喷嘴模具毕业论文.doc

毕业设计(论文)说明书题目 喷嘴模具设计 前 言模具是塑性成形加工方法的主要工艺装备,模具的设计与制造直接影响制件的质量以及生产效率。20 世纪发展起来并逐渐成熟的计算机辅助设计和辅助制造(CAD/CAM) UG造型技术为提高模具设计水平与制造质量和效率起到了重要作用,目前已得到广泛而深入的应用。塑料模具是大批生产塑料制品的现代化专用成型工艺装备的总称。塑料模具包括塑料模：注射模、压缩模、传递模、挤出模、中空吹塑模、真空成型模等多种塑料成型模具。在高速发展中，注射模又将其它成型模具的优点吸纳、融合和发展形成了更加完善，更加优越也更加先进的一种新型技术。Unigraphics（UG）是美国EDS公司出品的一套集CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件系统，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件。它的功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程，并且广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等行业领域。它提供了强大的实体建模技术，提供了高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。除此之外，装配功能、工程图功能、模具加工功能及与PDM之间的紧密结合，使得UG在工业界成为一套无可匹敌的高级CAD/CAM系统。UG CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术，在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。该软件不仅具有强大的实体建模、曲面建模、特征建模、虚拟装配和产生工程图等设计功能，而且在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。另外，可用建立的三维模型直接生成数控代码用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型的数控机床。UG NX4具有强大的实体造型、曲面设计、虚拟装配和生成工程图等设计功能，在设计的同时可以进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，从而大大提高了设计可靠性。使用造型模块建立的三维模型可以直接生成数控代码用于产品加工，后处理程序支持多种类型的数控机床，它所提供的二次开发语言UG/OPEN GRIP、UG/OPEN API为用户开发专用CAD系统提供了接口。版本UG NX4具有如下5点优势：l 完整的全流程解决方案。NX4的应用程序无缝集成并快速传播对产品和流程信息的变更，从概念一直到制造，使用一套统一的开发系统替代单点解决方案。l 可管理的开发环境。NX4对所有产品数据和流程知识实施完全集成的同步管理，从而实现在一个结构化的协同环境中转换产品开发流程。l 知识驱动自动化。有了NX4，公司可以在产品开发的所有要素中采用产品和流程知识，以实现流程自动化并且最大程度重复利用知识。l 数字化仿真、验证和优化能力。NX4中的综合仿真和验证工具以闭环、连续可重复的验证方式自动检查开发流程中每一个步骤的性能表现和可制造性。l 系统级的建模能力。NX4 的结构化多方案模型使得设计实践标准化，并允许快速创建变化的方案，将产品开发从基于零部件的设计转换为系统工程模式。塑件设计思路本次设计的塑料件为注塑机上用的喷嘴。它的作用是保护注塑机的注塑头在多次与模具接触的磨损情况，将注塑头保护好，并且是注塑机的注塑头的使用寿命增加。在设计中，先用UG NX4.0将零件进行造型，然后根据零件，制作型芯型腔及模具其他工作部分。首先，在产品造型好了以后，就对塑件进行功能的设计，与材料的选用，进行校核，根据不同的塑件取不同的材料，以免浪费不必要的经济成本，材料的正确选用可以降低成本。而塑件功能的设计可以对模具的制作过程与材料还有精度进行计算。以免在模具设计与制造中避免不必要的麻烦。在材料选用好以后，就在UG造型中，将整幅模具的形状结构按一定的尺寸，把模具在虚拟的状态下完成。具体详细的过程将在第二章中详细解答。虚拟的模具造型完毕以后，然后就要对模具注塑成型前的准备，如；注塑机的选择，及校核交口套的计算及选用，还有喷嘴尺寸的计算。还有注塑成型的工艺条件，如；温度，压力，时间。再然后就是，1、模具分型面的确定，选择产品的最大外形轮廓处为产品的分型面。2、确定浇口的尺寸。3、型腔数目的确定，按照产品的大小和精度不同，对模具的型腔数目进行确定。4、主流道与分流道的计算及确定。5、标准模架的选用。6、冷却系统的设计及选用。以上各个材料，标准件等它们共同构成了一套完整的模具。在设计过程中，自然会遇到各式各样的困难，在困难面前挺进，在磨难中坚强，正是设计的乐趣。通过这次设计，使我深入地学习了塑料模具设计的过程及需要注意的一些问题，以前不注意的一些标准问题在这次设计中得到了加强，对尺寸的完整性的认识也上升到了新的高度。通过这次设计，一定会受益匪浅。目 录第1章 塑件材料的选用11.1注塑件的设计及材料的选择11.2塑件的尺寸精度及表面质量5第2章 UG造型及模具制造过程72.1 UG造型过程72.2 分模82.3 标准模架与标准件的调用9第3章 塑件注塑成型前的准备143.1注塑成型的准备143.2注塑机的选择153.3 注射机的校核17第4章 模具设计及材料的选择194.1 分型面的确定194.2型腔数目的确定194.3浇口确定194.4模具材料的选择194.5浇注系统设计204.6模架的确定234.7导向与定位机构244.8顶出系统设计254.9温度调节系统设计26收获与体会30致 谢31参考文献- 33 -喷嘴模具设计（浙江工业大学成教学院 09模具设计与制造 郭杭军）指导老师：陆晓东第1章 塑件材料的选用1.1注塑件的设计及材料的选择一、 功能设计功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑件是工作用品,承受外力的可能有点大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况可能会比较多;塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求提高;作为一种工作用品,生产批量应该是大批大量生产,这样,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素;此外,塑料都会老化,作为一种光学用品,还要考虑到材料的光氧化等问题.