化妆品喷头塑料注塑模具设计【一模十六腔】【侧抽芯】【说明书+CAD】
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一模十六腔
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十六
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毕业设计说明书题目名称： 化妆品喷头塑料模具设计 院系名称： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2011年05月 论文编号：化妆品喷头塑料模具设计The design of cosmetics shower nozzle plastic mold院系名称： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2011年 05月摘要 本课题主要是针对喷头的模具设计,通过对所设计的塑件进行工艺的分析和方案比较,最终设计出一副注塑模具。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的型腔数、浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。针对喷头的具体结构分析比较，该模具是点浇口的单分型面注射模具，由于喷头体积较小，所以应采取一模多腔结构，以实现高效率生产，本注塑模对型腔采用双排平衡式排列，以便采用平衡式浇注系统，其优点在于简化机构，使模具外形对称，从而可以得到尺寸正确，外表美观，物理性能良好的塑件制品。由于塑件具有侧向喷嘴，所以必须设置斜导柱，采用侧向抽芯的结构形式。关键词 塑料模具，化妆品喷头，侧向抽芯Abstract This topic mainly aimed at the mold design of shower nozzle. Through the analysis and comparison of the plastic product which comes from your design , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks,the Type cavity number. the pours system, the injection molding system and the related parameter examination have detailed design . Concrete structure specifically for the shower nozzle, be a moulds turn to be that mark of type injects a mould face to face count the running gate Shan, since shower nozzle volume is less therefore should adopt one multiple-cavity model structure, to realize high efficiency giving birth to a child, produce plastic articles by injection moulding the model adopt pair of rows to balance style arranging to type cavity , that whose merit is lain in makes mould external form symmetrical to adopt balance style to pour system, can get correct, have a fine exterior, Physical fine dimension function .Since moulding have a spray nozzle , therefore must interpose tilted guide pin, strengthen the structure form adopt side direction to take a core out. Key words： Plastic mold，Cosmetics shower nozzle，Side direction to take a core out目 录1 引言12 产品技术要求和工艺分析2 2.1 产品技术要求22.1.1 产品设计图22.1.2 产品技术要求2 2.2 塑件的工艺分析3 2.2.1 塑件结构工艺性32.2.2 塑件工艺性分析3 2.3 塑件材质工艺性3 2.4 成型工艺性32.4.1 ABS塑料主要的性能指标32.4.2 塑件的体积重量42.4.3 ABS的注射成型工艺参数53 拟定成型方案6 3.1 分型面位置的确定6 3.2 成型方案的列出73.2.1 分型面的选择73.2.2 型腔数的确定83.2.3 确定型腔的排列93.2.4 浇注系统的设计9 主流道的设计 冷料井的设计 分流道的设计 浇口的设计133.2.5 排气、温度调节系统的设计与计算14 排气系统的设计与计算14 冷却系统的设计与计算14 模具加热系统的设计153.3 模架的选定154 模具工作零件的设计与计算174.1 凹模的结构17 4.2 凹模厚度的计算185 脱模结构的设计与计算19 5.1 脱模力的计算19 5.2 推杆直径的计算19 5.3 侧抽芯与侧向分型机构205.3.1 斜导柱直径的确定215.3.2 斜导柱长度计算和最小开模行程计算226 注射机与模具各参数的校核24 6.1 工艺参数的校核246.1.1 注射量的校核24 6.1.2 锁模力的校核246.1.3 最大注射压和的校核24 6.2 安装参数校核257 模具的装配26 7.1 模具装配顺序26 7.2 开模过程分析278 总结28致谢29参考文献30中原工学院2011届毕业设计说明书 1 引言 随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，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、成本低廉模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模，以实现高效率生产。