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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396摘要本文设计了一行星齿轮的注塑模具。内容包括制品材料的选择及材料性能的分析、塑料注塑模具的工作原理及应用、注射机的选用、浇注系统、成型零件和冷却系统的设计等部分。除此之外，还包括模具型腔的CAD/CAM部分。本文强调利用现代计算机辅助设计制造技术，运用了PRO/E、CAXA等国内外著名软件进行辅助设计。既保证了产品的质量，还大大地提高了制造生产率，缩短了产品更新的周期。该零件选用PA66，质量轻，化学稳定性高，PA66齿轮具有较高的力学强度和刚性，优良的耐磨性，自润滑性、耐疲劳性及耐热性，可在中等载荷、较高温度无润滑或少润滑下使用。关键词塑料；注塑模；CAD/CAM下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396ABSTRACTTHISARTICLEDESIGNEDAPLANETGEARTOCASTTHEMOLDINCLUDINGTHESELECTIONOFPRODUCTMATERIALANDITSPROPERTYANALYSIS,WORKINGPRINCIPLEANDAPPPLICATIONOFPLASTICINJECTIVEMOULD,THESELECTIONOFINJECTIONMACHINE,THEDESIGNOFFEEDSYSTEM,SHAPINGPARTANDCOOLINGSYSTEM,ETCBESIDESTHIS,ITALSOCOVERSTHECAD/CAMFORTHEMOLDCAVITYINTHISTEXT,THEAUTHOREMPHASIZESTHEUSEOFMODERNCOMPUTERASSISTEDDESIGNANDMANUFACTURINGTECHNOLOGY,ANDAPPLYSOMEFAMOUSSOFTWARE,SUCHASPRO/E,CAXA,TODESIGNTHROUGHTHIS,ITNOTONLYGUARANTEESTHEPERFORMANCE,BUTALSORAISESWORKINGEFFICIENCYGREATLYANDSHORTENSTHEPRODUCTIONCYCLETHISCOMPONENTSSELECTPA66,THEQUALITYLIGHTLY,THECHEMICALSTABILITYISHIGHTHEPA66GEARHASTHEHIGHERMECHANICSINTENSITYANDTHERIGIDITY,THEFINERESISTANCETOWEAR,THENATURE,BEARSWEARINESSANDTHETHERMALSTABILITY,MAYINTHEMEDIUMLOAD,AHIGHERTEMPERATURENOTHAVEUNDERTHELUBRICATIONORTHEFEWLUBRICATIONSUSESKEYWORDSPLASTICINJECTIONMOULDCAD/CAM第1页共55页目录引言11绪论211模具概述2111我国模具业存在的问题2112促进我国模具业发展的措施4113我国模具业的发展趋势412计算机软件概述513本设计工作62零件分析及模具结构设计721零件的作用722材料的选择723塑料成型特点及条件724模具结构设计825单分型面注射模的工作原理83注射机的选用及校核931注射机的选用932制品的体积估算933根据体积选注射机9第2页共55页34注射机的校核10341注射量的校核10342锁模力的校核10343最大注射压力的校核11344注射机安装模具部分的尺寸校核12345开模行程的校核134浇注系统设计1441主流道设计1442冷料井设计1543分流道设计1544浇口设计165成型零件的设计1851塑料制件在模具中的位置18511分型面的确定18512型腔数量及排列方式1852成型零件的设计18521成型零件工作尺寸的计算18522模具型腔侧壁和底板厚度的计算206排气系统的设计2261排气系统的作用和方式2262排气系统的设置2363各种不同树脂的排气槽深度24第3页共55页7脱模机构的设计2571脱模力的计算2572推管强度计算与校核26721推管直径的计算26722推管应力校核278合模导向机构的设计2881导向机构的作用2882导柱导向机构28821导柱28822导向孔（有导套和无导套）2983导柱与导套的配合形式3084设计合模导向机构309温度调节系统的设计3291模具冷却装置的设计32921冷却系统的计算32922冷却系统的结构3593模具加热装置的设计3510结构零部件设计36101注射模的标准模架36102支承零部件设计371021固定板、垫板371022支承件38第4页共55页103模座39104模板的选用4011结构设计补充说明41111模具的开合模41112模具杆类零件尺寸参数411121拉料杆411122推管411123主型销42设计总结43参考文献44谢辞45附录一46第5页共55页第6页共55页第7页共55页第8页共55页第9页共55页第10页共55页第11页共55页引言伴随着全世界范围内机械加工技术的发展和计算机技术的进步,模具工业已是高新技术产业化的重要领域。