发动机上动涡盘外壳的注塑模具设计-[机械毕业设计论文A3113]
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发动机
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外壳
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a3113
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文档包括:
说明书一份,58页,22100字左右.
附录一份.
图纸共12张,如下所示
A0-装配图.dwg
A1-定模板.dwg
A1-定模座板.dwg
A1-支承板.dwg
A2-定模.dwg
A2-动模.dwg
A2-推杆固定板.dwg
A3-定位圈.dwg
A3-塑件图.dwg
A4-导套.dwg
A4-复位杆.dwg
A4-浇口套.dwg
- 内容简介：
-
前 言1 概述模具工业是国民经济的基础工业，被成为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，发展极为迅速。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改性技术的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。在现代化工业生产中，69%90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。我国自改革开放以来，塑料工业发展很快，表现在不仅塑料增加而且其品种更为增多，其产量已上升到居世界第四位，由此可见，塑料工业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展，具体表现在以下几个方面：（1）塑料成型理论研究的进展。（2）新的成型方法不断涌现。（3）塑件更趋向精密化、微型化及超大型化。（4）开发出新型模具材料。（5）模具表面强化热处理新技术应用。（6）模具CAD/CAM/CAE技术发展迅速。（7）模具大量采用标准化。在工业发达的国家，模具工业已经从机床工业中分离出来，并发展成为一个独立的工业部门，而且其产值已经超过机床工业的产值。目前国内模具行业的基本情况是，随着轻工业及汽车制造业的迅速发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求的状况。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，需要每年花几百万.上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行。2本课题的研究内容、要求、目的及意义本次动涡盘模具设计采用Proe辅助设计，运用CAD技术能有效地对整个设计制造过程预测评估通过计算机数据模拟和仿真技术来完善模具结构，再现能力强，整体水平容易控制，能够迅速获得样品，有利于争取定单，赢得客户；同时节省大量的模具试制材料费用，减少模具返修率，缩短生产周期，大大降低了模具成本。本课题的研究内容及基本要求（1）独立拟定动涡盘塑件的成型工艺，正确选用成型设备。（2）合理地选择模具结构。根据塑件图及技术要求，提出模具结构方案，并使其结构合理，质量可靠，操作方便。必要时可根据模具设计和加工的要求，提出修改塑件图纸的要求。（3）正确的确定模具成型零件的形状和尺寸。（4）所设计的模具应当制造方便、造价便宜。（5）充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工。（6）设计的模具应当效率高，安全可靠，如要求浇注系统充型快，冷却系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高。（7）要求模具零件耐磨、耐用、使用寿命长。本课题的研究目的及意义（1）熟悉拟定塑料成型工艺和模具设计原则、步骤和方法。（2）学会查阅有关技术文献、手册和资料。（3）培养分析问题和解决问题的能力。参考文献1李连生编. 涡旋压缩机. 北京：机械工业出版社，19982叶久新、王群编. 塑料制品成型及模具设计.湖南：湖南科学技术出版社，20053廖念钊、古莹庵、李硕根编. 互换性与技术测量.北京：中国计量出版社，20004大连理工大学工程画研究室编. 机械制图（第四版）.北京：高等教育出版社，20005邱宣怀等编. 机械设计.北京：高等教育出版社，19986詹友刚编. Pro/ENGINEER中文野火版2.0基础教程.北京：清华大学出版社，20057杨峰编. Pro/ENGINEER Wildfire模具设计. 北京：人民邮电出版社，20048张详杰、黄胜杰编. Pro/ENGINEER模具设计Wildfire. 北京：中国铁道出版社，20049李发致编. 模具先进制造技术. 北京：机械工业出版社，200410许发樾编. 模具标准应用手册. 北京：机械工业出版社，199411冯炳尧、韩泰荣编. 模具设计与制造简明手册. 上海：上海科学技术出版社，198512许发樾编. 实用模具设计与制造手册. 北京：机械工业出版社，200113宋王恒编. 塑料注射模具设计实用手册. 北京：航空工业出版社，199414李志刚编. 中国模具设计大典（1）. 江西：江西科学技术出版社，200315李志刚编. 中国模具设计大典（2）. 江西：江西科学技术出版社，200316郑阿齐主编. AutoCAD 2000中文版实用教程. 北京：电子工业出版社，200217唐志玉编. 塑料模具设计师指南. 北京：国防工业出版社，199918许发樾编. 模具设计与制造简明手册. 北京：机械工业出版社，200119张建钢、胡大泽主编. 数控技术. 武昌：华中科技大学出版社，2000动涡盘模具设计机械设计制造及其自动化 唐知平 指导老师 潘钧颂摘要：随着塑料工业的发展，塑料制品已深入到国民经济的各个部门中，特别是在办公用品、照相器材、汽车、仪器仪表、机械、航空、交通、通信、建材产品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现以塑代金属的全塑产品。动涡盘的材质多为合金材料，本设计通过对各种塑料进行了详细的分析，由于ABS的综合性能良好，符合制品的质量和使用要求，故选取ABS作为制品材料，采用注塑成型。本设计阐述了动涡盘模具设计的设计全过程，应用CAD/CAE/CAM技术，提高了模具的使用寿命和制造技术。根据产品零件图，使用Pro/ENGINEER软件进行零件的分析、分型面的选择、成型零件的设计、NC数控加工。针对脱模困难，采用不等距推杆推出；根据动涡盘的结构特点，对动、定模采取不同的冷却水道以加强冷却效果。关键词：注塑成型；动涡盘；Pro/E；NCPlastic Mould Designed for Dynamic Vortex-plateMachine Design & Manufacturing and Automation:Tang Zhiping Instructor:Pan JunsongAbstract:With the development of plastic industry, plastic products has expanded in all sectors of the national economy, particularly in office supplies, photographic equipment, automobiles, instrumentation, machinery, aviation, transportation, communication, building materials products, daily necessities and household appliances industries plastic parts of the growing trend, and come