下罩塑料注塑模具设计【一模两腔】【说明书+CAD+UG】
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下罩塑料注塑模具设计【一模两腔】【说明书+CAD+UG】,一模两腔,塑料,注塑,模具设计,说明书,CAD,UG
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1XXXX 大学毕业设计说明书课题名称： 下罩注塑模具设计下罩注塑模具设计 学生姓名 学 号 所在学院 专 业 班 级 指导教师 起讫时间： 年月日 年月 日0目目 录录目目 录录.0摘摘 要要.1ABSTRACTABSTRACT.2引言引言 .31 1 设计步骤设计步骤 .61.11.1 产品结构工艺性分析产品结构工艺性分析.61.1.11.1.1 塑件制品的材料性能及其特点塑件制品的材料性能及其特点.61.1.21.1.2 塑件制品的结构工艺性塑件制品的结构工艺性.71.21.2 选择注塑机选择注塑机.101.2.11.2.1 塑件体积和质量计算塑件体积和质量计算.101.2.21.2.2 注塑机的选择和校核注塑机的选择和校核.10表表 TOSHIBATOSHIBA EC40-YEC40-Y 注塑机参数注塑机参数( (部分部分) ).122 2 模具设计模具设计 .132.12.1 型腔数目及排列型腔数目及排列.132.22.2 分型面的选择分型面的选择.142.32.3 型芯型腔的设计型芯型腔的设计.142.3.12.3.1 型芯型腔的结构型芯型腔的结构.152.3.22.3.2 型芯型腔的尺寸计算型芯型腔的尺寸计算.162.42.4 模架基本类型模架基本类型.182.4.12.4.1 模架的选择模架的选择.182.4.22.4.2 模具强度与刚度校核模具强度与刚度校核.192.52.5 浇注系统的设计浇注系统的设计.192.5.12.5.1 主流道设计主流道设计.202.5.22.5.2 分流道的设计分流道的设计.202.5.32.5.3 浇口的设计浇口的设计.212.5.42.5.4 冷料穴的设计冷料穴的设计.222.5.52.5.5 浇口套及定位圈的设计浇口套及定位圈的设计.232.62.6 排气槽设计排气槽设计.232.72.7 脱模及推出机构脱模及推出机构.242.7.12.7.1 脱模力脱模力.242.7.22.7.2 推出机构推出机构.242.82.8 冷却系统的设计与计算冷却系统的设计与计算.262.8.12.8.1 冷却水道设计的要点冷却水道设计的要点.262.8.22.8.2 冷却水道在定模和动模中的位置冷却水道在定模和动模中的位置.272.8.32.8.3 冷却水道的计算冷却水道的计算.282.92.9 导向与定位机构设计导向与定位机构设计.292.102.10 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核.303 3 结语结语.32致谢致谢 .33附图附图 .34参考文献参考文献.351摘摘 要要根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模两腔，侧浇口进料，注射机采用TOSHIBA EC40-Y 型号，设置冷却系统，CAD 和 UG 绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。关键词：机械设计；模具设计；CAD 绘制二维图；UG 绘制 3D 图。2AbstractAbstractTo understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products, analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process, dimensional accuracy, select the workpiece size of the plastic parts. The mold using a two sub gate feed injection machine adopts TOSHIBA the EC40-Y models, and set a cooling system, CAD and UG drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, reasonable mold processing methods. Attach a manual, use brief text, a concise diagram and calculated analysis of plastic parts, in order to make a reasonable mold design.Keywords:Keywords: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map; UG draw 3D maps, injection machine selection.3引言引言模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。 “模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器” ，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的 30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。 注射机为热塑性或热固性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，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。4注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。塑料模具的设计不但要采用 CAD 技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型） 。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的 MOLDFLOW、美国的 CFLOW、华中科技大学的 H-FLOW 等。其中 MOLDFLOW 软件包括三个部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （产品优化顾问，简称 MPA） ，5MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模拟分析，简称 MPI） ，MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型过程控制专家，简称 MPX） 。