例如，在电子产品生产中，制造集成电路的引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模，计算机的机壳、插件和许多元件器件的制造中的精密塑料模具、精密冲压模具等，都是产品生产不可或缺的工具装备。精密模具已使模具行业成为一个与高新技术产品互为依托的产业。1996年至2002年间，我国模具制造业的产值年平均增长14左右，2003年增长25左右，沿海一带城市的增长在25以上。而近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具技术有了很大的提高。生产的模具有些已接近或达到国际水平。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。虽然在很多方面我国的模具有了很大的发展，但仍有很比较突的问题。目前模具设计及模具制造大都依靠设计的经验进行设计。模具的好坏完全由个人的平时累计的经验控制。这样使得模具设计的周期长，效率低且模具的质量也难以保证。模具工业除需要“高技艺”的从业人员外，还需要更多的“高技术”来保证。本文就是以提高模具设计效率，缩短设计周期，降低模具成本，保证模具质量为目的，试探性的研究三维技术在冲压模具中的应用与开发。1第2页共55页2绪论21模具概述塑料，PLASTIC,是以高分子合成树脂为主要成分，在一定的温度和压力下，可塑成一定形状且在常温下保持形状不变的材料。模具，MOULD，是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。对塑料模具的全面要求是能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用的角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。注射成型生产中使用的模具称为注射成型模具，简称注射模，也称为注塑模。注射模主要适用于热塑性塑料的成型加工，近年来也逐渐用于加工部分热固性塑料塑料制件。注射模具有很多优点，如对塑料的适应性较广，塑料制件的外观质量较好，生产效率特别高，易于实现自动化生产等，广泛用于塑料制件的生产中。注射模具的结构由塑件的复杂程度及注射机的结构形式等因素决定。注射模具可分为动模和定模两大部分，定模部分安装在注射机的固定模板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，注射时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时动模与定模分离，由推出机构推出塑品。根据模具上各个零部件所起的作用注塑模具一般有以下几部分组成定模机构、动模机构、浇注系统、导向装置、顶出机构、抽芯机构、冷却和加热装置、排气系统等。注塑成型全过程分为塑化过程、充模过程、冷却凝固过程、脱模过程，由这四个过程就形成了一个循环，完成了一次成型一个乃至数十个塑件的过程。111我国模具业存在的问题1、模具水平落后在模具制造水平上，虽然我国有些设备已达到或接近世界先进水平，但总体上要比德、美、日、法、意等，发达国家落后许多。国内模具的使用寿命只有国外发达国家的1/2至1/10，甚至更短。模具生产周期却比国际先进水平长许多。此外，第3页共55页开发能力较差，经济效益欠佳；与国际水平相比，模具企业管理上的差距更大。标准化、专业化、商品化程度低，模具材料及模具相关技术落后，也是造成与国外先进水平差距大的重要原因。模具材料性能、质量和品种是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。国产模具钢品种、规格不齐全，低档次产品多，高质量、高性能的高端产品少，加工高端模具所需的模具钢相当部分依赖进口，加工模具所需的其他材料诸如塑料、板材的性能也不如人意，加之工艺设备落后，直接影响国产模具水准的提高。2、装备水平落后近年来，我国机床行业已经能够为模具制造业提供比较成套的精密加工设备，但与国外装备相比，差距仍然较大。模具企业总的工艺装备水平比国外发达国家落后，特别是设备数控化率、CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业相差许多。3、高端模具依赖进口我国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。近五年来，我国平均每年进口模具约112亿美元，2003年就进口了近L37亿美元的模具，这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。国内模具自配率只有70左右。其中，市场上中低档模具供大于求，而中高档模具自配率只有50。4、出口太少近几年，世界模具市场总量一直保持在600亿650亿美元，美国、日本、法国、瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3，而我国模具的出口量极少，虽已向香港、东南亚地区出口模具标准件，但其数量极为有限。5、专业化水平低我国的模具行业，能被称作龙头企业的少之又少。