to shape metal behalf of the entire integrated products.The materials of the Dynamic Vortex-plate is majority made of alloy, the design through a detailed analysis of plastics, because of ABS engineering plastics has better synthetic function,and it arrives in the need of the design, so I select it. The introduction of molded plastic with shaped.What I designed is the Dynamic Vortex-plate,the intergration is the principleof my design. Using the CAD/CAE/CAM technology, prove on the service life of the mould and manufacturing technologies.With Pro/ENGINEER ,the catity,to choice parting surf, design the shaped parts, NC digital processing. The specialization of the Dynamic Vortex-plate lead to the designs specialization,the perpendicularity and different interval is adopted to the arrangement of push poles in the take off mechanism, the arrangement of cooling system is very difficult to design, I take the different form of cooling in the different parts, to improve the ability of the cooling system. Keyword: plastics shaping ; Dynamic Vortex-plate ; Pro/E; NC目录第1章 概述.11.1塑料模的功能.11.2我国塑料模现状.21.3塑料模发展趋势.2第2章 材料的选择与塑件结构分析. 32.1材料的选用.42.2塑件结构.6第3章 注塑模组成. 8第4章 型腔数量及布局 94.1型腔数量的确定 104.2型腔的布局 11第5章 注射机型号的选择. 13第6章 分型面的设计15第7章 浇注系统的设计. 177.1主流道的设计. 177.2分流道的设计. 207.3浇口的设计. 237.4冷料穴的设计.257.5 普通浇注系统端面尺寸的计算和校核.27第8章 排气系统的设计.29第9章模架的确定和标准件的选用.30第10章 脱模导向机构的设计3210.1合模导向机构的设计3210.2塑件脱模机构的设计34第11章 成型零部件设计. 3711.1、成型零件的结构设计 3711.2、零件的工作尺寸的计算 3811.3、成型零件强度计算.40第12章 冷却系统设计3812.1模具温度调节的重要性4312.2 冷却的计算. 44第13章 注塑模具选材. 46第14章 模具的试模与修模 49摘要. 51设计总结.53第1章 概述11塑料模的功能模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常棵标志一个国家工业化的发展程度。.2我国塑料模现状在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。.3塑料模发展趋势1 注射模CAD实用化；2 挤塑模CAD的开发；3 压模CAD的4塑料专用钢材系列化；5 塑料模CAD/CAE/CAM集成化；6 塑料模标准化。第2章 材料的选择与塑件结构分析.材料的选择2.1.1什么是ABS根据塑件的工艺性分析可知，本设计选用选用ABS塑料较为恰当。ABS是Arcrylomtrile Bidadiene Styrene 的缩写形式，全称为丙稀腈丁二稀苯乙稀三元共聚物，属于无定性聚合物，密度为1.05g/,分子结构式为（）（）（）在ABS的三种单体中，每种单体都有不同的特征：丙稀腈有高强度、热稳定性以及化学稳定性；丁二稀具有抗冲击性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。ABS的特性主要取决于三种单体的比率及两项中的分子结构。这样就可以形成多种性能的材料，所以ABS有非常广泛的用途。.1.2ABS的主要主要性能特点ABS具有较强的综合性能，具有较好的韧性、刚性、抗冲击性、抗拉强度、很好的耐热、耐寒性能；友具有较好的化学稳定性；很易加工、染色。但是，在大气中老化性较差。.1.3ABS的成型工艺性能1 使用前的准备工作ABS的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前要进行充分的干燥和预热。不单能消除水气造成的制品表面烟花状气泡带，而且还有助于塑料的塑化，减少制品表面色斑和云纹。ABS原料要控制水分在.以下。干冬季节，干燥温度为7580 ，厚料层厚度为2030mm，干燥时间为23h.夏季雨水天要在8090下干燥48小时。表面要求光泽的塑料须长时间预热干燥达816小时。此外，还要根据原料产地、储存、运输状况，对干燥条件适当调整。ABS具有较好的染色性，一般采用浮染法。原料要加入紫外线吸收剂和抗氧剂，以提高耐老化能力。2 ABS的成型温度控制ABS是无定性材料，分解温度为270，耐热性不是太好。因含有橡胶成分，过高的成型温度并会使流动性增加，向反会引起橡胶分解，流动性降低。同时，长时间的高温作用会造成讲解，交联和炭化。所以成型时应严格控制温度在允许范围内。对柱塞式料筒温度应控制在160230，螺杆式料筒温度应控制在160220，喷嘴温度在170180范围内。ABS成型易取高料温、高模温，但料温过高易分解。对精度较高的塑件，模温宜取5060，对高光洁度，耐热塑件，模温宜取6080。较高的模具温度，制品外表面能够达到较光洁，可以避免合模线和陷坑等不良现象，减少制品变形，但收缩率较大。一般的模具温度应尽可能低些。3 注射压力的确定原则注射压力的大小主要取决于制品的结构和壁厚，一般控制在60120Mpa。壁薄流道较长，流动阻力较大时，注射压力可高至130150Mpa。壁厚，浇口截面较大，流动阻力小时，注射压力可略底些。提高注射压力可以提高ABS制品的光泽度。注射过程中，保压压力的大小，对制品的表观质量和银丝状缺陷都有较大的影响。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，在温度较高时，制品表面易雾化。压力过大，塑料型腔表面摩擦作用强烈，容易造成黏模。所以一定要调整配好保压压力和保压时间。保压压力为注射压力的30%60%。背压控制得越低越好，背压最高时可采用1.5Mpa。螺杆前进速度采用慢速，一般不超过0.550.65m/s。4 注射速度的确定ABS采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料容易分解，甚至烧焦，从而在制品上出现熔接缝，光洁度差，及浇口附近的物料发红等缺陷。但在生产薄制品或复杂制品时，还是要保证有足够高的注射速度，否则难以充满。5 模塑周期总模塑周期通常在80s以下，较其他塑料约短10%20%。6 ABS塑件的热处理 ABS的成型收缩率较小，一般为0.4%0.7%，但内应力较高，所以制品应进行热处理。在70左右的热风循环中处理24h，缓慢冷却到室温。2.1.4 ABS的主要用途 ABS主要用于电话机、音频机、计算机等一些商业机器壳体上。另外，还用于电器设备、汽车零件、打字键盘中。