漱口杯模具设计说明书

毕业论文论文题目漱口杯注塑模CAD/CAM系别电子信息工程系专业机械设计制造及自动化班级学号学生姓名指导教师（签名）完成时间年月摘要本文主要介绍了漱口杯注塑模设计，并对模具进行仿真建模及部分零件加工工艺和数控加工仿真，对塑件进行模流分析。注塑模设计的主要过程有塑料制品的工艺分析，型腔数目的确定，注塑机的选择以及模具的结构设计。模具的结构设计包括浇注系统的设计，成型零件设计，导向机构设计，侧面分型机构设计，脱模机构设计，冷却机构设计以及排气系统设计。模流分析包括浇口位置分析，成型条件分析，塑料熔体填充分析，冷却质量分析，缩痕分析，注射压力分析。本文设计的是一模两腔三板式模具。由于漱口杯的特殊形状，无法直接脱模，需设置侧面分型机构，本套模具是通过斜导柱进行侧面分型，本文对模具的各部分零件进行了设计与计算。同时对型腔重要零件进行加工工艺编制及对型芯数控加工仿真。本文给出了详细的设计过程及装配图。关键词漱口杯注塑模侧分型仿真建模数控加工ABSTRACTTHISPAPERMAINLYINTRODUCESTHEGARGLINGCUPINJECTIONMOLDDESIGN,ANDTODIEANDPARTSMACHININGPROCESSSIMULATIONMODELINGANDSIMULATIONOFNCMACHINING,MOLDFLOWANALYSISOFPLASTICPARTSFORDESIGNOFINJECTIONMOLDFORTHEMAINPROCESSESAREPLASTICPRODUCTS,PROCESSANALYSIS,TYPETHENUMBERISDETERMINED,THECHOICEOFINJECTIONMOLDINGMACHINEANDMOLDSTRUCTUREDESIGNSTRUCTURALDESIGNOFMOLDINCLUDETHEDESIGNOFGATINGSYSTEM,MOLDINGPARTDESIGN,DESIGNORIENTED,SIDEPARTINGMECHANISMDESIGN,DEMOULDINGMECHANISMDESIGN,COOLINGMECHANISMDESIGNANDEXHAUSTSYSTEMDESIGNMOLDFLOWANALYSISINCLUDESGATELOCATIONANALYSIS,FORMINGCONDITIONANALYSIS,THEPLASTICMELTFILLINGANALYSIS,COOLINGQUALITYANALYSIS,SHRINKMARKANALYSIS,INJECTIONPRESSUREANALYSISTHISDESIGNISAMOLDTWOCAVITYTHREEPLATEMOLDDUETOTHESPECIALSHAPEOFGARGLECUP,NOTDIRECTLYRELEASE,NEEDTOSETUPTHESIDEPARTINGMECHANISM,THEMOLDISTHROUGHTHEINCLINEDGUIDEPILLARSIDEPARTING,THEMOLDOFEACHPARTOFTHEDESIGNANDCALCULATIONATTHESAMETIMEONCAVITYIMPORTANTPARTSTOPROCESSINGTECHNOLOGYDEVELOPMENTANDTHECOREOFNCMACHININGSIMULATIONTHISPAPERGIVESTHEDETAILEDDESIGNPROCESSANDASSEMBLYDRAWINGSKEYWORDSTOOTHGLASSTHENOTEMOLDINGSIDEPARTINGSIMULATIONMODELINGNCMACHINING目录第一章概述111模具行业发展的现状112我国模具发展的现状113参数化技术慨述214选题目的以及意义3第二章塑件成型工艺性分析421漱口杯二维图422结构特征分析及成型工艺性分析5221结构特征分析5222成型工艺性分析5223塑件材料的基本性能7224塑料的成型收缩率8225塑件材料的流动性8第三章塑件成型工艺及设备931注塑成型工艺条件9311温度9312压力9313时间1032注射机型号的确定10321由公称注射量选择注射机10322由锁模力选择注射机1133型腔数量以及注射机有关工艺参数的校核12331型腔数量校核12332额定注塑量校核13333额定锁模力校核13334额定注塑压力校核14335安装尺寸校核15336开模行程的校核16第四章注射模具结构设计1841型腔的确定1842制品成型位置及分型面的选择1843浇注系统设计18431主流道设计19432冷料穴的设计20433分流道设计21434浇口设计22435剪切速率的校核24436排气系统设计2544成型零件结构设计26441凹模结构设计与计算26442型芯结构设计与尺寸计算2845模架的选用29451型腔侧壁以及底板厚度尺寸29452模具高度尺寸的确定3046导向与定位机构设计3147脱模机构的设计32471顶杆脱模机构设计32472顶杆直径的确定33473顶杆导向的确定34474顶杆的复位3448侧向分型与抽芯机构设计35481斜导柱的设计36482滑块的设计38483楔紧块的设汁39484导滑槽设计40485斜导柱抽芯机构中的干涉现象4049冷却系统的设计40491冷却水孔的开设原则40492型芯冷却水道的设置41410模具成型零部件材料的选择41第五章型腔加工工艺的编制及加工仿真4351型腔加工路线设计43511型腔加工工艺路线的论证43512加工工艺的确定43513型腔工作零件的数控编程4452塑料顾问简介4753电流线圈框的模流分析47531浇口位置分析47532成型条件分析48533塑料熔体填充分析49534冷却质量分析50535缩痕分析51536注射压力分析51第六章总结53参考文献54致谢55第一章概述11模具行业发展的现状模具行业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身义是高新技术产业的重要领域。