采用 CAE 技术，可以完全代替试模，CAE 技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。本课题內容是对下罩进行测绘、模具设计、加工工艺分析和型腔仿真加工。基于生产实践之上的对产品进行模具设计，模具设计主要内容有型腔布局、浇口形式与位置、模胚选择、分型面的确定、冷却系统设置、推出机构设置、注塑机台选择及注塑工艺分析等。根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，本模具采用一模两腔布局，侧入式浇口进料，注射机采用 TOSHIBA EC40-Y型号，设置冷却系统，CAD 和 UG 绘制二维总装图和零件图，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算分析，从而作出合理的模具设计。选择合理的加工方法。模具方案确定后进行工艺分析。根据此方案可以达到设计的预期效果，并且大大提高了注塑模的质量。61 1 设计步骤设计步骤1.11.1 产品结构工艺性分析产品结构工艺性分析1.1.11.1.1 塑件制品的材料性能塑件制品的材料性能及其特点及其特点塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能。此产品壁厚均匀，ABS 性能优良，成本低廉，符合需求生产量大的要求，容易成型，对于本课题零件相当适用，所以在这选择其为产品的材料。1 基本特性 ABS 是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使 ABS 具有良好的综合理学性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使 ABS 有良好的加工性和染色性能。ABS 价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 ABS 无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽， 、不透明，密度为1.02-1.05g/cm3。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对 ABS 几乎没有影响， ABS 不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS 表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， ABS 有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70左右，热变形温度约为 93耐气候性差，在紫外线作用下CC7ABS 易变硬发脆。ABS 的性能指标：密度 1.021.05（） ，收缩率 ，熔3dmKg%8 . 03 . 0点，弯曲强度 80Mpa，拉伸强度 3549Mpa，拉伸弹性模量 1.8Gpa，弯C160130曲弹性模量 1.4Gpa，压缩强度 1839Mpa，缺口冲击强度 1120，硬度2mkJ6286HRR，体积电阻系数。ABS 的热变形温度为 93118，制品经退火cm1310处理后还可提高 10左右。ABS 在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。2 成型性能ABS 易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理； ABS 在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用侧浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在 6080。ABS 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。3 主要用途ABS 在机械工业上用来制造壳体盖、泵业轮、轴承、把手、管道、管连接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用 ABS 制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用 ABS 夹层板制小轿车车身。ABS 还可用来制造水表壳，纺织器材，电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器，农药喷雾器及家具等。1.1.21.1.2 塑件制品的结构工艺性塑件制品的结构工艺性在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。课题目标产品是一个生活中常见的下罩，其零件外形如图所示。具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度8要求不高。 产品产品 3D3D 视图视图（1）脱模斜度由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取 0.51.5 ，塑件材料 ABS 的型腔脱模斜度为 0.35 1 30/ ，型芯/脱模斜度为 30/1（2）壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。9塑件壁厚一般在 14，最常用的数值为 23，本塑件整体壁厚较为均匀，mmmm大部壁厚为 1.5mm。（3）圆角为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于 0.51的圆角。一般外圆弧mm半径大于壁厚的 0.5 倍，内圆角半径应是壁厚的 0.5 倍。（4）孔塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。（5）尺寸及精度塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公差等级确定精度等级。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用 MT5 级精度，未注采用 MT8 级精度。塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为 Ra 0.021.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的 1/2，即mRa 0.010.63。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所m以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为 Ra0.8，内部为 Ra1.2。