此外，在机械零件、减摩耐摩零件、传动件和电讯零件中也有广泛的应用。2.1.5 ABS的主要技术指标密度g/cm1.02-1.16弹性模量MPa1.810比容cm/g0.86-0.98弯曲强度MPa80吸水率%（24h）0.2-0.4硬度HB9.7R121收缩率%0.4-0.7体积电阻率.cm6.910熔点C130-160击穿电压Kv/mm15热变形温度C0.46MPa 90-1081.185MPa 83-103冲击强度kJ/m15.7-15.9抗拉屈服强度MPa502.1.6成形特性：1 无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。2 吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。3 流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好）。4 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为100140MPa，螺杆式注射机则取160230，70100MPa为宜。5 模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑料件表面呈现“白色”痕迹（但热水中预热可消失）。脱模斜度宜为2以上。2.1.7成形工艺：1. 注射成型工艺过程（1）预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模塑件送下工序（2）清理嵌件、预热；清理模具、涂脱模剂放入嵌件合模注射2.1.8成形条件：成形机类型： 螺杆式密度： 1.031.07g/cm计算收缩率： 0.30.8%预热温度： 8085预热时间： 23h料筒后段： 150170中段： 165180温度前段： 180200喷嘴温度： 170180模具温度： 5080注射压力： 60100MPa成形 注射时间：2029s高压时间：05s时间: 冷却时间：20120s总周期： 50220s螺杆转速： 30r/min适用注射机类型：螺杆式、柱塞式均可后处理：方法： 红外线灯、烘箱温度： 70 时间： 24h说明：该成形条件为加工通用级ABS料时所用，苯乙烯-丙烯腈共物（即AS）成形条件与上相似。2.2塑件结构有关塑件的计算,由PR/E建模得 1.该塑件的体积为：V1=19.88（cm） 质量为：m=1.10g/cm19.88 cm=21.8g2.主流道和分流道的体积一般为塑件的1.6倍： V2=19.881.6 =31.808（cm） 3.该模具共需塑料ABS的体积约为： V0= 1.6nV1=63.4（cm） 4.该注塑机所需的锁模力： F=AP=4017218=688.7KN 第3章注射模组成3.1注射模组成凡是注射模，均可分为动模和定模两大部件。注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时定模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同功能，可由一下个系统或机构组成。（1）成型零件 指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。（2）浇注系统将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。（3）导向与定位机构为确保动模与定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。深腔注射模还须在主分型面上设置锥面定位，有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。（4）脱模机构是指模具开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。（5）侧向分型抽芯机构带有侧凹或侧孔的塑件，在被脱出模具之间，必须先进行侧向分型或拔出侧向凸模或抽出侧型芯。（6）温度调节系统为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热额的温度调节系统。模具冷却，一般在模板内开设冷却水道，加热则在模具内或周边安装点加热元件，有的注射模须配备模温自动调节装置。（7）排气系统为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，常在分型面处开设排气槽。小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气，也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间间隙排气。大型注射模须预先设置专用排气槽。第4章 型腔数量及布局型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。4.1型腔数量的确定其数目的决定与下列条件有关：1 塑件尺寸精度型腔数越多时，精度也相对地降低，1、2级超精密注塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少时，可以一模二腔。3、4级的精密级塑件，最多一模四腔。2 模具制造成本 多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。3 注塑成形的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。4 制造难度多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和同何形状的复杂程度。本设计根据塑件结构的特点，考虑型腔布局方式，采用一模四腔的模具结构，这样比一模一腔模具的生产效率高，同时结构更为合理。4.2 型腔的布局多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的；非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。本设计成型同一塑件，且壁厚均匀，故采用平衡式，布局如图2-1所示： 第5章 注射机型号的选择 一般按塑件质量在注射量的60%80%范围内，本次设计塑件总质量为69.76g，21/60%=116（g），据中国模具设计大典（2）选大于35g的的注射机型号：有两种： SZ100/80 卧式 理论注射容量 (cm) 100螺杆（柱塞）直径 (mm)35注射压力 (MPa)170注射速度 (g/s) 95塑化能力 (r/min) 40螺杆速度 (KN) 0200锁模力 (mm) 800拉杆间距 (mm) 320x320移模行程 (mm) 305最大模具高度 (mm) 300最小模具高度 (mm) 170锁模形式 双曲肘喷嘴球直径 (mm) SR10模具定位孔直径 (mm) 100喷嘴口孔径 (mm) 3.5卧式注射机较常用，本次选用。注射机及型腔数量的校核1.型腔数量的校核 （1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量n： 上式右边=23.262 （符和要求） 式中K注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8 M注射机的额定塑化量（g/h或cm/h） T成型周期 M2浇注系统所需塑料质量和体积（g或cm）M1单个塑件的质量和体积（g或cm）第6章 分型面的设计分开模具取出塑件的面称为分型面;注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等，但也有将分型面作倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工难，但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，分型面自然也是曲面。