二、 材料选择通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是摩擦性好,其次才是成型难易和经济性问题,以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表1-1所示。表1-1 材料的特性 塑料名称PS PC PMMA拉伸强度/MPa51.9 6672弯曲强度/MPa11095113断裂伸长率/%280100落球冲击强度J/m16422洛氏硬度（M）11582101氧指数（OI）18.124.917.3热变形温度/ 85134100维卡软化点/105153120马丁耐热温度/112体积电阻率/cm10102.1101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%88929393雾度% 30.90.9折射率 1.5921.5861.492价格（元/吨）1150123033000410001950020700和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表1-2所示。表1-2 材料的性能和成型特性比较塑料品种性 能 特 点成 型 特 点模具设计注意事项使用温度主要用途聚苯乙烯（非结晶型）透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂 因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件3080 装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等有机玻璃（非结晶型）透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解收缩率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等聚碳酸酯（非结晶型）透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度2 130脆化温度为100在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等以上的性能分析对比中看出,在透光度方面三种材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯为好，由于该产品是用于喷嘴头上的，所以也有一定的技术要求，我们主要要求配合度跟美观度,其它如拉伸强度,断裂伸长率等则也是要考虑的指标(这由塑件的工作环境决定),最终选定PS为塑件材料.因为除了质脆和抗拉强度不如其它两种材料外，它所拥有的特性符合我们的塑件要求，但这些不是我们主要考虑的。 图1-3 原始零件图 三、 结构设计 塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中,一方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据.四、 对塑件的修改说明 塑件要求中心圆能够放入喷嘴中，并达到一定的配合间隙，且满足配合要求。关于零件的造型图如图2-3所示。（1）外型轮廓；原零件3D图产品属于规则,如图1-1和1-2所示。在用UG造型时外边等只要做好一个就可以镜像，只有里面的螺旋槽不是在同意高度的，所以这个要一个个依次做下去，以达到造型的效果。（2）结构；原图形为圆形的塑料件，中间带 图1-4零件图示一个孔，且孔是要与零件进行配合的，所以精度要求有点高，在整个设计过程中就要考虑到不能使用点浇口，也就是不能一模一腔！塑件内的圆形螺旋槽有一定的圆弧度。 五、 脱模斜度 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外表面都应具有合理的斜度.以下是PS的脱模斜度推荐值: 制件外表面 制件内表面 图1-5塑件的拔模斜度 351.35 301塑件内表面在造型时就有弧度,如果要有脱模斜度就是在凹槽和锁位处,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧。1.2塑件的尺寸精度及表面质量一、尺寸精度 （1）尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般注塑机用品，所以精度要求为中等精度，但是由于要保证中心圆的光滑度，所以在凹槽和锁位处应该对精度要求高些，对其要有公差配合要求，应（2）尺寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为：选择高精度。根据精度等级选用表，PS的高精度为2级，一般精度为3级。根据塑件尺寸公差表，在公称尺寸在100120范围内，取MT2B级的公差数值为0.52 mm，MT3B级的公差数值为0.78 mm。 =+ （21）式中 制件总的成型误差； 塑料收缩率波动所引起的误差；模具成型零件制造精度所引起的误差； 模具磨损后所引起的误差；模具安装，配合间隙引起的误差；影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。（1）模具 模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料 主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。（3）成型工艺 成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。二、塑件的表面质量表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高，查表得PS抛光后顺纹路方向的表面粗糙度为0.02m，垂直纹路方向的表面粗糙度为0.26m。第2章 UG造型及模具设计过程2.1 UG造型过程一、分析产品的分型面及修补面根据产品分析可得，该产品的分型面应设在产品的最大轮廓处，一便于分型，脱模。由于产品有6个方半圆形的口子，如果按照原产品做的话，那么做出来的型芯上会少6个方半圆形的实体，所以要在分模前将产品的6个方半圆形的口子修补回去，然后再进行分模。