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。日前，塑料模具在整个模具行业中约占30左右。二十一世纪世界制造加工业的竞争更加激烈，对注塑产品与模具的设计制造提出了新的挑战，产品需求的多样性要求塑件设计的多品种、复杂化，市场的快速变化要求发展产品及模具的快速设计制造技术，全球性的经济竞争要求尽可能地降低产品成本、提高产品质量，创新、精密、复杂、高附加值已成为注颦产品的发展方向，必须寻求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑产品与模具设计制造系统。当前，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。有关数据表明，目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨电冰箱、洗农机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台；到2010年，在建材行业，塑料门窗的普及率为30，塑料管的普及率将达到50。这些都会导致对模具的需求量人幅度增长。近来我国模具工业发展迅速，日前已呈现出市炀广阔、产销两旺的局面。深圳剧边及珠江三角洲地区是中国塑料模具工业最为发达、科技含量最高的区域，预计有可能在10年内发展成为世界模具生产中心。其次，浙江东部的余姚、宁海、黄岩温州等地的塑料模具工业发展也非常快。相当多的发达国家塑料模具企业移师中国，是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势，这些是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在，所以中国塑模市场的前景一片辉煌。12我国模具发展的现状虽然近几年来，我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大发展，但总体上与工业发达的国家相比仍有较人的差距。例如，在总量供不庇求的同时，一些低档塑料模具己供过于求，市场竞争激烈；一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求，然而精密加工设备还很少，一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍大量进口。许多先进的技术如CAD/CAE/CAM技术的普及率还不高，我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，还存在很多方面的问题。现存国外发达国家模具标准化程度为7080，而我国只有30左右。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期2540，并可减少由于使用者自制模具件而造成的工时浪费。现在应用模具CADCAM技术设计模具已较为普遍，随着通用机械CAD/CAM技术的发展，塑料注射模CAD/CAM已经不断的深化。从上世纪60年代基于线框模型的CAD系统开始，到70年代以曲面造型为核心的CAD/CAM系统，80年代实体造型技术的成功应用，90年代基于特徵的参数化实体曲而造型技术的完善，为塑料注射模采用CAD/CAE/CAM技术提供了可靠的保证。目前在国内外市场已涌现出一批成功应用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系统。而且通过推广使用模具标准件，实现了部分资源共享，这样就大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展CADCAM技术、提高模具的精密度有重要意义。因此，模具成为国家重点鼓励与支持发展的技术和产品。现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。13参数化技术慨述参数化技术是当前CAD技术重要的研究领域之一，通过改动图形某一部分或某儿部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现尺寸对图形的驱动。在设计过程中，系统自动地捕获用户的设计意图，并把各个设计对象以及对象之间的关系记录下来，当用户修改图纸中的设计参数时，系统能够自动地更新图纸，使图纸中反映用户设计意图的设计对象之问的关系依旧可以维持。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，在慨念设计、初始设计、产品建模及惨改系列设计、多方案比较、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、机构仿真、优化设计等领域发挥着越来越大的作用，并体现出很高的应用价值，能甭实现参数化日前已成为评价CAD系统优劣的重要技术指标CADNGINEER集合了零件设计、产品组合、模具开发、NC加工、钣金什设计、铸造件设计、自动量测、机构仿真、应力分析等功能于一体。