塑料吊杆成型工艺研究与注塑模设计

毕业设计说明书题目塑料吊杆成型工艺研究与注塑模设计学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师2011年6月摘要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类。因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。该心型灯罩塑料模具设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。按注射模设计的一般步骤，先对塑件进行成型工艺性分析，然后拟订模具结构形式、选定注射机型号、设计浇注系统、设计成型零件结构、选用标准模架和标准件、设计合模导向及脱模推出机构、设计排气及温度调节系统。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解了注塑模具的结构及工作原理。塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明；最后介绍了当今世界上最为普及的三维CAD/CAM系统标准软件PRO/ENGNEER的PROGRAM模块，对导柱和导套进行了参数化设计。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过对PROGRAM的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。关键词塑料模具；镶件；分型面；参数化宝宝制作QQ894746285ABSTRACTPLASTICINDUSTRYISINTHEWORLDGROWSNOWONEOFQUICKESTINDUSTRYCLASSES,BUTCASTSTHEMOLDISDEVELOPMENTQUICKTYPE,THEREFORE,THERESEARCHCASTSTHEMOLDTOUNDERSTANDTHEPLASTICPRODUCTTHEPRODUCTIONPROCESSANDIMPROVESTHEPRODUCTQUALITYTOHAVETHEVERYBIGSIGNIFICANCETHISDESIGNINTRODUCEDTHEINJECTIONTAKESSHAPETHEBASICPRINCIPLE,SPECIALLYSINGLEISDIVIDEDTHEPROFILETOINJECTTHEMOLDTHESTRUCTUREANDTHEPRINCIPLEOFWORK,TOCASTTHEPRODUCTTOPROPOSETHEBASICPRINCIPLEOFDESIGNINTRODUCEDINDETAILTHECOLDFLOWCHANNELINJECTIONEVILSPIRITMOLDPOURSTHESYSTEM,THETEMPERATURECONTROLSYSTEMANDGOESAGAINSTTHESYSTEMTHEDESIGNPROCESS,ANDHASGIVENTHEEXPLANATIONTOTHEMOLDINTENSITYREQUESTTHEPRESENTPAPERACCORDINGTOINJECTSTHEGENERALSTEPWHICHTHEMOLDDESIGNS,FIRSTTOMODELSTOCARRYONTAKESSHAPETHETECHNOLOGICALANALYSIS,THENDRAFTSTHEMOLDSTRUCTURALSTYLE,THEDESIGNATIONINJECTIONMACHINEMODEL,THEDESIGNPOURSTHESYSTEM,THEDESIGNTAKESSHAPETHECOMPONENTSSTRUCTURE,SELECTSTHESTANDARDMOLDANDTHESTANDARDLETTER,THEDESIGNGATHERSTHEMOLDGUIDANCEANDTHEDRAWINGOFPATTERNSPROMOTESTHEORGANIZATION,THEDESIGNEXHAUSTANDTHETEMPERATURECONTROLSYSTEMTHROUGHTHISDESIGN,MAYTOCASTTHEMOLDTOHAVEAPRELIMINARYUNDERSTANDING,NOTESINTHEDESIGNCERTAINDETAILQUESTION,UNDERSTANDSTHEMOLDSTRUCTUREANDTHEPRINCIPLEOFWORKTHEREAREMANYRULESOFDESIGNINGMOLDSTHESERULESANDSTANDARDPRACTICESAREBASEDONLOGIC,PASTEXPERIENCE,ANDECONOMYPLASTICINDUSTRYISINTHEWORLDGROWSNOWONEOFQUICKESTINDUSTRYCLASSES,BUTCASTSTHEMOLDISDEVELOPMENTQUICKTYPE,THEREFORE,THERESEARCHCASTSTHEMOLDTOUNDERSTANDTHEPLASTICPRODUCTTHEPRODUCTIONPROCESSANDIMPROVESTHEPRODUCTQUALITYTOHAVETHEVERYBIGSIGNIFICANCETHISDESIGNINTRODUCEDTHEINJECTIONTAKESSHAPETHEBASICPRINCIPLE,SPECIALLYSINGLEISDIVIDEDTHEPROFILETOINJECTTHEMOLDTHESTRUCTUREANDTHEPRINCIPLEOFWORK,TOCASTTHEPRODUCTTOPROPOSETHEBASICPRINCIPLEOFDESIGNINTRODUCEDINDETAILTHECOLDFLOWCHANNELINJECTIONEVILSPIRITMOLDPOURSTHESYSTEM,THETEMPERATURECONTROLSYSTEMANDGOESAGAINSTTHESYSTEMTHEDESIGNPROCESS,ANDHASGIVENTHEEXPLANATIONTOTHEMOLDINTENSITYREQUESTFINALLYINTRODUCEDNOWINTHEWORLDTHEMOSTPOPULARTHREEDIMENSIONALCAD/CAMSYSTEMSTANDARDSOFTWAREPRO/ENGNEERSPROGRAMMODULE,ANDLEDTHEWRAPTOTHEGUIDEPILLARTOCARRYONTHEPARAMETRIZATIONDESIGNTHROUGHTHISDESIGN,MAYTOCASTTHEMOLDTOHAVEAPRELIMINARYUNDERSTANDING,NOTESINTHEDESIGNCERTAINDETAILQUESTION,UNDERSTANDSTHEMOLDSTRUCTUREANDTHEPRINCIPLEOFWORKTHROUGHTOTHEPROGRAMSTUDY,MAYESTABLISHTHESIMPLECOMPONENTSTHECOMPONENTSSTOREHOUSE,THUSEFFECTIVEENHANCEMENTWORKINGEFFICIENCYKEYWORDSTHEPLASTICMOLDINLAYSDIVIDESTHEPROFILE；MOLDTHEPARAMETRIZATION目录摘要IABSTRACT（英文摘要）5目录5第一章引言111课题的目的和意义112耐热高分子材料研究的进展212几种典型的芳杂环高分子413芳杂环高分子的水解研究状况1114本课题的研究对象、目标和方法1215本论文各部分的主要内容13第二章芳杂环高分子及其模型化合物的合成及水解1421试剂和仪器14211主要试剂14212仪器1522芳杂环高分子及其模型化合物的合成15221聚苯基不对称三嗪及其模型化合物15222聚苯基对称三嗪及其模型化合物17223聚吡咙及其模型化合物19224聚苯基喹噁啉及其模型化合物21225聚酰亚胺、聚苯并咪唑及其模型化合物2223模型化合物的水解实验22231实验方法22232在100C沸水中水解的实验结果22233在250C高温水中水解的实验结果2424芳杂环高分子的水解25241实验方法25242各高聚物的结构与水解时间的关系252421PBI的高温水解252422ASPPT的水解262423SPPT的水解272444PY的水解29243各高聚物的耐高温水解能力大小和水解动力学3025本章小结32第三章高分子及其模型化合物主要水解产物的分析3331分析方法和分析仪器3431聚苯基不对称三嗪及其模型化合物的水解产物分析34311模型化合物的水解产物34312聚苯基不对称三嗪的水解产物3632聚苯基对称三嗪及其模型化合物的高温水解产物37321模型化合物的水解产物37322聚苯基对称三嗪的水解产物4033聚苯并咪唑及其模型化合物的水解产物41331模型化合物在250C下的水解产物41332聚苯并咪唑在250C下的水解产物4134聚吡咙及其模型化合物的水解产物42341模型化合物在100C下的水解产物42342模型化合物在250C下的水解产物43343聚吡咙在250C下的水解产物4635聚酰亚胺及其模型化合物的水解产物4736聚苯基喹噁啉及其模型化合物的水解产物47361模型化合物在250C下的水解产物47362聚苯基喹噁啉在250C下的水解4837本章小结48结论49参考文献50致谢及声明51引言11课题的背景和意义111课题来源由于塑料具有质量轻、强度高、耐磨性能好等其它材料不可比拟的优点，所以塑料工业不断蓬勃发展壮大起来，塑料制品在各行各业、人民生产生活的方方面面也得到了极为广泛的应用。随着机械工业、电子工业、航空工业、仪器仪表工业和日用品工业的发展，塑件的需求量越来越大，质量要求也越来越高。