修补面及分模如图所示。利用创建箱体进行修补。然后再利用分割实体命令将修补上去多余的实体修剪掉，如图所示；分割完成以后再利用补实体命令将修补上去的实体与产品加到一起，然后进行分模。补实体如图所示；2.2分模首先调出注塑模具向导工具条，将产品进行项目初始化，如图所示；然后用模具坐标命令将产品进行坐标定位。如图所以；然后制定出产品形状的型芯与型腔的毛呸，如图所示；利用分型工具分出产品的型芯与型腔，如图所示；2.3 标准模架与标准件的调用由于该模具的尺寸形状并不是很大，所以调用模架为龙记大水口系统270X300的标准模架，以及浇口套，主流道的标准件。如图所示；然后用腔体管理命令将模仁与型芯型腔固定板进行求差。如图所示；到此为止，大概的模具形状已经完成了，接下来要做的就是顶杆跟分流道，制作标准件顶杆，如图所示；顶杆制作完毕以后再进行顶杆后处理，把多出来的顶杆修剪掉，结果如图所示；顶杆处理完后再用腔体管理命令将顶杆减掉。然后进行分流道的制作，如图所示；然后再利用腔体管理把分流道减掉，如图所示；最后在分流道上开四个分别与产品接触的口子，进行注射。最后打冷却水道，模具最后的制作，在型芯，型芯固定板，型腔，型腔固定板分别打2个空，为冷却水道空，如图所示；整副模具的制作过程就到此，一副完整的模具就如图所示；第3章 塑件注塑成型前的准备3.1注塑成型的准备一、 注塑成型工艺条件1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。PS料与温度的经验数据如表3-1所示。表3-1 温度的经验数据料筒温度 /喷嘴温度/模具温度/热变形温度 /后段中段前段1.82MPA0.45MPA15021017023019025024025057565962）压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像PS流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3.427.5MPA。3）时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35秒，保压时间一般为20120秒，冷却时间一般为30120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表3-2所示。表3-2 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表3-3所示。表3-3 制品成型工艺参数初步确定 特性 内容 特性 内容注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（r/min） 48 喷嘴形式 直通式 模具温度 50喷嘴温度() 230 后段温度() 150210中段温度() 170230 前段温度() 190250 注射压力MPa 90 保压力MPa 80注射时间s 1.5 保压时间 s 5冷却时间s 20 其他时间s 3成型周期s 30 成型收缩(%) 0.6干燥温度() 6080 干燥时间() 13 后处理温度70，保温时间2小时。3.2注塑机的选择一、选择注塑机（1）由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.由UG建模分析得（材料密度取）:总体积V=49.3cm；总质量M=56.5g；流道凝料V=0.5V(流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.5V(0.5M)来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为:V=49.31.5=73.95 cm；实际注射质量为M=1.5M=56.51.5=84.75g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V V （31） V= V/0.8 =79.350.8=92.44 cm；（2）由锁模力选定注射机FF=AP （32） =2P=23010=569.91 （KN）式中 F注射机的锁模力（N）； A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；P型腔压力，取P=30MP ； D取的是塑件的平均直径，D=110.5，D110mm ；结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表3-4所示，查国产注射机主要技术参数表取SZ-160/1000,主要技术参数如下。表3-4 国产注射机SZ-160/1000技术参数表特性内容特性内容结构类型卧拉杆内间距(mm)360260理论注射容积（cm）179移模行程(mm)280螺杆(柱塞)直径(mm)44最大模具厚度(mm)360注射压(MP)132最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)110锁模形式(mm)液压塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直径(mm)120螺杆转速(r/min)10150喷嘴球半径(mm)10锁模力(KN)1000喷嘴口直径-3.3 注射机的校核一、 最大注塑量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%80%。 V =73.95 cm； V179 cm； =41.3%满足要求。二、锁模力的校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力：FK AP （33）1.223010 683.892 KN 满足要求。 式中 F注塑机额定锁模力：1000KN； K安全系数，通常取1.11.2，取K=1.2； 三、喷嘴尺寸校核在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大12 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.51 mm，如图3-5所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准， 图3-5 喷嘴与浇口套尺寸关系模具的制造以它为准则。 四、 定位圈尺寸校核 注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。