是塑料模具实现参数化的一个必备的软件1。EMXEXPERTMOLDBASEEXTENSION是CAD系统中的一个外挂模块，专门用来建立各种标准模架及模具标准件和滑块、斜销等附件，能够建立冷却水管，能够自动产生模具工程图和明细表，还可以模拟模具开模过程进行动态仿真和干涉检查，并可将仿真结果输出成视频文件，是个功能非常强大且使用非常方便的模具设计工具。CADNGINEER参数化设计的特性13D实体模型除了可以将用户的设计思想以最真实的模型在计算机上表现出来之外，借助于系统参数，还可以随时计算出产品的体积、面积、重心、重量、惯性大小等，可极大的的减少设计人员的计算时间。2CADNGINEER可随时由3D实体模型产生2D工程图，且可自动标示工程图尺寸。不论在3D还是2D图形上作尺寸修正。其相关的2D图形或3D实体模型均白动修改，同时组合、制造等相关设计也会自动修改，如此可确保数据的正确性，并避免反复修正的耗时性3以特征作为设计的单位。可随时对特征做合理、不违反几何顺序调整、插入、删除、重新定义等修正动作。14选题目的以及意义毕业设计将总结专业基础和专业技术的学习成果，锻炼和开发学生的综合运用能力。本课题要求跟据图纸以及任务书设计出结构优化的模具。该塑件为漱口杯，为大批量生产。其结构比较简单，有1个侧抽芯，因而该塑件的模具有一个典型结构侧抽芯滑块机构。这个课题能充分体现专业知识，对模具设计能力有一定的锻炼。通过对漱口杯的注射模具的设计，可以巩固专业知识为以后从事本专业实际工作和研究工作奠定了重要的思想基础，也同时具有一定的初步开发模具能力。另外加深了对机械基础知识的应用。提高了整体的设计能力。第二章塑件成型工艺性分析为了保证在生产过程中制造出理想的塑料制品，除了应合理选用塑件的材料外，还必须考虑塑件的成型工艺性。塑件的工艺性与模具设计有直接的关系，只有塑件的设计能适应成型工艺的要求，才能设计出合理的模具结构。这样既能保证塑件顺利成型，防止塑件产生缺陷，又能达到提高生产率和降低成本的目的。21漱口杯二维图图21漱口杯二维图图22漱口杯三维图22结构特征分析及成型工艺性分析221结构特征分析该塑件二维图尺寸如图21所示，塑件为大批量生产，材料为聚苯乙烯，成型工艺好，可注塑成型。222成型工艺性分析2221尺寸精度和表面粗糙度类别塑料品种建议采用的等级高精度一般精度低精度PSABS聚甲苯丙烯酸甲脂PCPSU聚砜PF氨基塑料130玻璃纤维增强塑料3452聚酰胺456氯化聚乙醚PVC硬POMPP3PE低密度567PVC4PE高密度678表23精度等级选用推荐值塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度上影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。对于本产品，图纸未注明尺寸精度，查表23，我们取IT5级精度2。表面质量一般要求较高，在RA08UM以上。2222脱模斜度为了易于使塑件从模具取出或从塑件中抽出型芯，在设计时必须考虑塑件内外壁具有足够的脱模斜度3。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小，塑件的几何形状有关。但在具体选择脱模斜度时还应注意以下几点（1）凡塑件要求高的，采用较小的脱模斜度。（2）凡较高的，较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度。（3）塑件形状复杂的，不易脱模的应选用较大的脱模斜度。（4）塑件的收缩率大的应选用较大的斜度值。（5）塑件壁厚较厚时，会使成形收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值。（6）如果要求脱模后塑件保持在型芯的一边，塑件的内表面的脱模斜度可选的比外表面小；反之，要求脱模塑件留在型腔内，则塑件外表面脱模斜度应小于内表面，但是，当内外表面脱模斜度不一致时，往往不能保证壁厚的均匀。（7）增强塑料宜取大，含自润滑剂等易脱模塑料可取小。（8）斜度取留方向，对于塑料内表面是以小端为基准，斜度向扩大方向取，塑件外表面则应以大端为基准，斜度向缩小方向取综合考虑以上几点，选取本制品的脱模斜度为152223塑件的壁厚塑件壁厚设计的基本依据是塑件的使用要求，例如强度、刚度、绝缘性、重量，尺寸稳定性和与其他零件的装配关系。壁厚设计也要考虑到塑件成形时的工艺性要求，如对熔体的流动性阻力，顶出时的强度和刚度等。在满足工作要求和工艺要求的前提下，塑件壁厚设计时还应遵循下面两项基本原则（1）尽量减小壁厚减小壁厚不仅可以节约材料，节约能源，也可以缩短成型周期，因为塑料是导热系数很小的材料，壁厚的少量增加，会使塑件在模腔内冷却时间明显增长。塑件的壁厚减小也有利于获得质量较优的塑件，因为厚壁塑件容易产生表面凹陷和内部缩孔。（2）尽可能保持壁厚均匀塑件壁厚不均匀时成型过程中所需的冷却时间不同，收缩率也不同，容易造成塑件的内应力和翘曲变形。因此设计塑件时应尽量减小各部分的壁厚差别。一般情况下应使壁厚差别保持在30以内。对于由于塑件结构所造成的壁厚差别过大情况，可采用以下两种方法减小壁厚差（A）可将塑件过厚部分挖空。（B）可将塑件分解，即将一个塑件设计为两个塑件。综合考虑，本制品壁厚选取为2MM，且尽量保持壁厚均匀。2224支承面当塑件需由一个面作为支承面时，如果整个面来作为支承面，在制造过程中是易满足要求的。在这样的情况下，应在设计塑件时采用凸边或几个凸起的支脚作为支承面。环行周边支承面或支承底脚高度不应小于05MM，否则底面变形也会使塑件不能平稳地放置。