塑件的生产离不开塑料模具，这就要求成型塑料模具的开发设计与制造水平也必须越来越高。因此，研究塑料成型工艺及塑料模具的设计具有非常重要的意义。本课题基于此实际情况而自选。塑料吊杆成型工艺研究与注塑模设计课题，可以使学生进一步认识工艺装备在塑件加工过程中的重要性，进一步激发学生热爱专业的信心和责任感。学生从分析任务开始，经过塑料成型工艺方案的拟定与比较、各种工艺参数的正确选择、注塑模的结构设计及材料的选择、动力设备的选用等设计内容受到较为全面系统的训练。通过该课题的设计，使同学们掌握一般机械的设计原理、方法和过程；达到巩固所学专业知识、扩展实际工作知识面、提高工艺装备结构的设计能力、提高解决实际问题的能力以及各种文献资料、信息的综合使用能力，为适应以后的设计工作鉴定良好的基础。要保证本课题的顺利完成，要求设计者对塑料成型工艺过程、方法、特点，各种加工方法的工艺性，塑模零件的结构、塑模零件材料的选择等进行相应的了解和研究。112塑料模具的发展概述80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13，1999年我国模具工业产值为245亿，至2005年我国模具总产值预计约为600亿元，其中塑料模约30左右。2006年我国模具行业产需两旺，持续高速运行，快速发展。预计模具年销售额可望达到720亿元左右，将含有18以上的增长率；模具出口有望突破10亿美元。增幅可望达到40以上。如果加上企业自产自用模具这一块，则2006年模具总产量已超出1000亿元，其中塑料模具为400多亿元。注塑模具比例逐步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高，注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量已超过50吨，最精密的注塑模具精度已达到2微米。近二十年来，模具CAD/CAM/CAE技术飞速发展，成为缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量、改造传统模具生产方式的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大。模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、65KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，如照明灯具及照明装饰品。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国PARAMETRICTECHNOLOGY公司的PRO/EMGINEER、美国CV公司的CADS5、英国DELTACAM公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的CIMATRON、美国ACTECH公司的CMOLD及澳大利亚MOLDFLOW公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，推动了我国模具行业中CAD/CAM的发展。塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，由于近年来进。以塑代金属使塑料模具在家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是照明灯具及灯具的装饰等的塑料模需求很大。虽然我国模具发展很迅速但也也与发达国家存在大的差距，其差距如下表11国内外模具加工精度对照表项目国外国内注塑模型腔精度0005001MM002005MM型腔表面粗糙度RA001005MRA020M非淬火钢模具寿命1060万次1030万次淬火钢模具寿命160300万次50100万次热流道模具使用率80以上总体不足10标准化程度7080小于30中型塑料模生产周期一个月左右24个月在模具行业中的占有量30402530我们今后在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件目前在照明及灯具装饰行业的高速发展，提高其实用性与装饰性。12瓶盖塑料成型模具设计的方案论证塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。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。美国爱达荷国家工程与环境试验中心采用快速凝固工艺即RSP技术实现了注塑模具的快速经济制造。该方法采用快速原型技术制作的样件作为母体样板，通过喷涂到母体样板的金属或合金熔滴的沉积制造模具。工艺过程为熔融的工具钢或其它合金被压入喷嘴，与高速流动的隋性气体相遇而形成直径约005MM的雾状熔滴，喷向并沉积到母体样板上，复制出母样的表面结构形状，借助脱模剂使沉积形成的钢制模具与母样分离，即可快速制出所需模具。