选择分型面时，应考虑的基本原则：1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。2） 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。3） 保证制件的精度和外观要求与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。4） 分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。5） 不妨碍制品脱模和抽芯。在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧孔。6） 有利于浇注系统的合理处置。7） 尽可能与料流的末端重合，以利于排气。本次设计产品的分型面在塑件上一目了然，分型面设在塑件的对称面上如图5.1，所以不必再选择，这样的分型面必然产生侧向抽芯，实际上也是这样的分型面最合理图 6.1 分型面 第7章 浇注系统的设计7.主流道设计7.1.1主流道的作用主流道（也叫进料口），它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有着密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收冷料多，冷却时间增长，使包藏的空气增多，如果排气不良，易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足，主流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料制品成形困难。主流道部分在成型过程中，其小端入口与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢T8A、T10A等，热处理要求淬火5357HRC。在一般情况下，主流道不直接开设在定模板上，而是制造成单独的浇口套，镶定在模板上。小型注射模具，批量生产不大，或者主流道方向与锁模方向垂直的模具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的座垫，在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接，所以也承受模具型腔压力的反作用力。为了防止浇口套因喷嘴端部压力而被压入模具内，浇口套的结构上要增加台肩，并用螺钉紧固在模板上，这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出。7.1.2主流道设计要点(1) 浇口套的内孔（主流道）呈圆锥形，锥度2 6。若锥度过大会造成压力减弱，流速减慢，塑料形成涡流，熔体前进时易混进空气，产生气孔；锥度过小，会使阻力增大，热量损耗大，表面黏度上升，造成注射困难。(2) 浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径d1大0.5mm。若等于或小于注射机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注射压力下降，塑料冷凝后，脱模困难。(3) 浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角r，一般为0.53mm。(4) 浇口套与注射机喷在接触处球面的圆弧度必须吻合。设球面浇口套球面半径为SR，注射机球面半径为r，其关系式如下：SRr0.51mm浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大，接触时圆弧度吻合的好。(5) 浇口套长度（主流道长度）应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。(6) 浇口套锥度内壁表面粗糙度为Ra1.6Ra0.8m,保证料流顺利，易脱模。(7) 浇口套不能制成拼块结构，以免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。(8) 浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分型面上，否则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。(9) 浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量，要考虑冷却措施。7.1.3主流道尺寸的计算：（1）主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+0.51 =3.5+0.51 取d =4（mm） （2）主流道球面半径SR=15+12 取SR=15（mm） （3）球面配合高度 h=35 取h=3（mm）（4）主流道长度L，尽量小于60mm，由标准模架及该模具的结构 取L=50+5+3=58（mm）（5）主流道大端直径 D=d+2Ltg（/）（取=4） 6.54 取D=6.5（mm） 由表323得： L总25+20+h+2 取L总=63（mm） 如下图 7.1.4浇口套的结构形式浇口套的结构形式有两种，一种是整体式，即定位圈与浇口套为一体，并压配于定模板内，一般用于小型模具；另一种为将浇口套和定位圈设计成两个零件，然后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本设计的模具为一副小型模具，故采用后一种结构形式。如下图：图1定位圈 7.2分流道的设计7.2.1分流道的作用分流道式指主流道末端与浇口之间着一段塑料熔体的流动通道。其基本作用是在压力损失最小的条件下，将来自主流道的熔融塑料，以较快的速度送到浇口处充模。同时，在保证熔体均匀地分配到各型腔的前提下，要求分流道中残留的熔融塑料最少，以减少冷料的回收。7.2.2设计要点1）于机械加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。常用的分流道截面形状一般分为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等；圆形分流道的直径一般在3.29.5mm，对于粘度大透明度要求高的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯等）应采用较大的分流道，但对于流动性好的聚丙烯，尼龙等，分流道短时，可小到直经为2毫米。2）在保证正常的注射成型工艺条件下，分流道的截面尺寸应尽量小，长度尽量短。3）较长的分流道应在末端开设冷料穴，以便容纳注射开始时产生的冷料和防止空气进入模腔。4）在多型腔注射模具中，各分型面的长度均应一致，保持相对平衡，以保证熔融的塑料同时均匀地充满各个型腔。主流道的截面积应大于各分流道截面积之和。5）设计分流道时，应先取较小的尺寸，以便于试模后根据实际情况进行修正。6）如果分流倒道较多时，应加设分流锥。7）分流道内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6 m 左右即可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动有适宜的剪切速率和剪切热。 多分腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式，而以平衡式布置为佳，所谓平衡式的布置，就是从流道到各个腔的分流道其长度、形状、断面尺寸都是对应相等的，这种设计可达到各个型腔均衡地进料。分流道最理想的设计就是把流动树脂在流道中的压降降到最小，在多种常见截面当中，圆形截面的压降是最小的。但由于圆形的分流道必须在上下模板上都加工出半圆槽，工艺性不好，故此设计中采用工艺性更为合理而压降也比较小且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大的U形截面或梯形截面。