长期以来，我国企业受大而全、小而全的影响，企业内部设一个模具生产车间，生产的模具为自己企业服务，这就造成了模具专业厂很少，即使有专业模具厂，规模也不大。汽车工业正在高速发展，市场又急需精密、性能稳定的大型模具，虽然有一汽模具制造公司等几家大型模具公司的努力，对行业有所带动，但其真正的龙头作用，很难体现。6、税负过重模具行业是增值率高、增值税负较重的基础产业。据国家税务总局对L万多家第4页共55页工业企业流转税平均负担率的统计，模具行业比其他行业高出507个百分点，这与现代模具产业高投入的产业特点不协调，制约了模具工业的发展。112促进我国模具业发展的措施为缩短与国际先进水平的差距，中国模具工业协会副秘书长周永泰认为，制定和完善模具标准，组织模具标准件大批量、规模化生产，提高模具标准件使用覆盖率，加快人才培养，争取国家的政策扶持，提高制造装备水平等，是促进我国模具发展的当务之急。其主要措施是1培养模具人才；2注重结构调整；3促进模具标准化；4发展精密模具；5加大设备投资。113我国模具业的发展趋势目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定会逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术，1提高模具设计的现代化、信息化、智能化、标准化水平。建立在CAH/CAPP基础上2第5页共55页的先进模具加工技术与先进制造技术相结合，提高模具加工的自动化水平与生产效率。模具生产企业的信息化管理技术。例如PDH产品数据管理、ERP企业资源3管理、HIS模具制造管理信息系统及INTERMET平台等信息网络技术的应用、推广及发展。高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造4技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。提高模具生产效率、降低成本和缩短模5具生产周期的各种快速经济模具制造技术。先进制造技术的应用。例如热流道技6术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。原材料在模具中成形的仿真技术。先78进的模具加工和专有设备的研究与开发。模具及模具标准件、重要辅件的标准化9技术。模具及其制品的检测技术。优质、新型模具材料的研究与开发及其正确1011应用。模具生产企业的现代化管理技术。模具行业在“十一五”期间需要解决的12重点关键技术应是模具信息化、数字化技术和精密、超精、高速、高效制造技术方面的突破。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高2。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。22计算机软件概述AUTOCAD是美国AUTODESK公司开发研制的一种通用计算机辅助设计软件包，它在设计、绘图和相互协作等方面展示了强大的技术实力。由于其具有易于学习、使用方便、体系结构开放等优点，因而深受广大工程技术人员的喜爱。其有七个特点1具有完善的图形绘制功能。第6页共55页2有强大的图形编辑功能。3可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。4可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。5支持多种硬件设备。6支持多种操作平台7具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AUTOCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AUTOCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、INTERNET驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使AUTOCAD系统更加完善,已经集平面作图、三维造型、数据库管理和渲染着色等功能于一体，并提供了丰富的工具集。所有这些功能使得用户不仅能够轻松快捷地进行设计工作，还能方便地复用各种已有的数据，从而极大地提高了设计效率。如今，AUTOCAD在机械、建筑、电子、纺织、地理和航空等领域得到了广泛的使用。AUTOCAD在全世界150多个国家和地区广为流行，占据了近75的国际CAD市场。全球现有近千家，AUTOCAD授权培训中心，每年约有10多万名各国的工程师接受培训。此外，全世界大约有十多亿份DWG格式的图形文件在被使用、交换和存储。其他大多数CAD系统，也都能够读人DWG格式的图形文件。可以这样说，AUTOCAD已经成为二维CAD系统的标准，而DWG格式文件已是工程设计人员交流思想的公共语言23本设计工作本设计的工作分三大部分第一，设计了行星齿轮的注塑模具及其结构；第二，用计算机以及PRO/E,AUTOCAD等专业软件绘制了各零部件的图形，及总装配图；第三，完成说明书的编写。第7页共55页3零件分析及模具结构设计31零件的作用题目所给零件为一带金属嵌件的塑料行星齿轮，其用于家用或办公用机械，功率很小，但要求传动平衡，低噪音或无噪音，以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作。