最近，西安交通大学机械工程学院先进制造技术研究所成功采用“电弧喷涂和电刷镀一体化模具制造技术”进行轿车新车型开发中大型冲压模具快速制造，该技术集成了快速原型、电弧喷涂和电刷镀等技术，采用电弧喷涂工艺在模具母模表面快速沉积一层致密的低熔点金属薄壳，从而制作出模具的型腔；在填充适当的背衬材料并脱模后，利用电刷镀技术在模具工作表面刷镀强化涂层，进而完成模具的快速制造。利用该技术与设备，结合快速原型制造技术和高速数控加工技术，可以低成本高效率地进行大型、精密、复杂以及长寿命模具的快速制造。采用电弧喷涂和电刷镀一体化模具制造技术制造覆盖件模具，成本只有传统机械加工钢模具的1/10，制造周期为后者的1/41/5，经济效益十分可观，非常适合于新车型开发中的样车试制和小批量生产。该技术也可以用于注塑模具快速制造。热塑性塑料品种每繁多，即使同一品种也由于树脂分子及附加物配比不同而使其使用及工艺特性也有所不同。另外，为了改变原有品种的特性，常用共聚、交联等各种化学方法在原有的树脂结构中导入一定百分比量的其它单体或高分子等，以改变原有树脂的结构成为具有新的改进物性和加工性的改性产品。例如，ABS即为在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等第二和第三单体后成为改性共聚物，可看作称改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯优异综合性能，工艺特性。由于热塑性塑料品种多、性能复杂，即使同一类的塑料也有仅供注塑用和挤出用之分。我们今后在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件目前在照明及灯具装饰行业的高速发展，提高其实用性与装饰性。塑料制品以其耐腐蚀、质优价廉、密封性好等优点，被广泛应用与社会各个领域。塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。在电子、汽车、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟的。该塑件是一种实用用性很强的东西，在日常生活中得到广泛的应用，前景广阔。设计成型工艺及模具设计，很有研究开发的价值。第二章塑料吊杆的设计21塑件的原材料分析图21吊杆塑件图211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。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。从使用性能考虑耐磨性和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。耐磨性是决定模具寿命的重要因素。从ABS特性看，这两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。从工艺性能考虑要求热加工工艺好，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。另外从经济性考虑，要求材料来源广和价格低。查手册选择型芯和型腔的材料是CR12MOVABS的成型特性无定形塑料，收缩率小。吸水性较强，含水量0308，必须充分干燥，塑件要求表面光泽或电镀应时间干燥。流动性中等（比PS、PA、AS、PE差，但比硬PVC、PC好），溢边料004MM左右。动性与成型温度和压力有关，对压力更敏感。成型温度要求稍高，以改善熔体充模或有利于电镀性能。对于阻燃级、通用级、抗冲击级成型温度取低一些，以防止热分解，若分解应注意清理料筒。由于熔体的冷却固化速度快，模具设计要注意浇注系统对料流阻力小，使物料能在流道凝固前充满模腔。浇口处外观不良，应注意选择浇口位置、形式。顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色痕迹”（但在热水中加热可消失），脱模斜度应小于1以下如果采用剖光或研磨的模具，塑件具有高度光泽ABS的主要技术参数密度3/KGCM102116比体积31/VDMKG110111成型收缩率S（）0407熔点为（）130160，吸水性（）0204ABS的工艺参数注射成型机类型螺杆式螺杆转数（R/MIN）3060模具温度（）5070注射压力（MPA）7090注射时间（S）35保压压力（MPA）5070高压时间（S）1530冷却时间（S）2090总周期（S）4070料筒温度（）前200210中210230后180200212塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1）塑件的结构工艺分析塑件尺寸较大，外部结构形状较复杂，除了外形不规则外，塑件有侧凹及长22MM的长齿形段、螺纹段必须安排两侧向抽芯机构，其他结构特征符合塑件的设计要求。