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。 本次毕业设计的主要任务是化妆品喷头模具设计。也就是设计一副注塑模具来生产化喷头塑件产品。针对化妆品的具体结构，通过此次设计，使我对点浇口单分型面侧向抽芯模具的设计有了较深的认识。同时在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、型腔布局，浇注系统、侧向抽芯机构、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识。通过毕业设计能够对以上各方面的要求灵活运用，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。2 产品技术要求和工艺分析2.1产品技术要求2.1.1产品设计图 产品设计图见图2-1、图2-2和图2-3。 图 2-1 产品3D图俯视图 图 2-2 产品3D图仰视图 图 2-3 产品2D图2.1.2 产品技术要求 塑料零件的材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS，其表面要求无凹痕。 此塑件上有多个尺寸有精度要求：零件上有多个尺寸有精度要求，该零件的重要尺寸40.09mm的尺寸精度为3级 ,次重要尺寸12 0.07mm,9.10.07mm的尺寸精度为4级, 15 0.52mm为MT7级塑料精度，属于中等精度等级，在模具设计和制造过程中要严格保证这些尺寸的精度要求。 其余尺寸均无精度要求为自由尺寸，可按MT8级精度查取公差值。2.2 塑件的工艺分析2.2.1 塑件结构工艺性 喷头尺寸见图三整体尺寸18mm15.3mm外部由圆柱形体并到角形成，内部由一圆柱形腔但有三个宽度为1mm高5mm宽的长方形加强筋，化妆品喷头属于内部配件，表面精度要求较高，尺寸精度要求也较高。2.2.2 塑件工艺性分析 (1) 该塑件尺寸较小且要求塑件表面精度等级较高，无凹痕。采用点浇口流道的单分型面型腔注射模可以保证其表面精度。 (2) 该塑件为中小批量生产 ，且塑件的形状较复杂。为了加工和热处理，降低成本，该塑件采用一模多腔的结构，并且采用平衡式排列，以便于采用平衡式浇注系统，从而得到尺寸正确，外表美观，物理性能良好的塑件制品。从而也可以提高生产效率。2.3 塑件材质工艺性 此化妆品喷头是采用 ABS注塑成的。查相关手册可知。 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能、冲击强度高、尺寸稳定、易成型、耐腐蚀、耐热、耐寒等良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好。2.4成型工艺性2.4.1 ABS塑料主要的性能指标：密度 (Kg.dm-3) 1.131.14收缩率 % 0.30.8熔 点 130160热变形温度 45N/cm 6598弯曲强度 Mpa 80拉伸强度 MPa 3549拉伸弹性模量 GPa 1.8弯曲弹性模量 Gpa 1.4压缩强度 Mpa 1839缺口冲击强度 kJ/ 1120硬 度 HR R6286体积电阻系数 cm 1013 击穿电压 Kv.mm-1 15介电常数 60Hz3.7比热容 J/kg.k 1470摩擦系数 塑件的体积重量 计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。 计算得塑件的体积：使用PRO/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形塑件的体积。V1460mm3计算塑件的质量：公式为WV （2-1） 根据实用模具技术手册P235表12-3查得丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS的密度为1.13-1.14kg/dm3，此处取1.135 kg/dm3故塑件的重量为：WV14601.13510-31.657g根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为SZ60/40型注塑成型机，经查实用注塑模设计手册P7表2-1，该注塑机的各参数如表2-1所示： 表2-1 SZ60/40型注塑成型机个参数理论注射量/cm360移模行程/mm180螺杆直径/mm30最大模具厚度/mm280注射压力/Mp150最小模具厚度/mm160锁模力/KN400喷嘴球半径/mm15拉杆内间距/mm295185喷嘴口孔径/mm ABS的注射成型工艺参数: 注塑机类型：螺杆式 喷嘴形式： 通用式 料筒一区 150170 料筒二区 180190 料筒三区 200210 喷嘴温度 180190 模具温度 5070 注塑压 60100 Mpa保压 4060 Mpa注塑时间 25 s保压时间 510 s冷却时间 515 s周期 1530 s后处理 红外线烘箱 温度（70） 时间（0.31）3 拟定成型方案3.1 分型面位置的确定 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：a)保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。 