mm1.21.2 选择注塑机选择注塑机101.2.11.2.1 塑件体积和质量计算塑件体积和质量计算本次设计中，塑件的质量和体积采用 3D 测量，在 UG 软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积为 11.3，ABS 的密度为 1.03，即可以得出3cm3/cmg该塑件制品的质量约为 11.6g。因为本设计中塑件的尺寸小，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模两腔，进行加工生产。1.2.21.2.2 注塑机的选择和校核注塑机的选择和校核1 注射胶量的计算模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的 80%以内。校核公式为：mmnm%8021式中：-型腔数量n -单个塑件的重量（g）1m -浇注系统所需塑料的重量（g）2m本设计中：n=2 11.6 g g =5 g g 1m2mm（2x11.6+5）/0.8 即 m35g因而预选注塑机额定注塑量最少为 35g 以上2 锁模力的计算选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而产生溢料。塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。 成型投影面积=2AAAnA21式中 n -型腔数目 -单个塑件在模具分型面上的投影面积1A -浇注系统在模具分型面上的投影面积2A n=2 =3419.39 =120 1A2mm2A2mm11本设计中 =2x3419.39+120=695921AnA 2mm锁模力和成型面积的关系根据依照以下计算公式确定：1000PAP腔锁式中 锁模力，kN；P锁 型腔压力，MPa ；P腔A 成型投影面积，mm2；一般熔料经喷嘴时其注射压力达 6080MPa，经浇注系统入型腔时型腔压力通常为 20-40MPa，这里取 30MPa。计算：A/1000=306959/1000=208.77 kN (取整 210 kN)P腔得出预选注塑机额定注塑压力为 210 kN 以上。3 注塑机选择确定综合考虑以上因素，选定注射机为 TOSHIBA EC40-Y。其相关性能符合成型方案要求，以下相关参数： 型号参数单位EC40-Y螺杆直径mm22理论注射容量cm348注射重量 PSg42注射压力Mpa253锁模力KN400拉杆内间距(水平垂直)mm320320允许最大模具厚度mm320允许最小模具厚度mm150移模行程mm570液压顶出行程mm6012液压顶出力KN20油泵电动机功率KW4.7机器尺寸(长宽高)m3.41.11.6机器重量t2.6 表表 TOSHIBATOSHIBA EC40-YEC40-Y 注塑机参数注塑机参数( (部分部分) )132 2 模具设计模具设计2.12.1 型腔数目及排列型腔数目及排列型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体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短，同时采用平衡流道。成型型腔尺寸依据塑件布局计算确定，需考量成形封闭结合面大小，太大造成模具尺寸过大，成本浪费，太小易导致成型时溢料飞边，甚至型腔变形。因模具是一模两腔，考量排布可得型腔长为 270mm，宽为 100mm。塑件的高度为 53.2mm，塑件的大部分部胶位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件所伸入高度加 20-40mm，因此得出成型型腔总体厚度为 130mm。型腔布局如图。型腔布局型腔布局142.22.2 分型面的分型面的选择选择将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，采用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，如图所示。分型面的选择分型面的选择2.32.3 型芯型腔的设计型芯型腔的设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括型腔、型芯、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，15成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。2.3.12.3.1 型芯型腔的结构型芯型腔的结构成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用嵌入式型腔及型芯，如图所示。其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。型腔型腔 3D3D 图图16型芯型芯 3D3D 图图2.3.22.3.2 型芯型腔的尺寸计算型芯型腔的尺寸计算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定 ABS 材料的平均收缩率为 0.5%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为：A=B+0.005B式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸17 B 塑件在常温下实际尺寸1.1.型腔和型芯径向尺寸的计算型腔和型芯径向尺寸的计算型腔径向尺寸计算：Lm=(1+s)Ls-X+制造公差Lm-模具型腔径向基本尺寸Ls-塑件外表面的径向基本尺寸S-塑料平均收缩率X-修正系数（0.50.75）-塑件外表面径向基本尺寸的公差 所以 = （1+0.005）90.7-0.75x0.26=90.96(+0.26)型芯径向尺寸计算：lm =（1+s）ls+X-模具制造公差 lm-模具型芯径向基本尺寸 ls-塑件内表面的径向基本尺寸 所以 = （1+0.005）89.2+0.75x0.26 =89.84 (-0.26)2.2.型腔深度和型芯高度尺寸的计算型腔深度和型芯高度尺寸的计算 型腔深度：Hm=（1+s）Hs-X+制造公差 Hm-模具型腔深度基本尺寸Hs-塑件凸起部分高度基本尺寸X-修正系数（0.50.75） =（1+0.005）53.2-0.75x0.26 =53.27（+0.26） 型芯高度：hm=（1+s）Hs-X+制造公差 hm-模具型芯高度基本尺寸 hs-塑件孔或凹槽深度尺寸 =（1+0.005）51.7+0.75*0.26 =52.15（-0.26）182.42.4 模架基本类型模架基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。