2）塑件尺寸精度的分析该塑件需要与其它零件配合，尺寸均有公差要求，一般可采用5级精度。从塑件的厚度上来看，壁厚最大处为2MM，最小处为1MM，壁厚差为1MM，较为均匀。3）表面质量的分析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，它包括缺料、溢料与飞边、凹陷与缩瘪、气孔和翘曲等。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。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下四个方面（1）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。（2）塑件的结构合理的加强筋，壁厚一致等都有利于提高塑件精度。（3）塑料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。单个型腔模塑的成型制品精度较高。（4）成型工艺如注射周期各阶段的温度、压力和时间都会影响塑件的收缩、趋向和残余。该零件的重要尺寸，如，309009MM的尺寸精度为3级，次重要尺寸375007MM的尺寸精度为4级，其它尺寸均无公差要求，一般可采用8级精度。由以上的分析可见，该零件的尺寸精度属中等偏上，对应模具相关零件尺寸的加工可保证。22选择注射机确定型腔数根据塑件的形状估算其体积和重量。塑件体积的计算可用形状分割法、规整化来估算。例如该吊杆零件大至将其分割为9部分（见图22塑件零件图），设其体积分别为1V9V。图22吊杆零件图则31172293366VMM322283528VMM31241254VVMM33740119140619VMM34740175555075VMM22223545758510215629VMM33452280411VVVMM3681244077760VMM237901845804VMM3848244043200VMM22392232817VMM塑件总体积3123456789422594VVVVVVVVVVCM塑件重量59410763558GVVRGG式中R为塑料容重（ABS的容重R107G/3CM）。根据塑件的计算重量和体积，选择设备型号规格，确定型腔数。当未限定设备时，需考虑以下因素注射机额定注射量BG，每次注射量不超过最大注射量的80，即08BJSGGNG式中N初步选定的型腔数量JG浇注系统重量（G）SG塑件重量（G）BG注射机的额定注射量（G）估算浇注系统体积JV563CM则浇注系统塑料重量561075992JJGVRG设N2，则得26355859922337590808SJBNGGGGG从计算结果，并根据塑料注射机技术规格（表693）选用V22483CMXSZY250注射机额定注射量3/CM250注射行程/MM160螺杆直径/MM50模具最大厚度/MM350注射压力/KPA109模具最小厚度/MM200锁模力/KN1800喷嘴圆弧半径/MMSR18动定模固定板尺寸/MMMM598X520合模方式增压式拉杆内空间/MM448370喷嘴孔直径/MM125B根据塑件精度，采用多型腔数即N2。C生产批量试制或小批量生产宜取单腔，大批大量生产宜取多腔，该塑件为大批量生产，故宜取多型腔。当限定在某一设备上成型时，则可根据塑件的体积或重量来确定型腔数。首先明确在250G注射机上成形。则利用式（61），计算型腔数。得080825059922263558BJSGGNG（G）则取一模两腔。23校核注射机有关工艺参数1注射量的校核由前面计算得塑件重量为636G，浇注系统重量为60G，则每次注射所需注射量为（按一模两腔）2636601872GG注射机的最大注射量25008200GG1872G能满足要求2锁模力与注塑压力锁模力可按式（62）校核MSJFPNAA式中MP注射压力由表610知MP60100MPA；由于多型腔模、取MP100MPA；SA塑件在分型面上的投影面积（2CM）；JA浇注系统在分型面上的投影面积（2CM）；F注射机额定锁模力，按表693XSZY250型注射机额定锁模力为1800KN。投影面积计算2212324152217304948SASSSCMCM222112181454JACMCM带入式（62）100244948459598MSJPNAAKNKN由于F1800KN故满足MSJFPNAA同时XSZY250的额定注射压力为130MPA故也能满足ABS塑料成形的注射压力要求。3模具厚度H与注射机闭合高度校核按式（614）MINMAXHHH式中MINH注射机允许最小厚度（200MM）；MAXH注射机允许最大厚度（350MM）；预选模架闭合高度H280MM因为350280200，所以能满足要求。4注射机开模行程注射机开模行程应大于模具开模时取出塑件所需的开模距，即满足下式12510KSHH式中KS注射机行程（KS500MM）；1H脱模距离；1H30MM2H塑件高度浇注系统高度（2H257398MM）。