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塑料
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塑料螺栓的注塑模具设计,塑料,螺栓,注塑,模具设计
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任 务 书 1 背景：在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成形的模具称之为塑料成形模具，简称塑料模。本毕业设计所涉及的塑料螺栓注塑模具设计，通过对零件结构进行工艺分析和材料的选择、注射机的选择、成型零部件的尺寸计算、浇口的设计、脱模的过程分析和设计等步骤，确保设计的模具工作运行可靠。该课题的设计要求通过基于CAD技术的注塑模具，在设计过程中掌握模具设计的一般规律，对于运用现代CAD技术进行模具设计进行研究和应用，完成塑料螺栓注塑模具设计。所设计塑料螺栓注塑模具要能满足模具工作状态的质量要求，使用时安全可靠、便于维修，在注塑成型时要有较短的成型周期，成型后有较长的使用寿命，具有合理的模具制造工艺性。2 内容和要求：1、查阅文献资料，撰写 开题报告，外文翻译约4000字； 2、通过查阅相关资料，针对所给工件的结构特点完成对模具的总体设计方案的确定； 3、注塑机的选择； 4、合模机构的设计； 5、流道系统设计； 6、冷却系统设计；7、工件顶出机构设计； 8、绘制总装图及主要零件图，不少于2张A0图纸； 9、编写设计说明书，字数不少于2万字，参考文献不少于15篇，其中外文文献不少于2篇。3主要参考文献：1 周斌兴，塑料模具设计与制造实训教程M. 北京：国防工业出版社，2006.2 叶伟昌，机械工程及自动化简明设计手册M. 北京:机械工业出版社，2004. 3 叶久新，王群，塑料成型工艺与模具设计M. 北京:机械工业出版社，2002 .4 付伟，范士娟，张海，注塑模具设计中浇口位置和结构形式的选用J. 工程塑料应用, 2007,35(10):60-63.5 黄虹，塑料成型加工与模具M. 北京：化学工业出版社，2002.6 李大鑫，张秀锦. 模具技术现状与发展趋势综述J.模具制造,2005,9(1):1-4.7 邢邦圣，陶晓巍.现代CAD技术及其应用J.煤矿机械,2002,3(1):2-4.8 王春香,基于实例的注塑模具CAD/CAE关键技术应用研究D.合肥:合肥工业大学,2008.9 Vahid Shaayegan, Guilong Wang, Chul B. Park. Study of the Bubble Nucleation and Growth Mechanisms in High-Pressure Foam Injection Molding through in-situ VisualizationJ. European Polymer Journal, 2015. 12（21）:96-102.10Yongrak Moon, Sung W. Cha, Jung-hwan Seo. Bubble Nucleation and Growth in Microcellular Injection Molding ProcessesJ. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 2008, 47(47):420-426.11 李德群, 肖祥芷. 模具CAD/CAE/CAM的发展概况及趋势J. 模具工业, 2005(7):9-12.12 申长雨, 余晓容, 王利霞,等. 塑料注塑成型浇口位置优化J. 化工学报, 2004, 55(3):445-449.13 冯炳尧，韩泰荣，蒋文森.模具设计制造简明手册M. 上海，上海科学技术出版社，2008.14 尹辉, 陆国栋, 王进,等. 注塑机合模机构分析及其发展趋势J. 中国塑料, 2009(11):1-6.15 刘然. 注塑模具CAD型腔布局及流道系统的研究与开发D. 山东：山东大学, 2008. 4进度计划(以周为单位)：第1周：调研实习，查阅文献，查找相关资料；第2周：明确课题任务，完成开题报告（含文献综合）；第3周：翻译外文文献；第4周：选择合适的注塑机；第5-6周：合模机构的设计；第7-8周：流道系统设计；第9-10周：冷却系统设计及工件顶出装置的设计；第11周：编写设计说明书；第12周：绘制零件图和工序图；第13周：整理设计（论文）资料，完善并提交设计（论文）成果；第14周：预答辩、答辩。教研室审查意见： 室主任签名： 年 月 日学院审查意见： 教学院长签名： 年 月 日 开题报告课题名称塑料螺栓的注塑模具设计课题来源社会生产实践课题类型工程设计类1选题的背景及意义：背景：随着科学技术的快速发展，全球一体化的进程不断加快，人们对生活的水平也提出了更新、更高的要求。