b)使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响： 1)目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。 2)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。 3)型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大，如图2。若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。c)使塑件外形美观，容易清理 尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上，如图3的分型面a位置，塑件割除毛边后，在塑件光滑表面留下痕迹；图3的分型面b处于截面变化的位置上，虽然割除毛边后仍有痕迹，但看起来不明显，故应选择后者.d)尽量避免侧向抽芯 塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显着增加，故在万不得己的情况下才能使用.e)使分型面容易加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。g)使侧向抽芯尽量短 抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。h)有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭 综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其它措施弥补，以选择接近理想的分型面。3.2 成型方案的列出3.2.1 分型面的选择方案一（1）分 型 面：A-A为分型面；动模型芯和侧向型芯形成内部形状，定模型心和动模型芯形成外部形状；分型面位置见图3-1；（2）浇注系统：从侧面进浇；（3）排 气：分型面排气；（4）模温调节：冷却管道；（5）抽芯机构：由动模型芯和侧向型芯组成型芯，型芯自动脱出，活动镶件由人工取出方案二（1）分 型 面：如图3-2，A-A为分型面；（2）浇注系统：从中心浇注； （3）排 气：分型面排气；（4）模温调节：冷却管道；（5）抽芯机构：侧向抽芯机构图3-1 方案一 图3-2 方案二对比两个成型方案，最终选定方案一。这是因为：对于有同轴要求的塑件，选择分型面时，应把有同轴度要求的部位放在模具同侧。塑件有多组抽芯时，应把抽芯距较短的一端作为抽芯。因为侧向合模的锁紧力较小，所以应把投影面积较小的一边作为侧抽芯把投影面积较大的一边方在动、定模合模的主分型面上。而这些特点都是方案一能够满足，而方案二不能满足的。方案二因为化妆品喷头属于薄壁零件，从中心直接进浇容易保证盒盖表面光滑，但由于注射压力直接作用在塑件上，容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘起变形，且会在人手所按压的部位留下熔解痕，在使用时会有一种不舒服的感觉。另外，因为喷头为圆柱薄壁形结构，从外侧中心直接进浇容易保证盒盖表面光滑，但由于注射压力直接作用在塑件上，容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘起变形，而且方案二的定出机构不好设置。方案一可以用圆柱形推杆自动推出塑件，再由人工取出塑件和凝料，使塑件顺利脱模。综上所述，最终确定的成型方案为方案一。3.2.2 型腔数的确定型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下：n2=(G-C)/V （3-1）式中：G注射机的公称注射量/cm3 V单个制品的体积/cm3C浇道和浇口的总体积/cm3生产中每次实际注射量应不大于公称注射量G的0.8倍，现取0.6G进行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（0.21）倍，现取C0.6V进行计算。n2=0.7G/1.7V=0.412G/V=(0.41260)/1460=16.92由以上的计算可知，可采用一模十六腔的模具结构。3.2.3 确定型腔的排列 型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具承受片载而产生溢料现象；型腔排列宜紧凑，以节约材料，减轻模具的重量；圆形排列平衡好，加工困难，直线型排列加工容易，但平衡性差，H形排列平衡性好，而且加工性尚可，实用广泛。本塑件在注射时采用一模十六件，即模具需要十六个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采用图6所示的型腔排列方式。 图3-3 型腔排列3.2.4 浇注系统的设计主流道的设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。主流道的设计要点如下：（1）为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，因ABS的流动性为中性，故其锥度取2度，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为R0.8um。（2）主流道大端呈圆角，其半径取r=13mm,以减少流速转向过渡的阻力，r=1.5mm.（3）在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。