该模具采用梯形分流道。7.2.3.分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等。（1）工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸： 式中 B梯形大底边的宽度（mm） m塑件的重量（g） L分流道的长度（mm） H梯形的高度（mm）注意：上式的适用范围：即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且计算结果在3.29.5mm范围内才合理。 由于 =2.72（mm）（故不在适用范围）（2）由表2491（分流道截面形状及尺寸）及图373（分流道截面形状与流动理论长度的关系）取得 B=6（mm） =4（mm）梯形斜角通常取510，此处取8底部圆角r=13（mm），取r=1（mm）其截面形状及尺寸如下： 2.分流道长度 长度应尽量短，且少弯折。 该模具分流道的长度为： L=10（mm） 3.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，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。 4.分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，采用定模部分与瓣合模上均开有分流道，如下图：7.3浇口的设计7.3.1浇口的作用浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注射模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑料进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口设计与塑料制品形状、塑料制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数（压力等）及塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显。 塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。7.3.2浇口设计的基本要点1） 尽量缩短流动距离 浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体，这对大型塑件更为重要。2） 浇口应设在塑件制品断面较厚的部位 当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，以致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。另外从补缩的角度考虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开设在薄壁处，则厚壁处极易因液态体积收缩得不到收缩而形成表面凹陷或真空泡。因此为保证塑料熔体的充分流动性，也为了有利于压力有效地传递和比较容易进行因液态体积收缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。3） 必须尽量减少或避免熔接痕 由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑料充填型腔时造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤为严重。有时为了增加熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可以避免熔接痕的产生，有时为了增加熔体汇合处的溶接牢度，可以在溶接处外侧设一冷料穴，使前锋冷料引如其内，以提高熔接强度。在选择浇口位置时，还应考虑熔接的方位对塑件质量及强度的不同影响。4） 应有利于型腔中气体的排除 要避免从容易造成气体滞留的方向开设浇口。如果这一要求不能充分满足，在塑件上不是出现缺料、气泡就是出现焦斑。同时熔体充填时也不顺畅，虽然有时可用排气系统来解决，但在选择浇口位置时应先行加以考虑。5） 考虑分子定向影响 充填模具型腔期间，热塑性塑料会在流动方向上2呈现一定的分子取向，这将影响塑件的性能。对某一塑件而言，垂直流向和平行于流向的强度、应力开裂倾向等都是有差别的，一般在垂直于流向的方位上强度降低，容易产生应力开裂。6） 避免产生喷射和蠕动（蛇形流） 塑料熔体的流动主要受塑件的形状和尺寸以及浇口的位置和尺寸的支配，良好的流动将保证模具型腔的均匀充填并防止分层。塑料溅射进入型腔可能增加表面缺陷、流线、熔体破裂及气，如果通过一个狭窄的浇口充填一个相对较大的型腔，这种流动影响便可能出现。特别是在使用低粘度塑料熔体时更应注意。通过扩大尺寸或采用冲击型浇口（使料流直接流向型腔壁或粗大型芯），可以防止喷射和蠕动。7） 浇口与塑件连接得部位应成R0.5的圆角或0.545的倒角；浇口和流道连接的部位一般斜度为3045，并以R1R2的圆弧和流道底面相连接。7.3.3浇口的类型浇口的形式多种多样，但常用的浇口有如下11种：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。 本设计采用潜伏式浇口，因为潜伏式浇口又称隧道式浇口，是点浇口演变来的且吸收了点浇口的优点也克服了由点浇口带给模具的复杂性。应用于多型腔模具以及塑件外表面不允许有任何痕迹时采用。7.4 冷料穴的设计7.4.1冷料穴当注射机未注射塑料之前，喷嘴最前端的熔融塑料的温度较低，形成冷料渣，为了集存这部分冷料渣，在进料口的末端的动模板上开设一个洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。在注射时必须防止冷料渣进入流道或模具型腔内，否则将会堵塞流道和减缓料流速度，进入模具型腔就会造成塑料制品上的冷把或冷斑。冷料穴位于主流道正对面的动模板上,或者处于分流道的末端，其作用是收集熔体前锋的冷料,防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种,一种专门用于收集、贮存冷料，另外一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的作用。根据需要，不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型腔的末端开设冷料穴。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体流向，冷料穴的长度通常为流道直径d 的1.52倍，如图。有的冷料穴兼有拉料的作用，在圆管形的冷料穴底部装有一根Z形头的拉料杆，称为钩形拉料杆，这是最常用的冷料穴形式。同类形的还有倒锥形和圆环糟形的冷料穴。本设计采用常用的圆管形冷料穴。并不是所有注射模都需要开设冷料穴，有时由于塑料性能或工艺控制较好，很少产生冷料或塑件要求不高时，可不必设置冷料穴。如果初始设计阶段对是否需要开设冷料穴尚无把握，可流适当空间，以便增设。本设计开设冷料穴长度为 1.5d=1.55=7.5mm。7.4.2拉料杆设计拉料杆的作用是勾着浇注系统冷料，使其随同塑件一起留在动模一侧，其分为主流道拉料杆和分流道拉料杆，本设计只设计了主流道拉料杆图如下： 图 6.4 拉料的杆固定与配合材料：T8A 热处理5055HRCD=6mm D=10mm l=80.7mm 7.5、普通浇注系统端面尺寸的计算与校核 对工业上使用较合理的30多副注射模具，根据所用注射机的技术规格，作了几种塑料熔体的充模计算，结果认为主流道和份流道的剪切速率=510510s-1，浇口剪切速率=104105 s-1，平衡系统的充模过程近似于等温流动。 =f（Q，Rn）的关系式可用如下的经验公式表达： 式中 熔体在流道中的剪切速率（s-1） Q熔体在流道中的体积流率（cm3/s） Rn浇注系统断面当量半径（cm） 1.