2.4.12.4.1 模架的选择模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由 GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择 CI 型的模架，其基本结构如图所示：模架结构图模架结构图CI 型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合侧浇口的注射成形模具。由分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套19选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，以此分析计算：模架的长 L=型腔长度（270）+复位杆的直径+螺钉的直径+模板壁厚350mm模架的宽 W=型腔宽度（100）+导向杆的直径+模板壁厚180mm根据成型型腔的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。参考成型型腔厚度，考虑模板强度要求，定模板厚度取 120mm，动模板厚度取 90mm。考虑顶出行程要求，支撑板取 60mm以满足。综上所述所选择的模架的型号为：CI-1835-A120-B90-C60。2.4.22.4.2 模具强度与刚度校核模具强度与刚度校核普通意义上的模具强度包括模具的强度、刚度。模具的各种成型零部件和结构零部件均有强度、刚度的要求，足够的强度才可以保证模具能正常工作。由于模具形式较多，计算也不尽相同且较复杂，实际生产中，采用经验设计和强度校核相结合的方法，通过强度校核来调整设计，保证模具能正常工作。模具强度计算较为复杂，一般采用简化的计算方法,计算时采取保守的做法，原则是：选取最不利的受力结构形式，选用较大的安全系数，然后再优化模具结构，充分提高模具强度。为保证模具能正常工作，不仅要校核模具的整体性强度，也要校核模具局部结构的强度。整体性强度主要针对型腔侧壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的压力等几个方面，实际选用尺寸应大于计算尺寸并取整。校核时应从强度与弯曲两个方面分别计算，选取较大的尺寸。2.52.5 浇注系统的设计浇注系统的设计注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通侧浇口浇注系统。正确设计浇注系统20对获得优质的塑料制品极为重要。浇注系统组成：普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道5浇口 6型腔 7冷料穴2.5.12.5.1 主流道设计主流道设计所选用 TOSHIBA EC40-Y 型注射剂喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前段孔径 d0=3mm喷嘴圆弧半径 R0=12mm为了使凝料能够顺利拔出，主流道的小段直径 d 应稍大于喷嘴直径。d=d0+（0.51）=3.5mm主流道设计成圆锥形，其锥角通常为 24，过大的锥角会才产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使冲模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用 2，主流道球面半径比喷嘴球面半径大 12mm。这里取主流道球面半径 R16mm，经测量主流道长度 L 取 84mm。2.5.22.5.2 分流道的设计分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。其作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔，分流道的长度应该尽可能短，折弯少，尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失，节约塑料的原材料和降低能耗。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取 Ra 为 1.6 m，本设计选择圆形截面的分流道，d=4mm，采用流道布局如图所示：21流道布局流道布局2.5.32.5.3 浇口的设计浇口的设计浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。常向的浇口形式有直接浇口，侧浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则：浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点：1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使1)流程(包括分支流程)为最短；2)每一股分流都能大致同时到达其最远端；3)应先从壁厚较厚的部位进料；4)考虑各股分流的转向越小越好。2. 有效地排出型腔内的气体由于本设计中塑件外表面质量要求较高，所以选用侧浇口。侧浇口在产品端面处，成形后切除浇口, 零件组装时浇口被遮挡起来。侧浇口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般开设在分型面上，一般塑料熔22体从外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形。侧浇口的宽度和深度尺寸作如下取值： 宽度 b=2 m 深度 t=1 mm2.5.42.5.4 冷料穴的设计冷料穴的设计主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，这里取为 4mm，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的倒扣形式有多种，这里采用 Z 倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。如图：冷料穴及拉料针冷料穴及拉料针232.5.52.5.5 浇口套及定位圈的设计浇口套及定位圈的设计选用所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套和定位球设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用。67/mH浇口衬套及其固定形式浇口衬套及其固定形式2.62.6 排气槽设计排气槽设计排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中24某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜。2.72.7 脱模及推出机构脱模及推出机构2.7.12.7.1 脱模力脱模力脱模力的产生范围：（脱模）塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，产生包紧力。 