（4）为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为r2=r1+(12),其小端直径D=d+(0.51),凹坑深度常取35mm。（5）由于主流道要与高温高压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衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度H=510mm。同时因该化妆品喷头采用ABS，需加热，所以在主流道处采用电加热以提高料温。根据以上设计要点经查实用注塑模设计手册P7表2-1得SZ60/40型注射机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前端孔径：d0=3.5mm 喷嘴前端球面半径：R015mm为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径D1应稍大于注射喷嘴直径d。D1d+(0.51)mm=3.5+14.5mm经查实用模具技术手册P303表15-9主流道部分尺寸，可得主流道大端直径： D2=d+2Ltg/2 （3-2） 主流道的半锥角通常为12过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入气，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，此处的角选用2，为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径1.5m圆弧过渡。主流道的长度L一般控60mm之内，可取L55mm。经换算得主道大端直径D28.5mm。所设计尺寸如图7所示：图3-4 浇口套 冷料井的设计冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。利用Z形的拉料杆配合冷料井。其结构如下图8所示 图3-5 冷料井与Z形拉料杆的配合 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。分流道设计要点：（1）在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。（2）分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来说在分流道上不须开设冷料井。（3）分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。（4）分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。1）分流道的长度分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。2）分流道的断面：经查实用注塑模设计手册P98，分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。对于壁厚小于3mm，质量200g以下的制品，可用以下经验公式确定分流道的直径： （3-3）式中 W 制品质量 （g） L 分流道的长度 （mm） D 分流道的直径 （mm） 根据图6所示型腔的布局分流道的长度L = 128mm,根据以上所计算得到的塑件质量W = 1.657g*16 = 26.512g。带入上公式得制品质量W = 4.6mm。经查实用注塑模设计手册P98表4-2部分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围，ABS的推荐断面直径为4.59.5mm。分流道要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，同时因考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便，熔融料的热量损失小，流动阻力小，比表面和小等问题，但同时考虑到加工的方便性，可采用半圆形的流道。综上所述分流道的直径经修正后可采用5mm。3）分流道的布局在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种，根据本模具的要求我们选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造成份流道过长。分流道的布局如下图9所示。图3-6 分流道的布局 浇口的设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。（2）易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.030.09，浇口的长度约为0.5mm2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口位置的选择：（1）浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。（2浇口设置应有利于排气和补塑。（3浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。（4）浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的流程短，熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。（5）浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。 