则1210HH309810138500所以满足要求。图23吊杆注射模（3）确定成型方案。即确定模具整体结构形式，其内容包括确定成形位置；确定分型面；侧孔或侧凹的成形方法；脱模方式；浇注系统形式；进浇点位置；排气方式；成形温度或模具温度调节以及确定成形零部件的结构形式等。确定成形位置由于塑件两外侧有侧凹且对称，需将侧抽芯安排在垂直分型面上，故塑件成形位置选择如图23所示确定分型面考虑塑件外观质量，同时为使侧型芯处于动模部分，将分型面设在塑件的AA面，见图22。侧凹的成形方法该塑件的侧凹的深度不大，采用斜导柱抽芯机构，同时将一侧两侧型芯固定在同一滑块上，用一根斜导柱抽芯，使模具结构简单。脱模方式从塑件结构形状分析，宜采用推杆脱模结构，用5根推杆分别推在塑件的不同位置，推杆固定在模具的推杆固定板与推板之间。浇注系统形式采用普通浇注系统，由于是多型腔模，必须设置分浇道。如图24所示。24塑件分型面图24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开始到分流道为止的塑料熔体的流动通。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，同时也可改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关，如图24所示主要参数锥角3；流道的表面粗糙度RA063UM；小端直径DD051MM；半径R2R112MM；材料T8A；热处理淬火硬度5357HRC。主浇道的截面为圆形，整体为圆锥体，流道的表面粗糙度为RA08UM现取063采用直接浇口。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。根据设计手册查得XSZY250型注射机喷嘴有关尺寸如下喷嘴前端孔径D065MM喷嘴前端球面半径R018MM为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射喷嘴直径D。DD051MM65057MM主流道球面半径为RS0R（12）MM182MM20MM主流道的半锥角通常为26过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用2，经换算得主流道大端直径D1125MM,。25浇口套的设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，所以常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，常采用T8A，热处理50HRC55HRC如图25设计浇口套主流道浇口套的固定如图26浇口套采用定位圈固定的形式浇口的设计根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用直接浇口较为合适。冷料穴冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，其作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔，既影响熔料充填的速度，又影响成型塑件的质量。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27图27冷料穴的尺寸26排气、冷却系统的设计与计算1、排气系统的设计因为分型面较大，气体可以从分型面的空隙中排出，故不需要单独设计排气系统。2冷却与加热系统考虑由于ABS塑料成形时要求模温在（4060）0C，设置水管冷却，水管布置方式如图25所示。25塑件冷却水管布置图3、冷却系统的设计与计算冷却系统设计的有关公式1112/QVWQC式中QV冷却水的体积流量M3/MINW单位时间内注入模具中的塑料重量KG/MIN1Q单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量KJ/KG冷却水的密度KG/M30981031C冷却水的比热容KJ/KG41871冷却水的出口温度252冷却水的入口温度201Q可表示为1234QCU式中2C塑料的比热容KJ/KG14653塑料熔体的初始温度2004塑料制品在推出时的温度60U结晶型塑料的熔化质量焓KJ/KG12341465200602051/CUKJKG将以上各数代入式得333300132051/0981041872520/MIN02610/MINQVMM上述计算的设定条件是模具的平均工作温度为40，用常温20的水作为模具的冷却介质，其出口温度为25，产量为0013KG/MIN。由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式即可。但为满足模具在不同温度条件下的使用，可在适当的位置布置直径D为15MM的管道来调节温度。