该零件在其受力较大的部位镶入金属嵌件，这样可以对塑料齿轮起到增强作用，并由于金属嵌件的加入，塑料齿轮的成型收缩也将减小，齿轮精度提高。该零件尺寸较小，同轴度要求精度较高，按照其工作要求，其精度等级可选用一般精度等级。32材料的选择根据零件工作要求及其精度等级，该零件选用PA66塑料成型。其中，PA为聚酰胺的缩写，又名尼龙。PA66齿轮具有较高的力学强度和刚性，优良的耐磨性，自润滑性、耐疲劳性及耐热性，可在中等载荷、较高温度无润滑或少润滑下使用。根据1表220塑料精度等级的选用，PA66的一般精度要求为5级。33塑料成型特点及条件PA66熔体粘度低、流动性好，容易产生飞边。成型加工前必须进行干燥处理；易吸潮，塑件尺寸变化较大；壁厚和浇口厚度对成型收缩率影响很大，所以塑件壁厚要均匀，防止产生缩孔，一模多件时，应注意使浇口厚度均匀化；成型时排出的热量多，模具上设计冷却均匀的冷却回路；熔融状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解使塑件性能下降，因此不允许尼龙在高温料筒内停留时间过长。PA66的成型条件如下表21表21PA66的成型条件密度3CMG计算收缩率（）加热前料筒温度（）C模具温度成型压力MPA预热后处理宜用注射机类型温度时间温时宜用螺第8页共55页喷嘴料筒前部料筒中部料筒后部CH方法度C间H115152226526025024080701201001101216油、水、盐水901004杆式注射机，螺杆带止回环，喷嘴宜用自锁式34模具结构设计因为该制品的同轴度要求精度较高，因此，对结构中的各个零部件的设计与加工都必须相应地提出尺寸与形状的公差精度。特别是定模板、动模板、动模垫板、前垫板和推杆固定板等上的型孔、导孔以及定位孔等，均要求靠精密坐标镗床加工。制品中的冶金粉末嵌件与主型销配合，由于其配合精度需要高，为保证产品能在被推管顶出型腔后能取出，又不至影响下个成型周期前将嵌件套入，故主型销的前段比定位段（嵌件长度的三分之二左右）的配合精度低一个等级。由于该制品尺寸很小，故将其型腔另外做成齿腔镶圈，并把镶圈设计成镶块嵌入，以便其线切割或插齿加工。25单分型面注射模的工作原理模具合模时，在导柱和导套的导向定位下，动模和定模闭合。型腔由定模板上的型腔与固定在动模板上型芯组成，并由注射机合模系统提供的锁模力锁紧。然后注射机开始注射，塑料熔体经定模上的浇注系统进入型腔，带熔体充满型腔并经过保压、补塑和冷却定型后开模。开模时，注射机合模系统带动动模后退，模具从动模和定模分型面分开，塑件包在型芯上随动模一起后退，同时，拉料杆将浇注系统的主流道凝料从浇口套中拉出。当动模移动一定距离后，注射机的顶杆接触推板，推板机构开始动作，使推杆和拉料杆分别将塑件及浇注系统凝料从型芯和冷料穴中推出，塑件在浇注系统凝料一起从模具中落下，至此完成一次注射过程。合模时，推出机构靠复位杆复位并准备下一次注射第9页共55页4注射机的选用及校核31注射机的选用注射机是塑料注射成形所用的设备。32制品的体积估算将该行星齿轮塑件的体积分成四部分冶金粉末嵌件中间凹陷处、塑件中间1V圆环及塑件两边齿轮、。如图312V3V432222179516MRHV20633222338156R4497MHV33215206815320795总33根据体积选注射机则由2表51常用热塑性塑料注射机型号和主要技术规格初选型注射机SZ4/8如下表二所示表31注射机主要技术参数理论注射容积螺杆直径注射压力（模板行程模具最大厚度顶出行程喷嘴孔直径实际注射量锁模力模具最小厚度定位孔直径喷嘴球半径图31行星齿轮子第10页共55页3CMMPA）MMGKN）M582616022024040453400130064531234注射机的校核451注射量的校核33821595820CMV总则GM76总总在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的质量，应为制件和浇注系统两部分质量之和，即浇总MN根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的80，即G80式中一个成型周期内所需注射的塑料质量；M型腔数目，取；N4N单个塑件的质量；总G浇注系统凝料和飞边所需的塑料质量取；浇MGGM10浇注射机额定注射量；G则有4253806174452锁模力的校核由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则将产生溢料现象第11页共55页锁模力是在成型时锁紧模具的最大力。成型时高压熔融塑料在分型面上显现的涨力应小于锁模力，即10AKPFC式中注射机的额定锁模力；FN塑料制品与浇注系统在分型面上的总投影面积；A2M熔融塑料在型腔内的平均压力；对于螺杆式注射机，其型腔内CPAP平均压力一般为，取；AMP3520C30安全系数，常取；K21K其中塑料制品在分型面的投影面积为2213174MA主流道在分型面的投影面积为222580分流道在分型面的投影面积为23764MA故总投影面积为232154076581M则有KNKNF16040故满足条件453最大注射压力的校核塑件成型所需的最大注射压力应小于注射机的额定锁模力，即SP式中注射机的最大注射压力；PMA第12页共55页成型塑件所需的注射压力；SPMPA注射机的额定注射压力为160；40/68SZ而PA66材料的注射压力为70120；故有S454注射机安装模具部分的尺寸校核4541喷嘴尺寸模具主流道衬套的小端孔径D和球面半径R要与塑料注射成型机喷嘴MM前端孔径D和球面半径R满足下列关系M21R150D保证注射成型时在主流道衬道处不形成死角，无熔料积存，并便于主流道凝料的脱模。故有M142MD5144542定位孔尺寸模具与注射机上定位孔为，两者按配合实现定位，以保证模具主367FH流道的轴线与注射机喷嘴轴线重合。4543模具厚度与注射机模板闭厚度模具闭合时的厚度在注射机动、定模固定板之间的最大闭合高度和最小闭合高度之间，即MINHMAX式中注射机允许的最小模具厚度；MINH模具闭合厚度；注射机允许的最大模具厚度；MAX其中模具闭合厚度为MH1925632403第13页共55页故有MM2401930455开模行程的校核注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。开模距离一般可分为两种情况一是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关；二是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关。对于单分型面注射模，其最大开模行程应满足MHS10521式中注射机最大开模行程；S塑件脱模距离；1H包括浇注系统凝料在内的塑件高度；2M则有MS51060其中注射机最大开模行程与模具厚度无关。第14页共55页5浇注系统设计浇注系统的设计需要考虑到以下几点1。考虑塑料的流动性，保征流体流动顺利，快，不紊乱。2。模穴的配置排部尽量采用平衡配置，模穴与浇口的位置力求平衡，以防止模具承受偏载，而产生溢料现象。3。避免熔体正面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。4。进料口的位置和形状要结合塑件的形状和技术要求确定。5。流道末端必须设计冷料井，以防止冷料随流道系统进入型腔造成成品成型缺陷。6。一模多腔时，防止大小相差悬殊的制件放一模内。7。结合线的位置，主要是由浇注系统的设计决定的，在成品上额外加肉厚，减肉厚及辅助流道。可以在补调整浇口位置的情况下，改变结合线的位置8浇注系统的距离应尽量的短，以减小塑胶流动过程中的压力降和成型的周期。9浇注系统的体积应尽量小，以减少成本上浪费10进浇中心与顶出中心要同心51主流道设计主流道是指从注射机的喷嘴与模具接触的部位起到分流道为止的一段流道。主流道横截面形状采用圆形截面。为了便于流道凝料的脱出，主流道设计成圆锥形，其锥度为，取，内壁光滑，表面粗糙度小于。主流道大624RAM40端与分流道相接处应有过渡圆角（通常取，选用）以减少料流转RM31R1向时的阻力。对于小型注射模具，直接利用主流道衬套的台肩作为模具的定位圈，定位圈与浇口套一体，压配于定模板内，能防止从定模板内顶出。且因定位圈直径D为注射机定位孔配合直径，应按选用注射机的定位孔直径确定。直径一般比注射机定位孔直径小，以便于装模，故选浇口套上D为，浇口套结构与尺寸参数如零件图所示。MD0136第15页共55页52冷料井设计在每个注射成型周期开始时，最前端的料接触低温模具后会降温，变硬被称为冷料。为了防止在下一次注射成型时，将冷料带进型腔而影响塑件质量，一般在主流道或分流道的末端设置冷料井，以储藏冷料并使熔体顺利地充满型腔。为了使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱出，往往使冷料井兼有开模时将主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用。先选用Z形拉料杆的冷料井，其结构尺寸如下图41所示图41Z形拉料杆的冷料井53分流道设计分流道是主流道与型腔浇口之间的一段流道。它是熔体由主流道流入型腔的过渡通道。对于多型腔模需设分流道，为使各型腔内能同时填充，分流道采用平衡式布置。比较不同截面形状分流道的性能，采用U形分流道，其热量损失小，加工性能容易。U形分流道宽度可在内选取，BM105半径，R0深度，H21；5斜度0取；MB8；R52MH3521MR5130第16页共55页54浇口设计浇口是料流进入型腔最狭窄部分，也是浇注系统中最短的一段。浇口尺寸狭小且短，目的是使由分流道流进的熔体产生加速，形成理想的流动状态而充满型腔，又便于注射成型后的塑件与浇口分离。其浇口位置选取原则为1、考虑定向对塑件性能的影响；一般来说，沿分子取向方向的收缩率、强度和应力开裂要大于垂直方向。应用如采用多浇先或改变位置来改善翘曲以及利用取向设计铰链等。2、避免熔体破碎现象在塑件上产生缺陷；喷射当熔体进行高速充模时，受离模膨胀影响，造成熔体表面粗糙，且在模内形成蛇形流动，甚至产生熔体破碎（挤出时，随的增加，大分子链被完全拉直，呈现出较大的弹性性质，也导致熔体无法保证稳定的层流而呈失稳状态，此时出模料会变得粗细不均，粗糙无光泽、如再增加，则熔体呈波浪形，甚至断裂成碎片即熔体破碎）喷射的形成主要是小浇口正对大型腔的情况。造成的缺陷（1）造成折叠，产生波浪状痕迹。