确定适当的剪切速率，浇注系统各段的值如下：（1）主流道： s=510s-1（2）分流道： r=510 s-1（3）点浇口： Q=105 s-1（4）其它浇口：Q=5105104 s-1 2.确定体积流率Q（浇注系统中各段的Q值是不相同的） （1）计算浇注系统截面当量半径 主流道： =2.540（mm） 分流道： =2.629（mm） 浇口： =0.70（mm）（2）由式或图6242（QRn 关系图） 得：Qs=60（cm3/s） QR=9（cm3/s） QG=5（cm3/s）（3）注射时间的计算由式 Qs=Qp/t 得：t=Qp/Qs0.4（s）式中 Qs主流道体积流率，cm3/s t注射时间 Qp模具成型塑件的体积，通常取（0.50.8）Qn Qn注射机的公称注射量，cm3，（30/1.10=27.3 cm3）第8章 排气系统设计排气系统对确保制品成型质量起着重要的作用，排气方式一般有利用排气槽，利用型芯、镶件、推杆等的配合间隙，利用分型面上的间隙。本次设计的模具是在分型面上开设排气槽，排气槽即为使模具型腔内的气体排出模具外面在模具上开设的气流通槽或孔，排气槽若设计不合理，将回产生如下弊病：1. 增加熔体充模流动的阻力，使型腔无法被充满，导致制品棱边不清晰。2. 在制品上呈现明显的流动痕和熔接痕，使制品的力学性能降低。3. 滞留气体使制品产生银纹，气孔，剥层等表面质量缺陷。4. 型腔内气体受到压缩后产生瞬时的局部高温，使熔体分解变色，甚至炭化烧焦。5. 由于排气不良，降低了熔体的充模速度，延长了注射成形周期。第9章 模架的确定和标准件的选用以上内容确定之后，便根据所定内容设计模架。在学校作设计时，模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架315L，其中L取315mm，可符合要求。 模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫快不需要与动模固定板用销钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。一、定模板（定模座板）（315400，厚25mm） 通过6个20的内六角螺钉与定模固定板连接； 定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。二、定模固定板（315315，厚40mm） 用于固定型芯（凸模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质230270HB； 导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配和； 主流道称套固定孔与其为H7/m6过渡配合； 型芯孔与其为H7/m6过渡配合。三、动模固定板（315315，厚40mm） 上面的型腔为整体式； 有四个型芯固定孔； 其导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合； 其瓣合模推杆孔与推杆为单边间隙0.5mm。四、垫块（63315，厚63mm） 1.主要作用：在动模座板与动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。 2.结构型式：可为平行垫块、拐角垫块。（该模具采用平行垫块） 3.垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。 4 .垫块的高度计算： h垫块=h限钉+h顶垫+h顶固+s顶+=63（mm）式中 顶出行程的富裕量，一般为36mm，以免顶出板顶到动模垫板由于模具厚度为11.3mm，在满足要求的前提下，可以将垫块加厚至41.5mm，这样模具厚度化整为63mm。 5.模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。五、动模座板（315400，厚25mm） 其注射机顶杆孔为40mm；其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6配合。第10章 脱模导向机构设计10.1合模导向机构的设计10.1.1、导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构 。导向机构的主要作用：定位、导向、承受一定侧压等作用。a. 定位作用为避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。b. 导向作用动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔以保证不损坏成型零件。c. 承受一定侧压力塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机精度的限制使导柱在工作中承受一定的侧压力，此时，导柱能承担一部分侧压力。10.1.2、对导柱结构的要求 a.长度 导柱的长度必须比凸模端面要高出68毫米。以免导柱未导正方向而凸模先进入型腔与其相碰而损坏。 b.形状，导柱的端部做成锥形或球形的先导部分，使导柱能顺利进入导柱孔。c.材料 导柱应具有硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯，因此，多采用低碳钢经渗碳淬火处理。或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理硬度HRC5055，导柱滑动部位按需要可设油槽。e.配合精度 导柱装入模板多用二级精度第二种过渡配合。f.光洁度 配合部分光洁度要求6级，此外，导柱的选择还应跟椐模架来确定。由于模架较大(315315)所以设计成四导柱，据此导柱设计简图如下所示:图4-1导柱10.1.3、导向孔导向孔可以直接开设在模板上，且设计为通孔，这种形式的孔加工简单，适用于生产批量小，精度要求较高的模具。对导向孔的结构主要有四点要求，分述如下：(1)、形状 为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒圆角，导柱孔最好打通，否则导柱进入未打通的导柱孔时，孔内空气无法逸出而产生压力，给导柱的进入造成阻力。(2) 材料 可用淬火铜或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这样可以改善磨擦，以防止导柱或导套拉毛。(3) 导套的精度与配合 一般A型用二级精度过度配合，B型用二级精度静配合。(4) 光洁度 配合部分光洁度要求七级。导套的选择应根据模板的厚度来确定，材料为T8A 硬到HRC5055,或采用20钢渗碳0.50.8厚，淬硬到HRC5660.本设计导套装在公模板。10.1.4、导柱与导套的配合 由于模具的结构不同，选用的导柱和导套的结构也不同，本设计采用A型导柱的A型导套的配合，结构简图如图42所示:图4-2导柱导套配合简图10.1.5、导柱布置根据模具的形状的大小，在模具的空闲位置开设导柱孔和导套孔，常见的导柱有2至4根不等，其布置原则必须保证定模只能按一个方向合模，此设计常用四根相同的导柱布置在动模固定板的四角。102塑件脱模的机构设计在注射成型 的每一循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构或顶出机。10.2.1脱模机构的组成脱模机构由顶杆、顶也固定板、顶出板、回程杆、勾料杆、回程弹簧组成，其中，勾料杆的作用是勾着浇注系统冷料，使其随同塑件一起留在动模一侧，顶杆用来顶制品，顶出固定板，用来固定顶杆，回程杆，利用回程弹簧起复位导向作用。10.2.2、推出机构的设计设计原则a、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，致使模具结构简单。