本制品环行支承面的高度取1MM2225圆角在塑件设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑料的流动情况乃偏于脱模，所以在塑件各面或内部连接处，应采用圆弧过度。尤其对增强塑料更有利于填充型腔。另外，塑件上的圆角对模具制造和机械加工及提高模具强度也是不可少的。在塑件结构上无特殊要求时，塑件的各连接处均应有半径不小于051MM的圆角。本制品中内圆角半径为1MM,外圆角半径为3MM。图22223塑件材料的基本性能成型本零件使用聚苯乙烯（PS），该材料为热塑性塑料，聚苯乙烯无色，透明，有光泽，无毒无味，落地时有清脆的金属声，比重小，具有高的强度、刚度、硬度、耐腐蚀性、电绝缘性优良，可以与熔融的石英相媲美，密度为1054G/CM,可在100左右使用。该塑料为无定形高聚物，注射时一般不需要进行干燥。结晶能力较强，提高模具温度将有助于制品结晶度的增加，甚至能提前脱模。同时，聚苯乙烯质软易脱模，塑件有浅的倒凹模时可强行脱模。聚苯乙烯（PS）在工业上主要做仪表外壳，灯罩、光学玻璃及仪器透明模型等；在电器方面做良好的绝缘材料，接线盒等；在如用品方面用于包装材料4。224塑料的成型收缩率塑件从模具中取出到冷却至室温会发生尺寸收缩，这种性能称收缩性。查参考文献2中的表12得该塑料的成型收缩率（）0508；由于收缩不仅与熟知的热胀冷缩有关，还和各成型因素有关，所以将成型后塑件的收缩称成型收缩。影响收缩的因素主要有1塑料品种2塑料特性3模具结构4成型工艺这里取计算成型收缩率为08。225塑件材料的流动性塑料在一定温度于压力下填充型腔的能力成为流动性。这是模具设计师必须考虑的一个重要工艺参数。流动性大易造成溢料过多，天冲型腔不密实，塑件组织疏松，树脂、填料分头聚集，易粘膜、脱模及清理困难，硬化过早等弊病。但流动性小则填充不足，不易成形，成形压力大。所以选用塑料的流动性必须与塑件要求、成型工艺及成型条件相适应。聚苯乙烯的流动特性属非顿流体。查参考资料可以知道聚苯乙烯流动性良好。影响塑料流动性因素一般有1温度2压力3模具结构。第三章塑件成型工艺及设备31注塑成型工艺条件311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翅曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。聚苯乙烯塑料与温度的经验数据参考资料2如图31所示。料筒温度/后段中段前段喷嘴温度/模具温度/1401601701901601704070表31温度的经验数据312压力注塑成型过程中的压力包括折射压力，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。对于像聚苯乙烯流动性一般的材料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于折射压力。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，根据生产经验参考资料2如图32所示。注射压力/MPA保压力/MPA601003060表32压力经验数据313时间完成一次注塑成型过程所需要的时间成为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱模剂，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解决的，质量越大则响应的时间越长）。确定成型周期的经验值如表33所示。制件壁厚/MM成型周期/S制件壁厚/MM成型周期/S05102535101530451522356520284085表33成型周期与壁厚关系32注射机型号的确定注射模具是安装在注射机上使用的。在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用的注射机有关技术参数有全面的了解，才能生产出合格的塑料制件。注射机为塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种。注射成型时注射模具安装在注射机的动模板和定模版上，由锁模装置合模并锁紧，塑料在料筒内加热成熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入型腔内，塑料制品固化冷却后由锁模装置开模，并由推出装置将制件推出。321由公称注射量选择注射机利用PRO/ENGINEER软件求出所见的体积为（1）单个塑件体积V582422346MM5824CM，质量M5824105461384966138G。（2）两个塑件和浇注系统凝料由于本模具采用一模两腔的结构，取浇注系统的质量为塑件质量的80。则V058248025824163072CMM026138613880171684G。模具设计时，注射机的公称注射量约为08V公V0163072（CM）08M公M0171684（G）322由锁模力选择注射机选用注塑机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具的分型面要分开而产生溢料。注射时产生的型腔压力，对柱塞式注塑机因注射压力损失较大，所以型腔压力约为注射压力的4070；而有预塑装置的注塑机及螺杆式注塑机压力损失较小，所以型腔压力较大。另外对不同流动性的塑料、喷嘴和模具的结构形式，其压力损失也不一样。一般熔料经喷嘴时其注射压力达600800KG/CM,经浇注系统入型腔时型腔压力一般为250500KG/CM。