率 塑件外表面径向基本尺寸公差 由塑件图可知，型腔的景象尺寸需要机选的尺寸为：60；22；12。塑件精度等级选MT3。据附表B查得，型腔径向尺寸为：则 = =60.13mm = =22.00mm = =11.98mm2、 型芯径向尺寸的计算由塑件图可知，型芯的景象尺寸需要计算的尺寸为：由公式 计算则 = =46.07mm = =56.11mm = =24.01mm7.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的计算型腔深度尺寸由下列公式计算：式中 模具型腔深度基本尺寸 塑件凸起部分高度基本尺寸 x 修正系数，1/31/2，取x=1/3则 =1.97mm型芯高度计算公式为式中 模具型芯高度基本尺寸 塑件孔或凹槽基本尺寸则 =38.10mm7.3 成型零部件的强度与刚度计算塑料模具是在一定温度和压力下工作的，模具型腔受到塑料熔体压力的作用，必须具有足够的刚度和强度。如果型腔侧壁和底板厚度国小，就可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因敢赌不够产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑料件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应该通过强度和刚度计算确定型腔的壁厚和底板的厚度。尤其对于尺寸精度要求高的或大型的模具型腔，更不能单纯地凭经验确定它们的尺寸。7.3.1 成型零部件强度、刚度计算需要考虑的问题1、需要总体考虑的问题2、防止产生溢料3、保证塑件尺寸精度4、保证塑件顺利脱模7.3.2 矩形型腔侧壁和底板厚度计算因型腔侧壁最大边长为46mm，小于370mm，所以应按刚度条件计算。式中 S矩形型腔侧壁厚度，mm p型腔内熔体压力，MPa 承受熔体压力的侧高度，mm l型腔侧壁长边长，mm H型腔侧壁总高度，mm则 S8.54mm8. 结构零部件设计 注射模具由成型零部件和结构零部件组成。结构零部件部分介绍的内容包括注射模的标准模架、注射模的支撑零部件和合模导向机构。支撑零部件主要由固定板（动、定模板）、支撑板、垫板和动、定模座板等组成。8.1 注射模的标准模架的选择模架的基本组合是以直接浇口（包括潜伏式浇口）为主，其代号分别为A1、A2、A3、A4型4种。根据型腔、型芯的各个尺寸与塑件结构考虑，决定选用A2型模架，尺寸为200200。8.2 支撑零部件的设计模具的支撑零部件主要指用来安装和固定或支撑成型零件及其他结构零件的零部件。支撑零部件主要包括固定板、垫板、支撑件及模座等。8.2.1 固定板、支撑板固定板（动模板、定模板）在模具中起安装和固定成型零件、合模导向机构以及推出脱模机构等零部件的作用。为了保证被固定零件的稳定性，固定板应具有一定的厚度和足够的刚度和强度，一般采用碳素结构钢制成，当对工作条件要求较严格或对模具寿命要求较长时，可采用合金结构钢制造。支撑板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止固定板固定的零部件脱出固定板，并承受固定板部件传递的压力，因此它要具有较高的平行度、刚度和强度。一般采用45钢制成，经热处理调质至2832HRC，或50、40Cr、40MnB、40MnVB、45Mn2等调质至2832HRC，或结构钢Q235Q275。在固定方式不同或只需固定板的情况下，支撑板可省去。8.2.2 支撑件常见的支撑件有垫块和支撑柱。在本设计中，用到的是垫块，是故，下面只对垫块进行分析。垫块的作用主要是在动模支撑板与动模座之间形成推出机构所需的动作空间。另外也起到调节模具总厚度，以适应注射机模具安装厚度要求的作用。8.2.3 定模座板与注射机的动定固定模板相连接的模具底板称为动定模板。设计或选用标准动定模座板时必须要保证它们的轮廓形状和尺寸与注射机上的动定模固定板相匹配，另外，在动定模座板上开设的安装结构（如螺栓孔、压板台阶等）也必须与注射机动定模固定板上安装落空的大小和位置相适应。动定模座板在注射成型过程中起着传递合模力并承受成型力，为保证动定模座板具有足够的刚度和强度，动定模座板也应具有一定的厚度，一般对于小型模具，其厚度最好不小于15mm，而一些大型模具的动定模座板，厚度可以达75mm以上。动定模座板的材料多用碳素结构钢或合金结构钢，经调质达2832HRC。对于生产批量小或锁模力和成型力不大的注射模，其动定模座板有时也可以采用铸铁材料。8.3 合模导向机构的设计在模具进行装配或成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模量大部分或莫内其他零件之间准确对合，以确保塑料制件的形状和尺寸精度，并避免模内各零部件发生碰撞和干涉。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。8.3.1 导向机构的作用1、定位作用 模具装配或闭合过程中，避免模具动、定模的错位，模具闭合后保证型腔形状和尺寸的精度。2、导向作用 动、定模合模时，首先导向零件相互接触，引导动定模正确闭合，避免成型零件先接触而可能造成成型零件的损坏。3、承受一定的侧向压力 塑料熔体在注入型腔过程中可能产生单向侧向压力，或由于注射机精度的限制，会使导柱在工作中不可避免收到一定的侧向压力。当侧向压力很大时，不能仅靠导柱来承担，还需加设锥面定位装置。8.3.2 导柱导向机构导柱导向机构是比较常用的一种形式，其主要零件是导柱和导套。1. 导柱（1） 导柱的结构形式 导柱的结构形式如图8.1所示。（2） 导柱的技术要求 导柱断面制成锥形或半球型的先导部分，一使导柱能顺利地进入导向孔。导柱的长度必须比凸模断面高出68mm。一面导柱未导准方向而型芯先进入型腔与其可能相碰撞而损坏。导柱的标卖你应具有较好的耐磨性，而芯部坚韧，不易折断。因此，多采用低碳钢（20钢）经渗碳淬火处理，或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理（硬度为5055HRC）。导柱固定部分表面粗糙度Ra一般为0.8m，导柱配合部分表面粗糙度Ra一般为0.80.4m。导柱固定部分与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合。根据注射模具体结构形状和尺寸，导柱一般可设置4个，小型模具可以设置2个，圆形模具可设置3个。导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度。2. 导套（1） 导套的结构形式 导套的形式结构如图8.2所示。（2） 导套的技术要求 为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。导（套）向孔最好做成通孔，否则会由于孔中的气体无法逸出而产生反压，造成导柱导入的困难，当结构需要必须做成盲孔时，可在盲孔的侧面增加通气孔。导套一般可采用淬火钢或青铜等耐磨材料制造，其硬度应比导柱低，以改善摩擦，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分表面粗糙度Ra一般为0.8m。导套固定部分与模板之间采用H7/m6过渡配合。3. 导柱与导套的配合形式导柱与导套的配合形式可根据模具结构及生产要求而不同，本