（2）喷出的高度定向细丝或很快变硬的断裂物不能很好与后进的熔体熔合，形成缺陷。（3）使腔中气体难于顺序排出，形成气泡或焦痕。其避免措施为（1）增大浇口断面尺寸。（2）避免小浇口正对大型腔。（3）护耳式。3、有利于流动、排气和补料；熔体流动原则充满阻力最小的空间。因此尽量开设在截面嘴厚处，同时也有利于补缩，浇口位置也与排气系统相配合。有加强筋时可利用加强筋（沿料流方向开设）来改善流动。4、减少熔接痕增加熔接牢度；（1）减少浇口数（保证充填及质量）减少熔接痕，如圆环式和轮辐式（2）开设冷料井增加熔接牢度5、防止将型芯或嵌件挤歪变形；第17页共55页6、校核流动距离比。尽量缩短流动距离本设计中浇口形式采用侧浇口，其形状简单，便于加工，而且尺寸精度容易保证；适用于一模多件，能提高生产效率；试模时，如发现不适当，容易及时修改；能相对独立地控制充填速度与封闭时间。侧浇口截面形状为矩形，其尺寸参数如下TNH051B750L31R式中浇口深度，通常；HM2塑件在浇口位置处的壁厚；T系数，对于PA，；N80N浇口宽度；BM浇口长度；L浇口半径；R则有；H61280取；MBB5R为去浇口方便，取；L70其中分流道与浇口的连接方式及尺寸参数如下图42所示图42分流道与浇口的连接方式及尺寸参数第18页共55页6成型零件的设计61塑料制件在模具中的位置611分型面的确定若按分型面设计原则中的“塑件要求同轴度的部分要放到分型面的同一侧，以保证塑件同轴度要求”来确定分型面的话，塑件脱模比较困难。来确定分型面的话，塑件脱模比较困难。故为使塑件从模具中顺利脱模，且简化模具结构，应按设计原则中的最基本一条将分型面选择在塑件外形的最大轮廓处，即塑件处，而M32其同轴度要求通过对结构中如定模板等零部件的设计与加工提出尺寸与形状的公差精度来保证。612型腔数量及排列方式考虑到该塑件尺寸较小，且为大批量生产，故采用多腔注射。根据所选注射机注射容量，由前校核所述，选取四腔。模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H形排列、直线排列及复合排列等。其中，型腔的圆形排列加工较困难，直线形排列加工容易，但平衡性能较差，H形排列平衡性能好，而且加工性能尚可，使用较广泛，故选用H形排列。62成型零件的设计对于塑料模的型腔设计常用的有两种方式一种是整体式型腔，另一种是组合式型腔。整体式型腔结构简单，牢固不易变形，但是型腔复杂，加工难度非常大。组合式型腔可使复杂型腔简单化，并且加工难度降低，模具型腔可更换，提高了模具的使用寿命。模具合模后，凹模、凸模和型芯等组成了一个封闭的模具型腔，模具型腔的形状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件称为成型零件。621成型零件工作尺寸的计算成型零件上用以成型塑件部分的尺寸,称为成型零件的工作尺寸成型零件工作尺寸主要有型腔和型芯径向尺寸，型腔和型芯的深度尺寸,中心距等。计算成型零件工作尺寸时，塑料的成型收缩率可按相应的标准和有关塑料生产厂的产品说明书等资第19页共55页料查找。对于某些不太重要的塑料制件，如日用器皿等，可不考虑收缩率。对尺寸精度有较高要求的塑件制件，只有在成型工艺规程规定条件下制造出试样后，才能获得准确的收缩率值。塑料制件的壁厚、形状、外形尺寸、熔料流长度、浇口形式等均对收缩率有影响，这点在计算成型零件工作尺寸时，都应予以注意。6211型腔径向方向上的尺寸计算分度圆直径CPMQDD1齿顶圆直径A齿根圆直径CPFMF式中塑件分度圆直径；D塑件齿顶圆直径；A塑件齿根圆直径；F塑件平均收缩率（）；CPQ则有8512齿数为处17ZMDM9725A031MF18752齿数为处8ZMD527MA6301302F85对于塑件最大轮廓处ZXQDDCPS0式中型腔内径尺寸；D塑件外径基本尺寸；SDM第20页共55页塑件公差；M综合修正系数；塑件精度低，批量比较小时，；塑件精度高，X21X批量大时，。43模具制造公差，一般；Z415Z由1查得5级精度时；M360MZ09则有D009324851326212型腔深度方向上的尺寸计算ZCPMQHH013则对于动模板上，查得H81；20Z054故有MD0505182381而对于定模板上，查得MH61；20Z54故有MD050597823816622模具型腔侧壁和底板厚度的计算理论分析和实践证明，对大尺寸型腔，刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算；对小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算。该模具为小尺寸型腔，则对于圆形镶拼组合式，按强度计算有第21页共55页侧壁12MPCPRT底部PHT式中模腔压力（）；MPMA材料许用应力（），对于45钢，；PPMPAP160凹模型腔内孔；RM则有TC35121603TH785并由3表610对于型腔内壁直径在范围内的圆形镶拼组合式凹模有M40模套壁厚MTC8S18今取10第22页共55页7排气系统的设计注塑模的排气是模具设计中不可忽视的一个问题，特别是快速注塑成型工艺的发展对注塑模排气的要求更加严格。在排气不良的模具中，气体经受很大的压缩作用而产生反压力，这种反压力阻止熔融塑料的正常快速充模，而且，气体压缩所产生的热也可能使塑料烧焦。