五、 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆 间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。第4章 模具设计及材料的选择4.1 分型面的确定 根据分型面的选择原则： （1）便于塑件脱模； （2）在开模时尽量使塑件留在动模； （3）外观不遭到损坏；（4）有利于排气和模具的加工方便。4.2型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度。考虑到该塑件是一般日用品,查手册得塑件的经济精度推荐4级,这个产品是两个壳件的组合,所以初定为一模两腔最合理.排列形式如图4-1所示。4.3浇口确定PS料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观，简化模 图4-1 型腔的排布形式局结构,确定使用侧浇口。 4.4模具材料的选择现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理选择模具钢,是关系到模具 质量的前提条件,如果选材不当则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,从PS特性看,这三项指标是必须要满足的,此外还有红硬性,抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。查手册选择模仁的材料是4Cr13.属马氏体类型不锈钢,该钢机械加工性能较好,经热处理(淬火及回火)后,具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能,较高的强度和耐磨性,适于制造承受高负荷,高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.有关参数如下:物理性能。临界温度（）AC1：820 ； AC3： 1100；线膨胀系数：10.5(在20100)热导率：27.6W.(M.K)-1 (在20左右)弹性模量（MP）210000223500 (20左右)4.5浇注系统设计注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。一、主流道主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关，如图所示：主要参数： 锥角=3；内表面粗糙度Ra=0.63；小端直径D=d+(0.51)mm；半径R=R+(12)mm；材料T8A；由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。二、分流道 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-2所示。表4-2流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径 mmABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为6mm。三、冷料穴冷料穴一般位于主流道对面的动模板 上，或处于分流道末端，其作用是存放料流 图4-3 冷料穴的尺寸前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径，冷料穴的尺寸如图4-3所示。四、浇口浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，该模具采用侧浇口，其有以下特性:形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。(1) 侧浇口深度尺寸H的确定H=nt =0.61.6 = 0.96mm n塑料系数PS料取0.6； t塑件在浇口位置处的壁厚，该设计取壳体中间壁厚t=1.6 mm。(经验数据表明，H的取值范围在0.52.0mm之间，若按浇口处壁厚计算则H=0.65=3mm,超出了经验值，而且由于浇口是易磨损部位，所以开始时取小值是有好处的，这有利于以后的修模)(2) 侧浇口宽度尺寸W的确定W= （4-1）A型腔一侧的表面积: A=V/t ；V浇注体积 ：V=53.910mm； t取平均壁厚=3.3mm 取3mm。 W=2.68 取3mm 浇口尺寸如图4-3所示：4.6模架的确定 一、模架的选用注塑模模架国家标准有两个，即GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和GB/T125551990塑料注射模大型模架。前者适用于模板尺寸为BL560mm900mm；后者的模板尺寸BL为（630mm630mm）（1250mm2000mm）。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架。（1）模仁尺寸的确定因为采用的是整体式凹模和整体式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最终是传递到凸、凹模上，从节约材料和见效模具尺寸出发，模仁的值取的越小越好，但实际中因为要考虑冷却因素，又因为经过模仁的冷却系统比经过模仁外部的冷却系统效率高，所以为了给冷却系统留有足够的空间，该设计取模仁的大小为180302 mm。（2）凸、凹模尺寸的确定凸、凹模受力的作用，其尺寸需要进行强度或刚度校核来确定。根据3.3.3的计算结果，只要凹模长边的宽度满足12 mm就可以达到刚度要求，理论上只要取大于12 mm的值就满足设计要求，但考虑到导柱和导套、螺钉、冷却水孔等对模架强度、刚度的削弱作用，实际生产中都取比理论值大得多的值，在本设计中，在长度方向，取模仁到模具边的单边宽度为45 mm，在宽度方向，取模仁到模具边的单边宽度为49 mm（实际生产中宽度方向的边值一般比长度方向的边值大）。所以凸、凹模尺寸为270400 mm。（3）模具高度尺寸的确定各块板的厚度已经标准化，所需要的只是选择，如何选择合理的厚度，这里有两个尺寸需要注意：凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型时型腔中有很大的成型压力，当塑件和凝料在分型面上的投影面积很大时，若凸模底板厚度不够，则极有可能使模架发生变形或者破坏，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能确定，只要厚度满足46可满足要求，为了安全，取底板厚度为50 mm，。