塑料制件在分型面上的投影面积为流道凝料（包括浇口）在分型而上的上的投影而积A220796；AALA23215362079652949653锁模力和成形面积的关系由下式确定3310/AP腔锁式中模力（T）锁P型腔压力，一般为400500KG/CM腔A浇道、进料口和塑件的投影面积代入数据得48053/1000锁P即2544（T结合上面两项的计算，查参考文献中表34，初步确定注塑锁P机为XSZY250型注塑机。该注塑机的主要技术参数如下所示特性内容特性内容结构类型卧式拉杆内间距/MM448370理论注射容积/CM500模板最大行程/MM320螺杆直径/MM55最大模具厚度/MM450注射压/MP100最小模具厚度/MM300注射速率/G/S200锁模形式/MM液压注射行程/MM160模具定位孔直径/MM1250060螺杆转速/R/MIN2589喷嘴球半径/MM18塑化能力/G/S喷嘴孔直径/MM4锁模力/KN3500模板尺寸（MM）400400表34注射机XSZY500技术参数表33型腔数量以及注射机有关工艺参数的校核331型腔数量校核为了使模具与注射机相匹配以提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计前应合理的确定型腔数量。按注射机的最大注射量校核型腔数量以机床的注塑能力为基础，每次注射量不超过注塑机注塑量的80。按公式件浇WSN80式中N型腔数S注塑机的注塑量（G）W浇注系统的重量（G）浇W塑件重量（G）件代入数据得,N082500861/6124从塑件精度考虑，通常认为，模具中每增加一个型腔，所成型的制品精度将下降40，多型腔模具的制造精度低，塑件的精度也低。从塑件产量考虑，对试制或小批量塑件宜取单型腔或少型腔，大批量时宜取多型腔。由于本制品精度要求不高，且属于大批量生产，综合考虑初步确定型腔数目为2。332额定注塑量校核国产标准的注塑机均用塑料的容量（CM）表示一次注射量。因聚苯乙烯塑料比重是105近似为1。因此以聚苯乙烯为基准来确定注塑机的额定注射量。由于习惯对注塑机的注射量也可采用克量来表示。（1）以容量计算31件注V80式中V注射机的最大注射容量（CM）注V成型塑件及浇注系统所需塑料的容量（CM）件08为系数，一般要求成型塑件的容量不超过注射机容量的80（2）以克量计算32GC80式中C注塑机最大注塑克量（G）G成形塑件及浇注系统所需塑料的容量（CM）08为系数，一般要求成型塑件的容量不超过注射机容量的80选用公式22计算085825808/10519333（CM）故满足使用要求。333额定锁模力校核选用注塑机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具的分型面要分开而产生溢料。注射时产生的型腔压力，对柱塞式注塑机因注射压力损失较大，所以型腔压力约为注射压力的4070；而有预塑装置的注塑机及螺杆式注塑机压力损失较小，所以型腔压力较大。另外对不同流动性的塑料、喷嘴和模具的结构形式，其压力损失也不一样。一般熔料经喷嘴时其注射压力达600800KG/CM,经浇注系统入型腔时型腔压力一般为250500KG/CM锁模力和成形面积的关系由下式确定3310/AP腔锁式中锁模力（T）锁P型腔压力，一般为400500KG/CM腔A浇道、进料口和塑件的投影面积代入数据得48053/1000锁P即2544（T）锁故满足使用要求334额定注塑压力校核只考虑注塑机的最大注射量，最大成型面积和锁模力来确定注塑机还不够的，有些塑件由于形状及塑料品种因素，需要很高的注射压力才能顺利成型，为此选用注塑机注塑压力必须大于成型所需注射压力。即34注P成式中选用的注射机的最大注射压力（KG/CM）注P成型时需要的注射压力（KG/CM）成成型需要的注射压力一般很难确定，因它与塑料品种、塑件形状尺寸、注射成型条件、注塑机的种类、喷嘴及模具浇注系统都有关。一般注塑压力常在7001500KG/CM范围内选取。335安装尺寸校核3351喷嘴尺寸校核为了使注塑模能够顺利安装在柱设计上并生产出合格的产品，在设计模具是必须校核注射机上与模具安装有关尺寸，因为不同型号和规格的注射机其安装模具部分的形状和尺寸不相同。一般情况下设计模具时应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小膜厚、模版上的螺孔尺寸等。这里先对喷嘴尺寸进行校核，其他尺寸的校核需要在模具结构设计进行完以后进行校核。注射机喷嘴前端的球面半径R和孔径D与模具浇口套始端的球面半径R及小孔经D应吻合，以避免高压塑料熔体从缝隙处溢出。他们一般应满足下列关系RR12MMDD051MM如果RR,将会出现死角，而积存塑料，使主流道内的塑料凝料将无法脱出。所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。该模具R18MM（见表34）,取R20MM，符合要求。该模具D4MM（见表34）,取D45MM,符合要求。如下图31所示图31喷嘴与浇口套关系图3352定位圈尺寸为了保证模具主浇道中心线与注射机喷嘴中心线相重合，注射机固定模板上设有定位孔，模具的定模板上应设有凸起的定位圈，两者按H9/F9间隙配合。定位圈直径D为与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，定位环与注射机定模固定板定位孔相配合，配合精度为HLL/BLL，以便于装模。定位圈用内六角螺钉固定在定模座上。注射机定位孔尺寸为1040060MM，由所选模架可知定位圈尺寸取104002MM，符合要求。