b、防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性地选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑料收缩时包紧型芯，因此推车力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也应尽课能大一些，以防塑件变形或损坏。c、力求良好的塑件外观，在选择顶处位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。在采用推杆脱模时尤其要注意这个问题。d、结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易且具有足够的刚度和强度。3、 脱模机构的分类脱模机构可按动力来源分类也可按模具结构分类a、按动力来源分类。分为手动脱模、机支脱模、液压脱模、气动脱模，本设计采用液压脱模。即在注射机上设有专用的顶出油缸，并开模到一定距离后，活塞的动作实现脱模。b、按模具结构分类。分为简单脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构等。本设计采用的顶出机构是顶杆顶出机构。顶杆的机构特点：顶杆加工简单，更换方便，脱模效果好，顶杆设计的注意事项：a、顶出位置顶杆的顶出位置应设在脱模阻力大的地方，顶杆不宜设在塑作最薄的处，以免塑件变形或损坏，当结构需要顶在薄壁处时，可增在顶出面积，来改善塑件受力状况。此时，一般采用顶出盘顶出，此设计的顶杆放置在产品的中央。b、 径顶杆直径不宜过细，应有足够的刚度承受顶出力，当结构限制顶出面积较小是，为了避免细长杆变形，可设计成阶梯形顶杆。c、 配位置顶杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.051mm，否则，会影响塑件使用。d、数量不保证塑件质量，能够顺利脱模的情况下，顶杆的数量不宜过多。当塑件不许可有顶出痕迹，可用顶出耳的形式脱模后将顶出耳剪掉。a) 脱模机构的确定由于制品分型面的确定，遥控器上盖板脱模是没受到限制，因此在塑件下表面设置推杆，为了防止受礼不均匀，采取对称式排列。为保证顶出机构的运动平稳，顶杆受力均匀和复位，在顶出机构设置了导向、复位机构。第11章 成型零部件设计11.1、成型零件的结构设计 构成型腔的零件统称为成型零件，它主要包括模，凸模、型芯、镶块各种成型杆，各种成型环由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨力以承受塑料的挤压力和料流的磨擦力和足够的精度和表面光洁度，以保证塑料制品表面光高美观，容易脱模，一般来说成型零年都应进行热处理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等。还应选择耐腐蚀的钢材。11.1.1、凹模的结构设计凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构不同可分为速体式，整体嵌入式，局部镶嵌式，大面积镶嵌组合式等。 1.整体式凹模它系由一整块金属加工而成，其特点是牢固，不易变形，因此对于形状简单，容易制造或形状虽然比较复杂，但保可以采用仿形机等殊须加工方法加工的场合是适宜的。整体结构有如下优点：a.成型零件的刚性好。b.模具分解组合容易。c.零件数量少。d.制品表面分型痕迹少，e.模具外形尺寸可以减少精密成型模具若采用拼镶结构，相对整体结构而言则有如下缺点：a、精度相对下降。b、因采用磨削加工为主制作拼镶件组合后难以达到零精度。c、拼镶件的加工精度要求高于整体结构的加工精度要求，制品的棱边拐角难以设置过渡圆弧。整体结构的缺点如下：a.难以排气。 b.需要采用精密磨加工。c.制品的棱边，拐角处难以加工成角形。一般此类成型零件都是在硬后在进行加工，所以整体结构的模具采用电火花成型加工为主、铣削加工、磨削加工、电火花线切割为辅的加工方法。 2.整体嵌入式凹模 在多型腔的模具中，型腔数量多而制件尺寸不大时，采用冷挤压比切削加工效率高，并可保证各型腔的尺寸、形状的一致性，凹模镶块的外形常用轴肩的圆柱形，然后分另从下面嵌入凹模固定板中，用垫板螺钉将其固定，它适用于经常拆卸的地方，修补较方便，产品结构较复杂。采用此结构时，首先应考虑制品的形状，尺寸及功能，然后考虑其刚性，同时也必须考虑加工方法和装配措施。其缺点： a、零件数量增加b、分割的拼镶件趋多制造成本越高。c、各拼镶件的加工精度必须匹配，即必须提高各镶件的平均加工精度。d、维修作业较困难。冷却回路不易设置，成型周期难于缩短。而本产品的结构较简单，不须做成嵌入式凹模从设计的经济性和结构的合理性等因素的综合考虑，其凹模的结构为整体式凹模。 同理由于型芯的结构类似也设计为整体式。11.2零件的工作尺寸计算（1），型腔径向尺寸L= 式中，S-塑件平均收缩率（低压聚乙烯收缩率为1.53.6）这里取2 ，下同； L- 塑件外径尺寸，为120mm x- 修正系数，取0.74 ，下同； -塑件公差值，取0.74 - 制造公差，取/4 ， 下同 L = =60.01式中，L-塑件宽外径 ， 为60mm ；- 塑件公差值 ，取0.45；其他同上。（2），型腔的深度尺寸H = =12.05式中，h-塑件高度最高尺寸，为12.3mm x-修正系数，取2/3； -塑件公差值，取0.46mm型芯的工作尺寸计算（1），型芯长、宽的计算L = =117.58 mmL = =57.40 mm上式中，l-为塑件内长径尺寸，为117.5mm -为塑件内宽径尺寸，为57.5 mm x-修正系数，取3/4 -塑件公差值，分别取0.68mm和0.52mm（2），型芯的高度尺寸 =10.5式中，-塑件内孔深度尺寸，为10mm， -塑件公差，取0.68mm11.3 成型零件强度计算型腔侧壁厚度计算 型腔是模具中直接用以成形制品的部分。成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、凸模、成型杆、成型环等。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。此外由于塑料熔体有很高的压力，还应该对关键成型零件进行强度和刚度的计算、校核。 模具型腔壁厚的计算，应以最大压力为准。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；而对于小尺寸的模具型腔，强度不足是主要矛盾，设计型腔壁厚应以强度条件为准。以强度计算和以刚度计算所需的壁厚相等时的型腔内尺寸即为强度计算和刚度计算的分界值。在分界值不知道的情况下，应分别按强度条件和刚度条件算出壁厚，取其中较大值作为型腔壁厚。11.3.1 型腔侧壁厚度计算按整体式矩形型腔计算，根据经验公式： =10=19.53 mm式中，S-型腔侧壁厚度，mm P-型腔内单位平均压力，取40Mpa， h-型腔深度，为10 mm E-型腔材料弹性模量，取2.1 Mpa -型腔许用变形量，取0.02mm C-由决定的长度，查表得C=0.967 -型腔长边长度11.3.2 型腔底部的厚度计算 （1），按刚度条件计算：=25 mm （2），按强度条件计算： H= =60 =19 mm式中，-为型腔短边长度，为60mm -为的值 -为型腔材料的使用应力其余的数据均可查表或者计算出结果。两型腔之间受力是大小相等，方向相反的，在合模状态下不会产生变形，因此两型腔之间壁厚满足结构设计的条件即可。第12章 冷却系统设计注射模的温度对塑料熔体的冲模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。12.1模具温度调节的重要性(一) 模具温度及其调节系统对塑件质量的影响无论何种塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑料脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高，为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。模具温度的调节是指对模具进行冷却或加热，必要时两者兼有，从而达到控制模温的目的。