汽车，家电，办公用品，电子通信等行业的塑料制品需求量正在逐年增大，其内容也在不停的变化，从而促使模具制造业快速的发展。而模具工业是制造业中的一项基础产业，同时又是高新技术产业的重要领域。塑料制品能够在各行各业得到大规模的应用，是由于他们本身具有一系列的特点。塑料相对于金属，密度小，绝缘性优良，具有非常优良的抗化学腐蚀性，其仍在不断的开发与应用，并且随着成型工艺的不断成熟与发展，大大促进了塑料成型模具的开发与制造。注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法，世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的50%以上。注塑成型能一次成型形状复杂，尺寸精确的制品，适合高效率、大批量的生产方式，以及发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法。CAD技术的应用，使得设计人员在设计过程中，能充分发挥计算机的强大算术逻辑运算功能，大容量信息存储与快速信息查找的能力，完成信息管理，数值计算，分析模拟，优化设计和绘图等任务。而设计人员则可以集中精力进行有效的创造性思维，从而更好地完成从设计方案的提出，评价，分析模拟，修改，直到具体设计实现的设计全过程。CAD技术从根本上改革了传统的手工设计，绘图，描图，以及根据图样组织生产的落后情况。对于结构十分复杂的注塑模来说，CAD更显示了巨大的优越性。注塑模CAD应用的实际效果是：提高设计质量，缩短设计周期，产生显著的经济效益，使企业的竞争能力和应变能力得到大幅度提高。据调查表明，由于CAD技术的应用，资料收集，调研和设计工作量减少到原来的一半以下，绘图工作量降低到原来的五分之一，而工作效率却提高了到倍。我们可以充分认为，基于CAD技术的注塑模守望应用于推广，对于传统的注塑模设计是一次重大变革，它是至今以来最具有生产潜力的工具之一，也是未来模具行业继续生存和发展的重要支柱。意义：对塑料螺栓注塑模具采用CAD技术进行模具预处理设计、型腔设计、分型面设计、成型零件结构设计、型腔组件特征设计等，可以提高模具设计和制造的水平，缩短塑件研制周期，对注塑模技术的发展具有重要意义。利用三维CAD软件进行模具结构设计，是从抽象的规则的二维机械制图设计向形象的直观的三维实体模型设计方法的转变，加快了设计进程，缩短了设计周期，提高了设计方案的可靠度。尤其对于内螺纹零件，在设计注塑模具时便于进行脱模实验，提高工作效率。2研究内容拟解决的主要问题：研究内容：（1）确定塑料螺栓的结构形状参数并进行工艺分析；（2）确定注塑机的型号参数、成型零部件的尺寸；（3）确定注塑模设计结构、模具零部件与机构设计、冷却与排气系统的设计、工件顶出机构设计；（4）确保设计的模具工作运行合理可靠；（5）运用CAD技术进行模具设计研究和应用；（6）通过公式及手册校核模具是否满足零件生产的质量要求及产量。解决问题：（1）型腔数量主要是根据制品的质量、投影 面积几何形状制品精度批量以及经济效益来确定。型腔数量确定之后，便进行型腔的排列，型腔的排列涉及模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的平衡、镶件及型芯的设计以及温度调节系统的设计。分型面的确定：根据分型面的选择原则-便于脱模，分型面应设置在塑件外形最大轮廓处。（2）脱模是一个注塑模具成型循环中的最后一个环节。脱模对制品的质量有很重要的影响，脱模方式不当，可能会导致产品在脱模时受力不均，顶出时引起产品变形等缺陷。（3）冷却系统的设计。注射模的温度是非常主要的参数，塑料熔体的固化定型、生产效率等都受其影响；（4）查阅与注塑工艺以及模具的相关手册，根据内螺纹加工的特点以及整体旋盖的特点，确定注塑模具结构，并选取所用各部件的规格；（5）采用UG软件完成模具的各零部件的设计和装配，避免零部件之间的干涉和碰撞，验证了结构和尺寸的合理性。3研究方法技术路线：（1）对塑料制件图的分析和消化 在进行模具设计之前，首先对制件图或实样进行详细的分析和消化，了解塑件的用途及性能要求，了解所用塑料的性能、名称、牌号，分析塑件的形状、结构、尺寸、尺寸精度、表面粗糙度等要求以及其他一些技术要求的合理性。（2） 塑料注射成型机的确定以及模具材料的选用 注射机的规格主要根据塑件的大小及生产批量进行确定。（3） 模具成型方案的确定 a. 型腔数量的确定及型腔排列 型腔数量主要是根据制品的质量、投影面积、几何形状制品精度批量以及经济效益来确定。型腔数量确定之后，便进行型腔的排列，涉及模具尺寸、浇注系统的设计、镶件及型芯的设计以及温度调节系统的设计。 b. 分型面的确定。（4） 基于CAD技术的模具结构的设计 通过CAD技术对模具的成型零部件，浇注系统，脱模结构，冷却系统，导向定位系统等进行了设计，（5） 模架的确定和标准件的选用 在设计模架时，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。