根据上述原则结合本模具的特点选择点浇口，其优点为： 点浇口尺寸浇口 ，熔体通过点浇口时的流速增大，提高了冲模速度，因而可获得外表清晰、有光泽的制品。 熔体流过点浇口时，摩擦阻力使熔体温度略有升高，黏度下降，改善了流动性，对薄壁或带有精密花纹的制品成型有利。三冷凝快，缩短了成型周期。 可自动拉断凝料，残留痕迹小，减少了休整工序，提高了上产率。3.2.5 排气、温度调节系统的设计与计算 排气系统的设计与计算 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。 冷却系统的设计与计算 冷却系统设计的有关公式：qV=WQ1/c1(1-2) （3-4） 式中：qV冷却水的体积流量(m3/min)W单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min)Q1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/m3) c1冷却水的比热容kJ/(kg.)1冷却水的出口温度() 2冷却水的入口温度() Q1可表示为：Q1=c2(3-4) 式中：c2塑料的比热容kJ/(kg.) Q3塑料熔体的初始温度() 4塑料制品在推出时的温度() Q1= c2(3-4) = 1.470(200-60)=205.8kJ/kg 将以上各数代入公式（3-4）得： qV=(0.013205.8)/0.981034.187(25-20)m3/min =0.1310-3m3/min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0.013kg/min。 由体积流量查塑料成型模具设计与制造P103表8-3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6mm的管道 图3-7 直流式冷却回路来调节温度，如图10所示冷却回路。另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循：浇口处加强冷却；冷却水孔到型腔表面的距离相等；冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大；冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在塑机的背面。 冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。而且在冷却系统内，各相接处应保持密封，防止冷却水外 模具加热系统的设计 因在ABS要求的熔融温度为200。而且流动性能为中性，同时在注射时模具温度要求为5070，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空气，热油及电加热等。由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大，所以在该模具应用电加热。3.3 模架的选定根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。经查实用模具技术手册P434表20-2注射模中小型模架标准的尺寸组合选用：A2-250355-64-Z1如图11所示 图3-8 A2型模架定模板厚度： A=25mm 动模板厚度: B=40mm垫快厚度: C=80mm 定模板座厚度: D=25mm动模板座厚度：E=25mm根据自己所设计的塑件及浇注系统，计算得其投影面积约为75mm，经查塑料模设计手册P214表5-50，支撑板的厚度： F=25mm模具厚度 H=A+B+C+D+E+F=(25+25+25+25+40+80)mm=220mm模具外形尺寸 250mm355mm220mm4 模具工作零件的设计与计算 型腔是模具上直接成型塑料制件的部位。直接构成模具型腔的所有零件的所有零件都称为成型零件，通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶件等。所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部位的尺寸。工作尺寸的计算受塑件尺寸精度的制约，影响塑件尺寸精度的因素甚多，且十分复杂，一次塑件尺寸难以达到高精度。4.1 凹模的结构 对塑料制品成型时，凹模的作用是形成制品的外表面。根据不同的结构形式，凹模大体上可分为整体式结构、整体嵌入式结构、局部镶嵌式结构、底面镶嵌式结构和侧壁拼合式结构五种类型。根据自己所设计的塑件以及分型面的选择，采用整体式凹模比较合理。定模采用整体式凹模是由整块材料制成，这类模具的优点是结构牢固，成型的制品表面无接缝痕迹，对于中小型模具比较适用。动模采用整体嵌入式凹模，在整体嵌入式模具中，把凹模单独加工成镶快，外形采用矩形，从镶块下部嵌入动模板中，再加以用螺钉定位。镶块如图4-1所示。图4-1 镶块剖面图 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，已给出这ABS的成型收缩率为0.005，模具的制造公差取z=/3。经查实用模具技术手册P320表15-25如下表所示：表4-1 型腔型芯工作尺寸的计算类别塑件尺寸计算公式模具尺寸型腔计算型腔板15.100-0.016Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4)0+z15.062500.00615.00-0.018Hm=(Hs+Hs.Scp%-1/2)0+z15.06600.006型芯计算主型芯12.000.018Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4)0-z12.07350-0.00613.500-0.018Hm=(Hs+Hs.Scp%+1/2)0-z13.6580-0.0064.2 凹模壁厚的计算在注射成型过程中，模具的型腔将受道高压的作用，应此模具应该具有足够的强度和刚度。