3353最大、最小模具厚度在模具设计时应使模具的总厚度位于注射机可安装模具的最大模厚与最小模厚之间。所以模具厚度必须满足下式小H大大小S式中所设计模具厚度（MM）H注塑机所允许的最小闭合厚度（MM）小注塑机所允许的最大闭合厚度（MM）大螺杆可调长度S由45查所确定的模架可知该套模具的闭合厚度H35153030409635281MM，符合要求。336开模行程的校核（1）卧式或立式注塑机的开模行程与模具关系必须满足公式371HS250式中开摸行程（MM）S脱模距离（MM）1H塑件高度MM2为保证取出塑件而增设的余量（MM）503点状进料口模具与开模行程的关系必须满足公式381HS2A510式中开摸行程（MM）S脱模距离（MM）1塑件高度MM2为保证取出塑件而增设的余量（MM）50顶模板与浇口套分离距离（取出浇口的长度）。对阶梯形塑件，不A需要全部顶出型芯，但必须考虑脱模后型芯是否防碍取出塑件（MM）。以公式计算，H160MM,H294MM，6094S51所以总的开模行程为219MM因为注射机最大开模行程为320MM,所以开模行程符合要求。第四章注射模具结构设计41型腔的确定为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件精度，模具设计前应确定合理的型腔数目。由于本模具所要达到的生产批量为大批量，结合本塑件结构也较简单，因此综合考虑本模具采用一模两腔比较合理。42制品成型位置及分型面的选择在注塑过程中，打开模具用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直，分型面大多是平面，也有倾斜面、曲面或台阶面。分型面是决定模具机构形式的重要因素，分型而选择的是否合适对塑件质量、模具制造与使用性能都有很大影响，它决定了模具的机构类型，是模具设计中的一个重要环节。模具设计时应根据制品的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出方式、排气方式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。在选择分型面时一般应遵循以下原则1应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型而应尽可能使塑件开模时留在动模。这样便于利用注射机锁模机构中的顶出装置带动塑件脱模机构工作。2分型面应尽可能的选择在不影响外观的部位并使其产生的溢料边易于消除和修整。3分型面的选择应有利于排气。4分型面的选择应便于模具零件的加工。5分型而的选择应考虑注射机的技术规格。43浇注系统设计注射模的浇注系统是塑料熔体从注射机的喷嘴进入模具开始到型腔为止所流经的通道。它的作用是将熔体平稳地引入模具型腔，并在填充和固化定型过程中，将型腔内气体顺利排出，且将压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密，外形清晰，表面光洁和尺寸稳定的塑件。因此，浇注系统设计的正确与否直接关系到注射成型的效率和塑件质量。浇注系统是由主流道、分流道、浇口、冷料穴等组成。在设计模具浇注系统时，首先考虑使得塑料熔体迅速填充型腔，减少压力与热量损失。其次，应从经济上考虑，尽量减少由于流道产牛的废料比例。最后，应容易修除制品上的浇口痕迹。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵守如下基本原则1了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性。2采用尽量短的流程，以减小热量与压力损失。3浇注系统设计应有利于良好的排气。4防止型芯变形和嵌件位移。5便于修整浇口以保证塑件外观质量。6浇注系统应结合型腔布局同时考虑。7流动距离比和流动面积比的校核。8尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成型周期短，效率高。9大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，应予以充分考虑。431主流道设计4311主流道的作用主流道是连接注塑机料筒喷嘴和注塑模具的桥梁，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的关系。若主浇道太大，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汽泡或组织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也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，易造成塑料制品成型困难。4312主流道（浇口套）设计基本要点1浇口套的内孔呈圆锥形，锥度为26。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，表面粘度上升，造成注射困难。2浇口套进口的直径应比注塑机喷嘴直径大12MM。若等于或小于注塑机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注塑压力下降，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，一般为053MM。R4浇口套与注塑机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合。