不带通孔壳体类塑件，脱模时要克服大气压力 。 机构本身运动的磨擦阻力。塑件与模具之间的粘附力。 初始脱模力，开始脱模进的瞬间防要克服的阻力。相继脱模力，后面防需的脱模力，比初始脱模力小，防止计算脱模力时，一般计算初始脱模力。脱模力的影响因素：a 脱模力与塑件壁厚，型芯长度，垂直于脱模方向塑件的投影面积有关，各项值越大，则脱模力越大。 b 塑件收缩率，弹性模量 E 越大，脱模力越大。 c 塑件与芯子磨擦力俞大，则脱模阻力俞大。 d 排除大气压力和塑件对型芯的粘附等因素，则型芯斜角大到，塑件则自动脱落。2.7.22.7.2 推出机构推出机构塑件从模具上取下以前有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和25气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、推管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。脱模机构的选用原则：（1）使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形） ；（2）推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；（3）推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；（4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观；考虑到塑件的特征等要求不高，决定选用简单推出机构中最简单、使用最广泛的推杆推出机构。推杆将塑件从动模的型芯推出脱模，由于设置推杆的自由度较大，而且设计推杆截面为圆形，这样制造、修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便更换，因此选择推杆机构推出是最合理的。该塑件采用了 6mm 推杆，其分布情况如图所示，这些推杆的作用，使制品受推出力从而脱模。采用台肩形式的圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的设置部位选用不同的直径。推杆端平面不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，ABS 塑料的溢9/98/8fHfH或料间隙为。mm06. 004. 0 推杆布局推杆布局26 推出机构推出机构2.82.8 冷却系统的设计与计算冷却系统的设计与计算注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为左右，熔体固化成为塑件后，从左右的C200C60模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的塑料，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的C80流量就可以调节模具的温度。2.8.12.8.1 冷却水道设计的要点冷却水道设计的要点 a冷却水孔的数量越多，对塑件冷却也就越均匀。b冷却水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即将孔的排列与型腔的形状27一致。c塑件局部壁厚处，应加设冷却装置。当设计冷却孔直径为 D 时，它的孔距最好为 5D，孔与型腔的距离为 3D。d当大型塑件或薄壁零件成型时，料流较长，而料温越流越低，可以适当地改变冷却水道的排列密度。e冷却水道要避免接近塑料的熔接痕部分，以免熔接不牢，降低强度。f冷却水道不应穿过接缝部分，以防漏水。g冷却水道内不应有存水或产生回流的部分。h浇口部分由于经常接触注塑机喷嘴，是模具上最热的部分，应加强冷却，有时应考虑进料嘴单独冷却。i进出水水嘴接头，应设在不影响操作的方向，尽可能设在模具的同一侧，通常在注塑机操作的对面。j如果型芯太长，冷却水道无法开设，则可以选用热导系数较大的材料，在型芯下部采用喷水法进行冷却。2.8.22.8.2 冷却水道在定模和动模中的位置冷却水道在定模和动模中的位置冷却水道的位置取决于制品的形状和定、动模板的厚度，原则上冷却水道应设置在塑料向模具热传导困难的地方，根据冷却系统的设计原则，冷却水道应围绕模具所成型的制品，且尽量排列均匀一致。不少小型模具的型腔时直接在模板上加工而成的（也可以采用拼镶结构，但是由于模具尺寸较小，所以型腔与型芯的镶件尺寸更小） ，对于这类模具，可以直接在模板上设置冷却水道。在模板上直接设置冷却水道，同样应遵循冷却系统的设计原则，使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型过程中冷却均匀。本设计中型芯型腔各一组冷却水回路, 此方式冷却快速, 塑件冷却均匀, 确保尺寸变形一致。冷却水路排布如图所示：28模具冷却水路图模具冷却水路图2.8.32.8.3 冷却水道的计算冷却水道的计算冷却计算：单位时间内进入模具应除去的总热量 Q，可以用参考文献中的公式计算：5 Q=W1 a 式中 W1单位时间内进入模具的塑料的重量 g a克塑料的热容量(J/g) 经计算：Q=6182651116130552574J则带走上述热量，所需的冷却水量按下式计算： 134()WaWK TT式中 W通过模具冷却水的重量(g/h) T3出水温度 T4入水温度 29 K热传导系数；经计算 W378997 g/h由下式可以计算出冷却水道的直径： WdL式中 冷却液容重 kg/cm3 =0001 kg/cm， L 冷却水道长度 cm L=1074cm d冷却水道直径 cm 经计算 d8128 cm，取 8mm2.92.9 导向与定位机构设计导向与定位机构设计导向机构的作用：保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位置。导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用,导向机构零件包括导柱和导套等。 1. 导向结构的总体设计（1） 导向零件应合理的均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。（2） 根据模具的形状和大小，一副模具一般需要 2-4 个导柱。如果，模具的凸模与凹模合模有方位要求时，则用两个直径不同的导柱，或用两个直径相同，但错开位置的导柱。（3） 由于塑件通常留于公模，所以为了便于脱模导柱通常安装在母模。（4） 导柱和导套在分型面处应有承屑槽（5） 导柱导套及导向孔的轴线应保证平行（6） 合模时，应保证导向零件首先接触，避免公模先进入模腔，损坏成型零件。2. 导柱的设计30（1） 有单节与台阶式之分（2） 导柱的长度必
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