通用标准件包括紧固件等。模具专用标准件包括定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件、顺序分型机构及精密定位用标准组件等。（6） 绘制装配图和模具零件图 在绘制装配图过程中，对已选定的浇注系统冷却系统脱模机构等做进一步的协调和完善，并且装配图的重点是表达各零件之间的装配关系及相对位置。在绘制成型零件的零件图时，必须注意所给定的成型尺寸、公差及脱模斜度是否相互协调，其设计基准是否与制品的设计基准相协调同时还要考虑凹模、型芯在加工时的工艺性、使用时的力学性能及其可靠性。 4研究的总体安排和进度计划：第1周：调研实习，查阅文献，查找相关资料；第2周：明确课题任务，完成开题报告（含文献综合）；第3周：翻译外文文献；第4周：选择合适的注塑机；第5-6周：合模机构的设计；第7-8周：流道系统设计；第9-10周：冷却系统设计及工件顶出装置的设计；第11周：编写设计说明书；第12周：绘制零件图和工序图；第13周：整理设计（论文）资料，完善并提交设计（论文）成果；第14周：预答辩、答辩。5主要参考文献：1 周斌兴.塑料模具设计与制造实训教程M. 北京：国防工业出版社，2006.2 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册M. 北京:机械工业出版社，2004. 3 叶久新，王群.塑料成型工艺与模具设计M. 北京:机械工业出版社，2002 .4 付伟，范士娟，张海.注塑模具设计中浇口位置和结构形式的选用J. 工程塑料应用, 2007,35(10):60-63.5 黄虹.塑料成型加工与模具M. 北京：化学工业出版社，2002.6 李大鑫，张秀锦. 模具技术现状与发展趋势综述J.模具制造,2005,9(1):1-4.7 邢邦圣，陶晓巍.现代CAD技术及其应用J.煤矿机械,2002,3(1):2-4.8 王春香,基于实例的注塑模具CAD/CAE关键技术应用研究D.合肥:合肥工业大学,2008.9 Shaayegan V, Wang G, Park C B. Study of the bubble nucleation and growth mechanisms in high-pressure foam injection molding through in-situ visualizationJ. European Polymer Journal, 2016, 76: 2-13.10 Moon Y, Cha S W, Seo J. Bubble nucleation and growth in microcellular injection molding processesJ. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 2008, 47(4): 420-426.11李德群, 肖祥芷. 模具CAD/CAE/CAM的发展概况及趋势J. 模具工业, 2005(7):9-12.12申长雨, 余晓容, 王利霞,等. 塑料注塑成型浇口位置优化J. 化工学报, 2004, 55(3):445-449.13冯炳尧，韩泰荣，蒋文森.模具设计制造简明手册M. 上海，上海科学技术出版社，2008.14尹辉, 陆国栋, 王进,等. 注塑机合模机构分析及其发展趋势J. 中国塑料, 2009(11):1-6.15刘然. 注塑模具CAD型腔布局及流道系统的研究与开发D. 山东：山东大学, 2008.16韩思明.UGNX5中文版模具加工经典实例解析M.北京：清华大学出版社，2007. 指导教师意见：对“文献综述”的评语:文献综述符合本科毕业设计要求。 对总体安排和进度计划的评语:研究的总体安排和进度计划可行，同意开题。 指导教师签名： 年 月 日教研室意见：通过，同意开题教研室主任签名： 年 月 日学院意见： 教学院长签名： 年 月 日,塑料螺栓的注塑模设计,简介,对模具的型腔型芯进行计算，对型腔厚度和底板厚度计算,对螺栓的脱螺纹机构设计，确定螺纹脱出方式,对冷却和排气系统设计,设计浇注系统，对主流道和分流道、定位圈、浇口进行设计,判断出模具型腔数目和排列方式，确定分型面,对其工艺性分析，选择出合适的注塑机,本次塑料螺栓的设计,注塑机的选择,型腔分布以及分型面的选择,主流道 分流道 浇口 冷料穴,浇注系统的设计,由于塑料螺栓较小，不需设计特别的排气系统，可在分型面排气，通过砂轮的横向磨削增加分型面光滑度，加强了分模面排气功能,冷却和排气系统的设计,在本次设计中使用ABS作为本次设计的塑料材料，所以需要设计较高的模具温度，当模具温度较低时，可能会降低塑料熔体的流动性，则会导致流动阻力增加。冷却介质为20的水，而冷却系统的出口温度为24。冷却水孔设为4根，直径为6mm,塑料螺栓采用哈夫块，即左右合模的哈夫块，在斜导柱的作用下，向两侧分开。