其关系如下4150RR1式中R浇口套球面半径R注塑机球面半径5浇口套长度应尽量短，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MM，保证料流顺利，易脱模。61RA807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。结合文献4查表82XSZY250型注射机喷嘴有关尺寸得浇口尺寸图41浇口套的结构和尺寸432冷料穴的设计冷料穴的作用贮存因两次注射间隔产生的冷料及熔体流动的前锋冷料，防止熔体冷料进入型腔。设计要求冷料穴底部成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模时将分流道凝料从分流道衬套中拉出并滞留在动模一侧的作用。冷料穴分为主流道冷料穴和分流道冷料穴。冷料穴的位置一般都设计在土流道或分流道的末端，亦即塑料最先到达的部位。其作用是防止在注射时将冷料注入型腔，而使制品产生缺陷。在开模时，冷料穴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大端直径。料的末端的动模板上开设一洞穴或在流道的末端开设洞穴,这个洞穴就是冷料穴。本模具在主流道设有冷料穴。具体见图42浇注系统截而图。图42浇注系统截面图433分流道设计分流道是主流道的连接部分，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，在保证充满型腔的前提下，要求分流道中残留的熔融塑料最少，以减少冷料的回收。因此分流道的面积不能太大也不能太小。分流道截面太小弊病较多，会降低单位时间可输送的熔融塑料量，使充模时间增长，塑料制品出现缺料、烧焦、产生波纹及凹陷等；分流道截面过大，易在模具型腔内积存气体，造成塑料制品上的缺陷，增强冷料回收量，延长了塑料制品的冷却时间，因而延长了成型周期，降低了生产效率。对于粘度大和透明度要求高的塑料应采用较大的分流道。在设计分流道时，为减少分流道中的压力损失，必须保证分流道的表面积与体积之比应最小，也就是说在分流道长度一定的情况下，要求分流道的表面积或侧面积与其截面积的比值为最小。常用的分流道截面有圆形、梯形、U形和六角形等，如下图43所示图43常用流道截面形状聚苯已烯塑料的分流道断面直径的推荐值为4895MM，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，正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成圆形流道。取断面直径为6MM。434浇口设计浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注塑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。浇口的类型很多，一般常见的有侧浇口、点浇口、潜伏式浇口、扇形浇口、薄膜浇口等多种，根据其特性不同使用在不同场合。根据模具浇注系统在塑料制品上开设的位置、形状不同，选择不同形式的浇口，结合本质品的特征，选择点浇口。浇口的设计需要遵循以下基本设计原则（1）浇口应开设在塑件制品断面较厚的部位，能使熔融的塑料从塑料制品厚断面流向薄断面，保证塑料充模完全。（2）浇口位置的选择，应使塑料充模时间最短，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体。（3）浇口不能使熔融塑料直接进入型腔，否则会产生漩流，在塑料制品上留下螺旋形痕迹，特别是点浇口、侧浇口等，更容易出现这种现象。（4）浇口位置的选择，应防止在塑料制品表面上产生拼缝线，特别是圆环或筒形塑料制品，应在浇口对面的熔料结合处加开冷料穴。（5）装有细长型芯的注塑模具所开设的浇口位置，应当离型芯较远，以防止熔融的料流的冲击而使型芯变形，错位和折短。（6）大型和扁平塑料制品成型时为了防止塑料制品翘曲、变形和缺料，可采用多点形浇口。（7）浇口位置应尽量开设在不影响塑料制品外观的部位，如开设在塑料制品边缘和底部等。（8）浇口尺寸的大小，应取决于塑料制品的尺寸、几何形状、结构和塑料的性能。（9）设计多型腔注射模具时，结合流道平衡并考虑浇口的平衡，应做到熔融塑料同时均匀充满型腔。对于同一种塑料制品的多型腔注射模具来说，可按浇口与主流道的距离，逐渐加大浇口的截面，减少较远浇口的阻力。采取保持各浇口大小相等、改变其长度或保持浇口宽度和长度一定、改变其深度两种方法，来使浇口平衡。对于不同塑料制品的多型腔注射模具来说，常把最大塑料制品的型腔布置在最靠近主流道的部位。（10）为了在开模时从浇口套内拉出主流道凝料使与注塑机喷嘴分离，一般在冷料穴的尽端设置拉料杆。对于薄壁制件,由于点浇口附近的剪切速率过高,会造成分子的高度定向,增加局部应力甚至开列为改善这一情况,在不影响使用的情况下,可以将浇口对面壁厚增加并曾圆弧过度,同时圆弧还有储存冷料的作用图44435剪切速率的校核生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R510510S1、浇口的剪切速率R104105S1时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示式中QV体积流量（CM3/S）；R3N_浇注系统断面当量半径（CM）。4351分流道剪切速率校核计算注射机的公称注射量，并查表45确定注射时间。