确定成形零部件的结构形式由于塑件局部结构较特殊，故对主要成形零部件采用镶拼结构，便于加工。27成型零件的设计计算凹模的结构采用整体嵌入式，这样有利于节省贵重金属材料。凸模整体式结构。（如图所示）图26凸模27凹模本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出ABS的成型收缩率为0004，模具的制造公差取Z3/4。27模具成型零件工作尺寸的计算1、型腔型芯尺寸的计算查表知，ABS的成型收缩率MAX08S,MIN03S，现将ABS的收缩率取平均值即MAXMIN/2055SSS（1）塑件尺寸003840MM（按平均收缩率S06计算）按平均收缩率计算001075ZZMSLSL02503804040060750380095060515按公差带计算00950MAX01ZMSLSL009501840038009506802校核MIN2707540SSLZCSL,合格。（2）塑件尺寸013255MM按平均收缩率计算001075ZZMSLSL097501625507513097504077按公差带计算09750MAX01ZMSLSL097501825513097504577校核MIN180775255SSLZCSL,合格。（3）塑件尺寸002222MM按平均收缩率计算001075ZZMSLSL0055016220750220055035035按公差带计算00550MAX01ZMSLSL005501822022000503938校核MIN184522SSLZCSL,合格。2、型腔深度和型芯高度尺寸的计算（4）塑件尺寸003838MM按平均收缩率计算0011/3ZZMSHSH16381/30380Z009506067按公差带计算00950MIN011/3ZMSHSH13381/3038000950095049275校核MAX4927538080381925538MSHHSMM,合格。（5）塑件尺寸06081按平均收缩率计算0011/3MZSZHSH16811/3060Z00612978按公差带计算00MIN0611/3MZSHSH13811/30600600610548校核MAX10548810806400881MSHHSMM,合格。根据计算，型腔侧壁厚度应大于962MM，而型腔的直径为3525MM。根据浇注系统的条件及制件的大小，初选标准模架，依据塑料注射模中小型模架及技术条件GB/T1255690，根据模板的参数确定导柱、导套、垫块等的有关尺寸。标准模架A4160250MM综上所述选模架为315X345MM28合模导向机构的设计1导柱设计导柱表面应具有较好的耐磨性，而芯部坚韧，不易折断。因此多采用低碳钢经渗碳淬火处理。导柱固定部分表面粗糙度一般为08UM，配合部分一般为0804UM。根据注射模体形状和尺寸，导柱设置为四个，合理均布在模具分型面得四周，导柱中心到模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度。选择导柱直径为32MM，如图28所示。图28导柱零件图2导套设计根据导柱形状大小，选择带头导套形式。为使导柱顺利进入导套，在导套前端应倒圆角，导向孔做成通孔，否则会由于孔中的气体无法溢出而产生反压，造成导柱导入的困难。导套一般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，防止导柱导套拉毛。导套固定部分表面粗糙度一般为08UM。29导套零件图29支撑零部件的设计1导向机构导向机构的作用定位，导向，承受一定的侧向压力。此结构采用导柱导向，导柱直径32。导柱与导套的配合方式为H7/F7。2、固定板固定板在模具中，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。根据模架尺寸315400，选择动模板的尺寸为31534535。3、垫块垫块的作用主要是在动模支撑板与动模座板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高度的作用。根据脱模尺寸选用5334586。4、支撑板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，并承受固定部件传递压力，因此它要具有较高的平行度、刚度和强度，设计尺寸如下31534543。210脱模机构的设计与计算1、脱模力的计算此模具采用推件板脱模，因该制件的，属厚壁制品，厚壁制品脱模力受到材料向壁厚中性层冷却收缩的影响，可用弹性力学的有关厚壁圆筒的理论进行分析计算，公式如下2222125/22CCFJCKKKKQKFAETTADTDDTD式中，对于圆筒制品中K脱模斜度系数KFCCOSSIN/FC1FCSINCOS092CF脱模系数，即在脱模温度下制品与型芯表面之间的静摩擦系数，高分子熔体经高压在钢表面固化中粘附的影响。