而塑料螺栓由于重力的作用，自动脱落，达到自动脱件目的,脱模方式的设计,塑料材料选择ABS； 型腔为一模两腔； 注塑机是柱塞式注塑机，型号为XSZY60； 浇口选择侧浇口形式； 塑料螺栓有外螺纹，因此采用哈夫分型成型结构； 流道凝料的废料可通过Z型拉料杆； 模具型腔较为简单，选用整体式型腔，并通过电火花的方式来加工型腔； 冷却水道数量设为4个，截面圆半径为6mm； 采用复位杆和拉料杆进行脱模； 运用斜导柱抽芯机构。,结论,恳请各位老师批评指正,THANK YOU FOR YOUR WATCHING,摘要模具是大批量生产时用的设备，在使用模具后，可以反复生产形状、尺寸相同的零部件。模具利用材料塑性来进行加工的，减少了切削这一加工工序，因此用模具生产可以简化工序，成本低廉，进而提高了生产效率。本次设计的塑料螺栓绝缘性好，不导电，耐酸碱性能好，因此适用于医疗器械行业、电子行业、汽车行业、家用电器、航天航空行业、石油化工工业、通讯行业、船舶行业等。在本次塑料螺栓的注塑模设计中，通过测绘塑件，使用Pro-e设计塑料螺栓三维图，使用CAD设计塑料螺栓注塑模具装配图、成型零件图。该设计中，完成塑料螺栓的工艺性分析，凸、凹模、冷却系统、注塑模结构、浇注系统、模具零件、排气系统、脱模机构等等，一系列的设计。所有的设计中，浇注系统和冷却系统的设计是注塑成型工艺中最重要的设计，浇注系统直接对塑件的成型质量，以及塑料螺栓的生产效率产生影响；而冷却系统中的温度的设计将决定塑料熔体的固化时间以及塑料螺栓的生产效率。通过本次的塑料螺栓注塑模设计，较为全面的了解当前国内外塑料模具的现状和发展前景，掌握了塑料注塑成型的过程，注塑模具的基本结构，塑料材料的工艺成型特性。经过一系列的设计，设计出成本低廉、质量优良、生产效率高的塑料螺栓。关键词 塑料螺栓；注射模；设计；ABSAbstractMold is a mass production equipment, after the use of mold, can repeatedly produce parts of the same shape and size. Mold use throughout our daily life, as long as there are a large number of repeated production of the same products need to use the mold. The mould is processed by material plasticity, which reduces the cutting process. Therefore, the mould production can simplify the working procedure, reduce the cost and improve the production efficiency. This design of plastic bolt insulation, non-conductive, good acid and alkali resistance, so suitable for the medical equipment industry, electronics industry, automotive industry, home appliances, aerospace industry, petrochemical industry, communication Communication industry, ship industry, etc.In the injection mould design of plastic bolt, through surveying and mapping plastic parts, using Pro-e to design 3D drawing of plastic bolt, using CAD to design assembly drawing of plastic bolt injection mould, forming part drawing.In this design, the process analysis of plastic bolt, convex, concave die, cooling system, injection mould structure, pouring system, die parts, exhaust system, demoulding mechanism and so on, a series of designs are completed.In all the design, the design of pouring system and cooling system is the most