凹模的底板因为是与注塑机的工作台接触的，所受的力传递到工作台上，所以凹模底板的厚度同样只要留有走冷却系统的空间就可以，该设计取凹模底板厚度为30 mm。推板推出距离；在分模时塑件一般是黏结在型芯上的，需要推杆或推板推出一定的距离才能脱离型芯，该塑件的高度为18 mm左右，黏结在型芯上的尺寸约15 mm左右，所以当推出距离为15 mm时就能使塑件和型芯分离。如果C板（即模脚）的高度太小，则推出的距离不够而使塑件不能脱离型芯，如图4-4所示：需要满足关系：Hh1h2h3h0 HC扳高度 图4-4 推出距离关系h2推板厚度；h3推杆固定板厚度； h推出距离； 完成了以上的工作，确定模具尺寸为270400 mm，A板厚度70 mm，B板厚度80 mm，C板厚度100，为了保证凸、凹模不碰伤，A板和B板之间取1 mm间隙。4.7导向与定位机构注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。 设计导柱和导套需要注意的事项有：1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm，以确保其导向与引导作用。3）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。4.8顶出系统设计 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。脱模机构的设计一般遵循以下原则：1）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。2）由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。3）结构合理可靠，便于制造和维护。本设计使用简单的推杆和推管脱模机构，因为该塑件的分型面简单，结构也不复杂，采用推简单的脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。在对脱模机构做说明之前，需要对脱模力做个简单的计算。一、推杆脱模机构推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。推杆的截面形状；可分为圆形，方形或椭圆形等其它形状，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，前者只是起到将塑件推出的作用，后者不仅如此还能参与局部成型，所以，推杆的使用是非常灵活的。2）推杆的固定形式：推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。3）推出机构的导向：当推杆较细或推杆数量较多时，为了防止因塑件反阻力不均匀而导致推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象，需要在推出机构中设置导向零件，一般称为推板导柱。4）推出机构的复位：脱模机构完成塑件的顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置，目前常用的复位形式主要有 复位杆复位和弹簧复位。本设计采用弹簧复位机构，弹簧复位机构是一种最简 单的复位方式。推出时弹簧被压缩，而合 图4-5 推杆的安装图模时弹簧的回力就将推出机构复位。 5）推杆与模体的配合：推杆和模体的配合性质一般为H8/f7或H7/f7，配合间隙值以熔料不溢料为标准。配合长度一般为直径的1.52倍，至少大于15mm，推杆与推杆固定板的孔之间留有足够的间隙，推杆相对于固定板是浮动的，如图4-5所示。4.9温度调节系统设计 在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。流动性差的塑料如PC，POM等，要求模具温度高，温度过低会影响塑料的流动，增大流动剪切力，使塑件内应力增大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短成型周期，还可以把常温的水降低温度后再通入模内，可以提高成型效率。对于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为了防止填充不足，有时也在水管中通入温水把模具加热。PS推荐的成型温度为170280，模具温度为2070 。一、温度调节对塑件质量的影响1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形3）对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提高模温能大大改善塑件的表面状态；温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。二、对温度调节系统的要求1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。三、冷却系统设计：1、设计原则1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过56）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。2、冷却时间的确定在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；根据前面的资料，取闭模时间3S，开模时间3S，顶出时间2S，冷却时间20.5S，保压时间10S，总周期为40S。其中，保压时间的确定有经验公式可遵循： T=0.3（S+2S） S塑件平均壁厚，S取3mm =0.3（3+23） =6.3 （S）若根据前面的资料，PS的保压时间在1540S之间，计算的结果显然是不符合的，但根据实际生产资料表明，生产一个长为135的笔套，其保压和冷却的时间和也只是15S，所以，参考实际的生产资料，以经验公式的计算值为依据会更好，这是取保压时间为10S的原因。 冷却时间，依塑料种类，塑件壁厚而异，一般用下式计算：t= （4-17） = = 29.25（S） 式中 S塑件平均壁厚，S取3mm； 塑料热扩散系数(mm/s) =0.08； T成型温度 200250 T取210； T脱模温度 60100 T取60； T模具温度 4060 T取50。 由计算结果得冷却时间需要29.25 S，但计算并