强度不足将导致塑性变形，甚至开裂。刚度不足导致弹性变形，导致型腔向外膨胀，产生溢料间隙。经查塑料模设计手册P212式5-20。 长方形整体式型腔的侧壁厚度计算公式：SPaL4/32Eb()1/3 （4-1） 式中：S侧壁厚度(mm)P型腔压力(Mpa) L型腔长边的边长(mm) a型腔压力部分的高度(mm) E模具材料的弹性模量(MPa) 刚度条件，即允许变形量(mm) b型腔高度（mm） 将以上各数代入公式（4-1）得： S(401.82004)/(3215.32.11050.05)1/3 =28.19mm5 脱模机构的设计与计算5.1 脱模力的计算 此模具采用推杆脱模，因该制件的，属厚壁制品，所谓壁厚制品就是指塑件壁厚与其内孔直径之比大于0.05.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，经查实用注塑模设计手册P124式4-15如下： （5-1）式中，对于圆筒制品中： 塑料成型平均收缩率（） L 塑件包容型芯的长度（mm） 脱模斜度（ ） 塑料与钢材之间的摩擦因数 r 型芯大小端的平均直径（mm） 塑料的泊松比 E在脱模温度下塑料的抗拉弹性模量（MPa） B 塑件再与开模方向垂直的平面上的投影面积(cm) t制品的平均厚度（mm） K1由f和决定的无因次数，可由下式计算 K1=1+sincos （5-2） K2由（=r/t）和决定的无因次数，可由下式计算 K2=2/(cos+2cos) （5-3）将以上各数据代入公式（5-1）得： Qc=145N 因本模具设计的是一模十六腔结构，所以每一个型腔所需脱模力为145N。5.2 顶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，根据实用模具技术手册P335表15-39，压杆稳定公式推导推杆直径计算式为： d=K(l2Qe/nE)1/4 （5-4）推杆直径确定后，还应用下式进行强度校核：c=4Qe/nd2s （5-5）式中：d推杆直径(mm)K安全系数，通常取K=1.32l推杆的长度(mm) Qe脱模力(N) E推杆材料的弹性模量(MPa) n推杆根数 c推杆所受的压应力(MPa)s推杆材料的屈服点(MPa) 将以上各数据代入公式（5-4）得： d=2.3mm 圆整取2.5mm将以上各数据代入公式（5-5）进行校核： c=4Qe/nd2=29.55 MPas=360 MPa所以此推杆符合要求。5.3 侧抽芯与侧向分型机构 当塑件上具有与开模方向非一致的孔或侧壁有凹凸形状时，必须首先将成型这部分的型芯或型腔脱离塑件，才能将整个塑件从模具中脱出。通常将这种型芯或型腔称为侧型芯或侧型腔，并加工成可动形式。开模时推动侧型芯或侧型腔外移脱离塑件，合模时推动侧型芯或侧型腔复位的机构称为侧向分型与抽芯机构。这类模具脱出塑件的运动有两种情况：第一种是开模时首先完成侧向分型与抽芯，然后推出塑件;第二种是侧向抽芯与分型与塑件的推出同步。本设计采用的是第一种情况。斜导柱抽芯机构有以下四种常用的形式：、斜导柱在定模上、滑块在动模上。、斜导柱在动模上、滑块在定模上。、斜导柱和滑块同在定模上。、斜导柱和滑块同在动模上。本设计采用的是第一种形式。在设计中应从以下几方面进行考虑：1)在模具结构允许的情况下，使顶管或顶杆与侧向型芯在主分型面上的投影不重合。2)当顶管或顶杆与侧向型芯在分型面上的投影重合时，使顶管或顶杆的定出距离小于活动型芯最底面与分型面之间的距离。3)当顶出机构采用回程杆复位时，若顶杆（或顶管）断面至活动型芯的最近距离h与tana乘积大于活动型芯与顶杆在水平方向的重合距离s（即htanas），则顶杆可先于活动型芯复位，而不会发生活动型芯与顶杆碰撞的情况。4)采用附加装置，以确保顶杆先于侧向复位。5.3.1 斜导柱直径的确定斜导柱的直径取决于它所受的最大弯曲应力，滑块受力可简化为平面汇交力系。实用注塑模设计手册P149式4-26，4-27。因滑块运动方向垂直于开模方向，滑块受力如图13所示。图中N为斜导柱图5-1 滑块受力示意图施加的正压力（它可使斜销弯曲），Q为抽拔阻力，P为导滑槽施加的正压力，F1是斜导柱与滑块之间的摩擦阻力，F2导滑槽与滑块之间摩擦阻力。经过力平衡方程的推导，可得斜导柱承受的弯曲力计算式如下：N = Q/cos1-2tga- （5-6）式中 N 斜导柱所受弯曲力（N） Q 抽拔阻力（N） 钢材之间摩擦因数，通常取 a 斜导柱的斜角（ ） 塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，而将型芯或凸模抱紧，塑件在脱模时，必须克服这一抱紧力及抽芯机构所产生的摩擦力才能抽出活动型芯。抽拔阻力F可用下式计算：Q=pAcos(tana1)/(1+ sina1cosa1) （5-7）式 中： p 塑件的收缩应力(MPa), 模内冷却的塑件 A 塑件包围型芯的侧面积(m) 测得 摩擦系数，查得ABS与钢的摩擦系数 a1 脱模斜度（ ） 把数据带入上公式（5-7）计算得 Q=0.56 kN综合以上数据带入公式（5-6）N =0.60 kN 按斜导柱所受最大弯曲应力小于许用弯曲应力的原则，可得斜导柱直径计算式如下： （5-8）式中 d 斜导柱直径（mm） K 无量钢系数，由实用注塑模设计手册P149表4-19选取1.2256 Q 抽拔阻力（N） S 抽拔距（mm）侧型芯的长度+（2-5）mm 斜导柱材料的许用弯曲应力（MPa） a 斜导柱的斜角（ ） 把以上数据带入公式（5-8）可得d = 9.2mm 所以取斜导柱的直径为10mm。