V总08V公公称注射量V公/CM3注射时间T/S601012516250203502250025100032200040300046表41注射机公称注射量与注射时间的关系式中T为注射时间，T2S；分流道体积流量QCM3/S2967CM3/S1158242剪切速率RS14208102S133QR33329671033144234352主流道剪切速率校核主流道体积流量Q主CM3/S5884CM3/SV主V分NV塑T11211258242主流道剪切速率R主S1352103S133QR3335884103314263从以上的计算结果看，流道的切速率的值都落在合理的范围内。故合理。436排气系统设计排气系统的作用是在注射过程中，将型腔中的气体有序而顺利的排出，以免塑料件产生气泡，疏松等缺陷。如果排气不良有以下危害性1在塑件上形成气泡、银纹、云雾、接痕，使表面轮廓不清；2严重时在塑件表面产生焦痕；3降低冲模速度，影响成型剧期；4形成断续注射，降低生产效率。因此，及时有序的将气体排出是十分必要的。一般有以下几种排气方式1排气槽排气；2分型而排气；3拼镶件缝隙排气；4推杆问隙排气；5粉末烧结合金块排气；6排气井排气；7强制性排气。本塑件是小型塑件，结合塑件特点，可以采用分型面排气方式足以排气，因而不采用排气槽排气。44成型零件结构设计成型零部件的设计应在保证塑件质量要求的前提下，从便加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。其中最重要的是凹模和凸模尺寸的设计。成型零部件工作尺寸是指成型零部什上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸及高度尺寸，及孔中心距等。本设计中采用平均值法计算。具体的设计及计算如下。441凹模结构设计与计算凹模是成型塑件外表面的零部件，其结构类型有整体式和组合式。本塑料若采用整体式虽然结构简单、牢固、不容易变形，塑件无拼缝痕迹，但将造成加工困难，浪费材料，更换不便，增加成本等一系列问题。所以采用组合式。这样可以改善加工工艺性，减少热变形，节省优质钢材。将四壁加工，热处理、研磨抛光后压入模套。为使内壁接缝紧密，其连接处外侧留有04MM的间隙。配合H7/F7，具体见总装配图。凹模按其结构可分为六种，1整体式凹模；2整体嵌入式凹模；3局部镶嵌式凹模；4大面积镶嵌式凹模；5四壁拼合式凹模；6拼块式凹模。对于有侧凹的圆形塑件（如骨架类塑件和带有嵌件的塑件），为了塑件顺利地从凹模里取出来，凹模常用相同的两块或多块拼成，所以本设计采用组合式凹模。侧滑块结构如图45所示图45侧滑块结构图4411型腔径向尺寸计算在给定条件下制品平均收缩率，制件的名义尺寸及其允许公差，则CPSSL塑件平均径向尺寸为2SL型腔名义尺寸为，公差值为，则型腔的平均尺寸为。考虑到MZ2ZM收缩率和磨损量值，以型腔磨损量到最大磨损量的一半计，则有CPSSZMLL212对于中小型塑件，令，并将比其他各项小得多的略61C3ZCPS2去，则有（44CPSM1）标注上制造偏差后，得17043CPSML代入数据得1705228076ML170954412型腔深度尺寸计算在型腔深度计算过程中，规定制件高度名义尺寸为最大尺寸，公差以负SH偏差表示型腔深度名义尺寸为最小尺寸，公差以正偏差表示型腔的底面、MH型芯的端面都于分型面平行。在脱模过程中磨损很小，磨损量不予考虑，则有CCPSSZMH）（22令并略去得3ZCPS2（43CPSMH2）标注上制造偏差后，得ZCPSM032代入数据得206328094MH20794442型芯结构设计与尺寸计算型芯是成型塑件内表面的成型零件，通常分为整体式和组合式两种类型。整体式凸模将成型的凸模与动模板做成一体，不仅结构牢固，还可以省去动模垫板。但由于不便于加工，故适用于形状简单且凸模高度较小的单型腔模具。组合式凸模是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成。本设计采用组合式凹模。结构如图46所示26型芯结构图4421型芯径向尺寸计算经过和上面型腔径向尺寸计算的推导,可得4343CPSML标注上制造偏差后，得0ZCPS代入数据得01752432807ML01754422型芯高度尺寸计算经过和上面型腔高度尺寸计算类似的推导，可得（44）32SCPSMH标注上制造偏差后，得0ZCPS代入数据后得206328091MH02869145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/TL25551990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630MM630MM1250MM2000MM。451型腔侧壁以及底板厚度尺寸在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，共至开裂。与此同时，若刚度小足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其对重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能仅凭经验确定。具体计算如下；4511定模一侧尺寸计算从刚度的观点出发，型腔最小壁厚为SMM2536MM3PH4EP1333530421105002313式中P是型腔压力（MPA）；E是材料弹性模量（MPA）HW,W是影响变形的最大尺寸，而H30MMP是模具刚度计算许用变形量故定模单边厚度选15MM，型腔与模具周边的距离由模版的外形尺寸来确定，