61排气系统的作用和方式1、利用配合间隙排气这种方法适用于简单型腔的小型模具。2、利用排气槽排气对于大型模具可以在分型面上开设排气槽，加强型腔内部气体的排放。3、利用排气塞排气如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又没有可以排气的推杆或活动型芯时，需要在型腔深处镶嵌排气塞，排气塞用烧结金属块制成62排气系统的设置关于排气系统设置的要保证以下几点（1）排气要保证迅速、完全，排气速度要与充模速度相适应。（2）排气槽孔尽量设在塑件较厚的成型部位。（3）排气槽应尽量设在分型面上，但排气槽溢料产生的毛边应不妨碍塑件脱模。（4）排气槽应尽量设在料流的终点，如流道、冷料穴的尽端。（5）为了模具制造和清模的方便，排气槽应尽量设在凹模的一面。（6）排气槽排气方向不应朝向操作面，防止注射时漏料烫伤人。（7）排气槽孔不应有死角，防止积存冷料如下表61，列出了排气系统的不同类型以及其使用场合。表61排气系统类型及使用场合排气机构基本类型设计要点及使用场合第23页共55页分型面排气1、在型腔周围设置排气槽使用中，在浇口对侧部位必须及时清除残留树脂分解物质，否则易腐蚀型腔表面，清理不易。推杆排气1因推杆的运动，残留树脂自清理效果较好。排气机构基本类型设计要点及使用场合镶件排气1、对于制品的筋、槽部位经常采用这种排气方式。烧结合金排气1、采用烧结合金排气时，由于烧结合金的热传导率低不能使其过热，否则易产生分解物质而堵塞气孔。第24页共55页63各种不同树脂的排气槽深度主要依据是树脂的粘度及其是否容易分解。其原则为（1）粘度低的树脂排气槽的深度要浅。（2）容易分解的树脂，排气槽的截面积要大。如下表62所示表62各种不同树脂的排气槽深度一览表树脂名称排气槽深度MM树脂名称排气槽深度MMPE002PA（含玻璃纤维）001003PP001002PA001PS002PC002003SB003PC（含玻璃纤维）005007ABS003PBT（含玻璃纤维）001003SAN003AS003ASA003PMMA002003POM001003但考虑到该注射模为小型模具,塑件体积不大,其可利用零件间的配合间隙自然排气,故不需另开排气槽。第25页共55页8脱模机构的设计在注射成型的每一个循环中，注射模在注射机上合模注射结束后，都必须将模具打开，然后把成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出，脱出塑件的机构称为推出机构或脱模机构。整个脱模过程包括开模、推出、取件、闭模、脱模机构复位过程。脱模机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸来完成的。对于中心有孔的圆筒形塑件，采用推管推出机构进行脱模，推管推出平稳可靠，塑件无变形，无顶出痕迹。推管的脱模机构采用动模座板固定型芯的推管机构，即型芯（主型销）固定在动模座板上，并且穿过推板和推杆固定板，推管固定在推杆固定板上。推管内部与主型销做间隙配合，推管外部与型腔板做间隙配合，推管与主型销配合长度为顶出行程，推管与型腔板的配合长度为推管外径的倍，这种M53251顶出机构结构可靠，多用于脱模距离不大的场合。脱模机构的设计原则为（1）结构简单可靠；（2）不造成塑件变形损坏等质量问题；（3）塑件绿于动模；（4）足够的刚强度。71脱模力的计算当脱模斜度不大时（一般指）初始脱模力最大，一经推动，脱模力即迅速减5小，所以脱模力的计算须按照无脱模斜度的条件计算。由于塑件壁厚与其内孔直径之比大于，故由1表594应按下式计算201BFKMLSERQ式中脱模力；N塑料弹性模量，对于，由1表557查得E2/C6PA；25/1082CM塑料平均成型收缩率；S第26页共55页包容型芯的长度；LCM塑料与钢的摩擦系数，对于，由1表556查得F6PA；3502塑料的泊松比，约为；M49038塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，当塑件底部有B2M通孔时，该项视为零。与和有关的系数，其由下式计算所得KRTTRK2式中型芯的平均半径，；RCMCM4751037塑件的壁厚，约为；TT15则有2471502K其中取；2CMNE30F46M则有NQ1590154601872推管强度计算与校核831推管直径的计算推管直径由下式计算所得D413264QENLD式中推管直径；DCM推管长度系数，；70推管长度，；LCCML61第27页共55页推管数量；N推管材料的弹性模量，对于钢E2/CMN27/102CMNE则有D301590216764473考虑到于推管中放一主型销与冶金粉末嵌件配合，故选取MD832推管应力校核其校核公式如下SDNQ24式中推管应力2/CMN推管钢材屈服极限强度，对于一般中碳钢S2/C；2/30CNS则有2221/30/0401594CMNCMNS第28页共55页9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两大部分或模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。本设计导向机构采用导柱导套导向。