5.3.2 斜导柱长度计算和最小开模行程计算 根据塑料成型模具设计与制造P96式7-7，式7-8斜导柱的长度根据侧向型芯的抽拔距、斜导柱的直径、倾斜角和安装斜导柱的模板厚度来确定。由图14可以看出：图5-2 斜导柱长度与开模行程 L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 （5-9） =(D/2)tga + h/cosa + (d/2)tga + S/sina + (10-15) 式中 L 斜导柱总长度（mm） D 斜导柱固定部分大端直径（mm） h 斜导柱固定板厚度（mm） d 斜导柱直径（mm） a斜导柱的斜角（ ）其中L4 = S/sina 称斜导柱的有效长度；L3 + L4称斜导柱的伸出长度；L5称斜导柱头部长度，常取(10-15) mm，也可取截锥长度为d/3，半球头取d/2。 把数据带入公式（5-9）得:L = (14/2) tg20+ 15/cos20+(10/2) tg20+12/sin20 =2.54+15.96+1.82+34.3+1065(mm) 当滑块的抽拔方向与开模方向垂直时，完成抽拔距S所需的最小行程为： H = S cota(mm) （5-10） =12 2.7833(mm)6 注射机与模具各参数的校核6.1 工艺参数的校核6.1.1 注射量的校核（按体积）Vmax=V （6-1）式中：Vmax模具型腔流道的最大容积(cm3)V指定型号与规格注射机的注射量容积(cm3)塑料的固态密度(g/cm3)注射系数取0.750.85，无定形料可取0.85，结晶形可取0.75。将以上各数代入公式（6-1）得：Vmax=V 0.856051cm3倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留的时间会过长。所以最小注射量容积Vmin0.25V。Vmin0.25V=0.2560=15cm3实际注射量V=16V0+160.6V0=161.46+160.71.46=39.71cm3即Vmin VVmax所以符合要求。6.1.2 锁模力的校核经查塑料成型模具设计与制造P34式3-4可得公式：FKAPm （6-2）式中F注射机的额定锁模力(kN) A制品和流道在分型面上的投影和(cm3) Pm型腔的平均计算压力(MPa) 由表9.9-4取30K安全系数，通常取K1.11.2则：KAPm1.22316+4（462.5+555+2531）30 =121.968 kN400kN=F所以符合要求。6.1.3 最大注射压和的校核PmaxKP0公式（6-3）式中：Pmax注射机的额定注射压力(MPa) P0成型时所需的注射压力(MPa) K 安全系数，常取K=1.251.4 则KP0=1.3100=130 MPaPmax150 MPa所以符合要求。6.2 安装参数的校核模具各模板的厚度分别为：H1上模座 25mm H2型腔板 25mmH3型芯板 40mm H4支撑板 25mmH5垫块 80mm H6下模座 25m m模具的闭合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=220mm所允许的最小模具厚度Hmin=160mm所允许的最大模具厚度Hmax=280mm即模具满足Hmin220mmHmax的安装条件。经查经查实用注塑模设计手册P7表2-1，SZ-60/40型注射机的最大开模行程S=180mm。 SH1+ H2+(510)mm 式中：H1为脱模距离;H2为包括浇注系统在内的制品的高度。 =10+68.5+10 =88.5mm满足要求所以注射机的开模行程足够，由以上的验证可知，型注射机能满足使用要求，故可采用。7模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为0.050.15毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。7.1 模具的装配顺序（1）确定装配基准；（2）装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；（3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。（4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；（5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；（6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；（7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。模具预热模具预热的方法，采用外部加热法，将铸铝加热板安装在模具外部，从外部向内进行加热，这种方法加热快，但损耗量大。料筒和喷嘴的加热根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热，与模具同时进行。工艺参数的选择和调整 根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度，压力，时间参数，调整工艺参数时按压力，时间，温度这样的先后顺序变动。注塑 在料筒中的塑料和模具达到预热温度时，就可以进行试注塑，观察注塑塑件的质量缺陷，分析导致缺陷的原因，调整工艺参数和其它技术参数，直至达到最佳状态。（8）模具的维护模具在使。那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度不得超过1000C。7.2 开模过程分析注塑机推
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