对模具进行冷却还是加热，与塑料品种、塑料的形状与尺寸、生产效率及成型工艺对模温的要求有关。对于粘度低、流动性好的塑料（例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等），因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温对模具进行冷却，有时为了进一步缩短在模具内的冷却时间，亦可用冷水控制模温，对于粘度高、流动性差的塑料（例如聚碳酸酯、聚砜、聚甲醛、聚苯醚、和氟塑料等），为了提高充型性能，成型工艺要求有较高的模温，因此经常需要对模具加热。对于粘流温度或熔点较低的塑料，一般需用常温或冷水对模具冷却；而对于高粘流温度或高熔点的塑料，可用温水控制模温。对于热固性塑料，模温要求在150200，必须对模具即热。流程长、壁厚较大的塑件，或者粘流温度或熔点虽不高，但成型面积很大时，为了保证塑料熔体在冲模过程中不致温降太大而影响充型，可对模具采取适当的加热措施。对于大型模具，为了保证生产之前用较短时间达到工艺所要求的模温，可设置加热装置对模具进行预热。对于小型薄壁塑件，且成型工艺要求模温不太高时，可以不设置冷却装置而依靠自然冷却。设置温度调节装置后，有时会给注射生产带来一些问题，例如，采用冷水调节 模具时，大气中水分容易凝聚在模型表壁，影响塑件表面质量。而采用加热措施后，模内一些间隙配合的零件肯可能由于膨胀而使间隙减小或消失，从而造成卡死或无法工作，设计时应予以注意。(二) 模具温度与生产效率的关系模具温度与生产效率的关系主要是由冷却时间来体现的，塑件在模内停留冷却的时间与其传给模具的热量有如下关系： 式中Q塑料传给模具的热量（J）；h1模腔的表面积（m2）；模腔内塑料与模腔表壁的温差（）；t2塑料在模腔内停留冷却的时间（s）；如果塑料的品种、模具设计和成型工艺以定，那么h1、A1及Q也就基本确定，则上式说明，塑料在模具内停留冷却的时间t2与温差成反比关系，若要缩短塑件在模内的停留冷却时间以提高生产效率，就必须在工艺条件允许的情况下尽量增大塑料与模腔的温差。但是，如果模具没有温度调节系统，模内的热量就会随着注射次数的增加而逐渐积累，使模温逐渐升高，导致减小，从而生产效率随着塑件在模内停留时间和成型周期的延长而下降，因此，模具内设置温度调节系统是非常必要的。12.2冷却的计算塑件注射模具工作时必须将模具温度控制在一定范围内。为使模具保持一定温度，在单位时间内所须排除的总热量可近似按下式计算：式中Q单位时间内出去的总热量（Jmin）；n每小时的注射次数；m每次注入磨具的塑件质量（包括浇注系统）（kg）;塑件成型时放出的热熔量（塑件从熔融状态时时的温度到脱模温度）（J/kg）,h值可查表；为满足注射模具冷却需要，在单位时间内所需冷却水量可按下式计算：式中V单位时间所需冷却水的体积（）；冷却水的密度（在使用温度时）（）；冷却水的比热容（J/kg.K）;冷却水出口温度（K）;冷却水进口温度（K）。查表h。将数据代如上式得：Q400Jmin.V=.因此，选择冷却通道孔径为10mm.因塑料厚度较小，因此冷却水道布置在定模板上。第13章 注射模具选材13.1 塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材 表13-1零件名称材料牌号热处理方法硬度说明型腔型芯45调质216260HB用于形状简单、要求不高的型腔、型芯淬火4348HRCT8A、T10A淬火5458HRC形状简单的小型腔、型芯CrWMn40Cr4Cr5MoSiV淬火5458HRC用于形状复杂、要求热处理变形小的型腔、型芯或镶件20CrMnMo渗碳淬火20CrMnTi13.2 模板零件的选材 表13-2零件名称材料牌号热处理方法硬度垫板（支承板）45淬火4348HRC动、定模板动、定模座板45调质230270HB固定板45调质230270HBQ235A垫块45、Q235A推件板T8A、T10A淬火5458HRC45调质230270HB 13.3 浇注系统零件的选材 主流道衬套 T8A、T10A 淬火 5357HRC13.4 导向零件的选材 表13-3 零件名称材料牌号热处理方法硬度导柱T8A、T10A淬火5055HRC20渗碳、淬火5660HRC导套T8A、T10A淬火5055HRC推板导柱推板导套T8A、T10A淬火5055HRC 13.5 推出机构零件的选材 表13-4 零件名称材料牌号热处理方法硬度推杆T8A、T10A淬火5458HRC推板45淬火4348HRC推块、复位杆45淬火4348HRC推杆固定板45、Q235A13.6 其它零件 1 定位圈 45钢 2 各 销 35钢 热处理后硬度2838HRC 3 各螺钉 45钢 淬火 硬度4348HRC 4 水 嘴 45钢 镀锌 5 弹 簧 65Mn13.7 该套模具所用材料的性能比较 表13-5 钢号切削加工性淬透性淬火不变形性耐磨性耐热性Q235A优差差45优差差中差T8A优差差中差T10A良差差良差40Cr良优优优良第14章 模具的试模与修模试模是根据塑料制品所设计制造的模具在相应塑料注射机上进行试模的过程，它是模具制造过程的重要环节，用以检验模具的可生产型、注射的制品是否符合质量要求以及合格品率，并依据试模结构对模具提出修改意见，同时也为模具投入正常生产运行摸索最佳工艺参数。14.1 注射机选定 原则上试模必须在模具设计时选定的同型号规格的注射机上进行，以保证试模与模具最终应用的一致性。在实际生产中，如不能满足上述要求，允许先用注射量稍大的注射机，但顶出方式和注射机类型必须一致，注射螺杆与注射机控制水平应尽可能接近。对于壁厚特别厚、特别薄、透明的注塑件，以及表观质量、重量、力学性能要求高的注塑件，应特别注意，试模用注射机与最终使用的注射机差别应尽可能小。14.2 试模用注塑料 试模用料应力求于制品一致，但对于新开发产品，其原料配方往往尚未确定，此时可用同一类型原料中选取类似产品用途，想同原料特点（如保压、玻纤增强等）的原料，但须特别关注原料的熔点、熔体指数、力学性能、收缩率应与制品要求相适应。14.3 试模工艺 首先烘干原料，然后参照上述的注射工艺条件，之后预热模具。对于小模具不须加热，注射几次模温即可升高，对于大型制品注塑模，为节省原料，提高试模效率，需设法将模具加热，有条件者可采用全自动模温控制器，也可采用活动电热板夹在模具上临时加温，模具温度一般应小于50。14.4 试模 在多数情况下，试模是一个需多次、反复进行的过程，试模过程中可能出现任何问题，对出现的问题应作详细地记录和仔细分析，查找问题原因，提出调整措施，逐渐调整修改直到制品合格。查找原因的次序为：注射工艺条件、注射机、原料，最后是模具，即出现问题后首先从工艺、设备、原料方面找原因，先逐步调整工艺条件、调整设备、处理或更换原料，最后无法解决时才从模具考虑，准备修模。14.5 修模 注塑模的修整是一件正常的事情，模具修改主要为结构和尺寸修改，如顶出和脱模方向的修改、滑块修改、轴孔位置与尺寸修改、型腔修改、壁厚修改、排气修改、浇道与浇口修改、加强筋修改、粗糙度修改等。模具修改后再进行试模，如果还不行，则再修改，直到试模合格。摘要 我国的塑料成型模具设计，制作技术比较晚，整体水平还比较低。目前国外模具行业广泛采用CADCAM技术，并通过数控机床进行加工，大大的缩短了产品开发周期和制造周期，提高了模具的技术含量，降低了成本。相比之下，我国模具行业还有很大差距.目前单型腔、简单型腔的模具达70%以上，仍占主导地位。本设计论文是要求我们根据一个产品零件设计出它的模具结构，由于本设计的产品零件工序相对来说较少，所以设计出的模具结构也相对简单。在本设计中大多数的零部件都是来自国家标准，因为这样可以使模具的互换性提高。对塑件进行工艺分析，仔细阐述了模具的浇注系统，分型面选择，侧抽芯机构，成型零件的设计，冷却系统及模具的工作原理。模具采用一模两腔，两个点浇口注射，顶杆顶出，回程杆复位。用了组合式型芯、型腔，使加工工艺简化、可行。bstract
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