81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。当侧压力很大时，不能仅靠导柱来承担，需加设锥面定位装置。82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，821导柱（1）导柱的结构形式导柱的典型结构有三种。型（可参见GB4169484）带头导柱结构简单，加工方便，用于简单模具的小批量生产时，一般不需要导套，导柱直接与模板上的导向孔配合；用于大批量生产时，可在模板中加设导套。型和型为有肩导柱（可参见GB4169584）的两种形式，用于精度要求高，生产批量大的模具，导柱与导套相配合，导套的外径与导柱的固定肩直径相等，也即导柱的固定孔径与导套的固定孔一样大小，这样两孔可同时加工，以保证同轴度要求。其中型导柱用于固定板较薄，且有垫板的情况下，一般不太常用。导柱的导滑部分可根据需要加工出油槽，以便润滑和集尘，提高使用寿命。（）导柱结构和技术要求A、长度要求导柱的长度必须比凸模端面高出68MM。以免导柱未导正方向而型芯先进入型腔与其可能相碰而损坏。第29页共55页B、形状导柱端面做成锥形或半球形的先导部分，以使导柱能顺利地进入导向孔。C、材料导柱的表面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号）经渗碳淬火处理，或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理硬度为5055HRC。D、表面粗糙度导柱配合部分表面粗糙度一般不大于RA063125（不低于7）。E、配合精度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，导柱的导向部分通常采用H7/F7或H8/F7的间隙配合。F、数量及布置根据注射模具体结构形状和尺寸，一般可设置个导柱。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。为确保模具装配或合模时方位的正确性，导柱的布置可采用等径导柱不对称或不等径导柱对称分布的形式。导柱根据模具的具体结构需要，可以固定在动模一侧，也可以设置在定模一侧。通常为了脱模方便，一般将导柱设置在定模侧；如果模具采用推件板脱模时，导柱须设置在动模侧；如果模具采用三板式结构时（如点浇口模具），则动定模两侧均需设置导柱。822导向孔（有导套和无导套）导向孔可以直接开设在模板上，该形式结构简单，适用于小批量生产、精度要求不高的模具，为了更换方便，保证导向精度，通常采用镶入导套的形式。1导套的结构形式导套的典型结构也有三种。型直导套（可参见GB4169284）结构简单，加工方便。用于简单模具或导套后面没有垫板的场合，型和型为带头导套（可参见GB4169484），结构比较复杂，用于精度要求高的场合，导套的固定孔便于与导柱的固定孔同时加工，其中型导套用于两块板固定的场合。2导套结构和技术要求A、形状为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。导（套）向孔最好第30页共55页作成通孔，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，当结构需要必须作成盲孔时，可在盲孔的侧面增加通气孔。B、材料一般可淬火钢或铜等耐磨材料制造，其硬度应比导柱低，以改善摩擦，防止导柱或导套拉毛。C、表面粗糙度导柱配合部分表面粗糙度一般不大于RA063125（不低于7）D、配合精度A型导套用H7/N6或较松的过盈配合，为了保证导套的稳固性，可采用螺钉止动结构，如下图所示。型和型导套采用H7/M6或H7/K6的过渡配合。83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，常见的配用形式如图81所示。图A用A型导柱，不用导套，直接在模板上加工导柱孔，容易磨损；图B用A型导柱和B型导套，图C用A型导柱和A型导套,这两种配用方式由于导柱和导套安装孔径不一致，不便于同时配合加工，在一定程度上不能很好地保证两者的同轴度；图D用B型导柱和A型导套，图E用B型导柱和B型导套，这两种配用方式导柱和导套安装孔径一致，便于同时配合加工，能很好地保证两者的同轴度。图F用C型导柱和C型导套，结构比较复杂。BACDEF图81导柱与导套的六种配合形式84设计合模导向机构在模具工作时，导向机构可以维持动模和定模正确合模，合模后保持型腔的正第31页共55页确形状。同时,导向机构可以引导动模按顺序合模，防止型芯在合模过程中损坏；并能承受一定的侧压力。本设计导向机构采用导柱导套导向。因动、定模合模时无方位要求，故导柱在模具上的布置方式可采用直径相同并对称布置。并使固定导柱的孔径与固定导套的孔径相等，以便于加工，且有利于保证同轴度和尺寸精度。为使导向装置具有良好的导向性能，将导柱的先导部分做成锥度。考虑到模具生产批量大，故选用带肩导柱与带肩导套。为了使导柱、导套的配合表面硬而耐磨，而中心部分具有良好的韧性，导柱导套材料选用20号钢经渗碳淬火处理，渗碳深度为0812MM。其中，导柱淬火到HRC
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