050塑料的线膨胀系数（1/）6105塑料的泊松比040E在脱模温度下塑料的抗拉弹性模量（MPA）316103FT软化温度100JT脱模顶出时制品的温度（）60AC制品包紧在型芯上的有效面积（MM2）142255T制品的厚度（MM）338将以上各数据代入公式得QC137245N2、推杆直径的计算推杆推顶推件板时应有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定、一端铰支的压杆稳定性模型，根据压杆稳定公式推导推杆直径计算式为21/4/EDKLQNE推杆直径确定后，还应用下式进行强度校核24/CESQND式中D推杆直径MMK安全系数，通常取K1522L推杆的长度MM270EQ脱模力N137245E推杆材料的弹性模量MPA21105N推杆根数1C推杆所受的压应力MPAS推杆材料的屈服点MPA360将以上各数据代入式得D5754MM圆整取60MM将以上各数据代入式进行校核24/1747360CESQNDMPAMPA所以此推杆符合要求。211侧向分型与抽芯机构的设计1选择抽芯机构类型该塑件注射成形带有侧凹或侧孔的塑料制品，模具必须带有侧向分型或侧向抽芯机构。选用斜导柱抽芯机构，开模时，动、定模分型，滑块在斜导柱的作用下进行抽芯；抽芯完毕，由推管推出塑件。斜导柱与滑块孔的配合应有051MM的间隙，以保证开模瞬间使塑件松动，并使锁紧楔先脱离滑块，避免干涉抽芯动作，斜导柱与滑块的组合形式见图210210斜导柱抽芯机构第三章蘑菇形瓶盖的设计31明确塑件设计要求如图31为蘑菇形瓶盖塑件二维工程图，该产品为某润肤霜瓶盖，对外观质量要求较高。图31蘑菇形瓶盖二维工程图明确塑件批量该产品要求大批量生产，故设计的模具要求有较高的注塑效率。模具采用一模四腔结构，浇口形式采用点浇口，同时采用双分型面进行分型。螺纹型芯采用旋转脱螺纹结构，并在分型前卸掉螺纹。计算塑件的质量和锁模力该产品材料为聚乙烯，代号PE，无毒、无味，呈微黄色，其流动性受温度影响不大。其收缩率为2030，密度为09453/CMG。利用UG求出塑件体积311621CMV21得塑件质量GVM20162194501122浇注系统凝料质量可按31260NMM23计算，即GM48204602模具所需塑料熔体注射量GMNMM128482042124塑件和流道凝料在分型面上的投影面积21ANAA25式中A为单个塑件在分型面上的投影面积，为21543017MMAA为流道凝料在分型面上的投影面积，可按12350NAA26计算，则21716162945430174351351MMNAA模具所需的锁模力NAPFM94073672571616294型（27）32注塑机的选择根据塑件吊杆的体积和质量选定注塑机型号为HTF120W2。其主要参数见表31。表31HTF120W2主要参数14参数名称参数值额定注射量/CM3214注射压力/MPA192注射方式柱塞式锁模力/KN1200模板行程/MM360最大开距/MM450最小模厚/MM150拉杆空间/MMMM410410定位孔直径/MM125喷嘴球半径/MMSR10喷嘴孔径/MM3顶出行程/MM100油压顶出力/KN3333注塑机工艺参数的校核注射模需安装在注射机上才能进行工作，两者应该相互匹配，所以注射模设计之前要进行注射机基本参数的校核。只有这样，才能处理好注射模与注射机之间的关系，使设计出来的注射模能在注射机上安装和使用。331注射量校核根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的80，换句话说，一个注射周期内所需注射的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80左右。HTF120W2型注射机的理论注射量为2143CM。校核3321217121480451352CMCMVVV31合格332锁模力校核锁模力是指注射机的锁模机构度模具所施加的最大加紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的胀型力，即MFKF032式中0K锁模力安全系数，一般取21110K。则KNFKFM84144883679407210合格333最大注射压力校核该项工作是校核所选注射机的额定压力EP能否满足塑件成型时所需要的注射压力0P，塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素所决定，在生产实践中其值一般为MPAMPA15070。设计中要求0/PKPE33式中/K注射压力安全系数，一般取41251/K。则MPAPKPE140100410/合格39冷却装置的设计塑料注射模温度调节能力的好坏，直接影响到塑件的质量，而且也决定着生产效率的高低，塑件在型腔内的冷却力求做到均匀、快速，以减小塑件的内应力，使塑件的生产做到优质高效率。为了缩短成型周期，需要对模具进行冷却，常用水对模具进行冷却。即在注塑完成后通循