important design in the injection molding process, the casting system directly affects the molding quality of plastic parts and the production efficiency of plastic bolts.Through the design of injection mould for plastic bolt, the present situation and development prospect of plastic mold at home and abroad are comprehensively understood, the process of plastic injection molding, the basic structure of injection mould and the technological characteristics of plastic material are grasped. Through a series of designs, the plastic bolts with low cost, good quality and high production efficiency have been designed.Keywords plastic bolt injection mold design ABSII 目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1本课题的设计意义11.2 塑料模具工业的现状和发展方向11.2.1 现状11.2.2发展趋势12塑料螺栓的注塑模工艺设计42.1螺栓塑件的工艺分析42.1.1塑料材料的性能及基本成型工艺参数42.1.2 塑料螺栓的选材52.1.3 ABS材料成型特性52.2 注塑成型基本过程53注塑机的选择和校核73.1注塑机规格的选择73.2注塑机的校核83.2.1注塑机注射容量的校核83.2.2注射机注射压力的校核83.2.3注射机锁模力的校核93.2.4注射机模具厚度校核93.2.5注射机最大开模行程校核93.3确定型腔数目和分型面的选择103.3.1确定型腔数目103.3.2分型面的选择104浇注系统和冷却系统设计124.1浇注系统设计124.1.1主流道设计124.1.2分流道设计144.1.3浇口的设计144.1.4冷料穴和拉料杆的设计164.2排气系统的设计174.3温度调节系统的设计174.3.1温度的影响及设计要求174.3.2冷却系统的设计174.3.3设计冷却系统的必要性184.3.4冷却系统尺寸计算185其他零部件的设计205.1脱模机构的设计205.1.1脱模机构的分类205.1.2脱模机构设计原则20 5.2 导向机构设计205.2.1导向机构设计原则215.2.2导柱外形尺寸计算215.2.3导向孔的设计225.2.4导柱的数量和布局225.3定位圈的设计225.3.1定位圈的数量和布局225.4注塑模具成型零件和模体的设计225.4.1模具型腔的结构设计225.4.2 注射模具成型零件的尺寸确定235.5 注射模具的侧抽芯机构设计255.51侧向分型与抽芯机构的分类255.5.2注塑模具的侧抽斜导柱抽芯机构设计245.6模架的选用265.6.1模架的基本类型265.7模具安装和调试275.7.1模具的安装275.7.2模具的调试27结论28致谢29参考文献301 绪论1.本课题的设计意义我国的塑料模具刚刚起步，塑料注塑制品从设计结构上看，设计与制造还不够细致；从工艺加工水平来看，加工工艺设备水平不够高，模具装备水平不高；许多设计细节欠缺周到，导致使用寿命不长。本次的课题是塑料螺栓的注塑模设计，系统的使用了塑料模具的设计与制造技术的CAD技术的发展和应用、塑料生产、成型、塑料机械及设备。通过本次课题的设计，使得塑料螺栓在一定程度上可以代替传统金属螺栓的使用。推动塑料螺栓的使用，由此可以降低金属材料的使用，节约成本。1.2 塑料模具工业的现状和发展趋势1.2.1 现状对国内经济来说，注塑工业是非常重要的，不过注塑的相关技术跟发达国家相比，差距还是非常大的。注塑加工的材质跟别的材质相比密度不大，并且真实使用的时候跟别的化学成分是不会有反应的，并且腐蚀性是非常强的，导电性能不好等等，所以现在很多人都在关注它。现在中国的经济发展的很快，再加上有政策的支持，很多行业的零部件都用注塑模来进行加工，并且对加工零件的要求也是非常高的，塑料的性能对于产品的需求是能够符合的，刚好塑料的性能可以满足这些要求。这个行业的发展是很快的，每年的增长速度在13%，2010年我们国家模具行业的产值达到了245亿，到2015年的时候，我们过埃及模具行业的总产值达到了360亿元，这个里面塑料模大概占到了三成，将来的模具行业里面，塑料模的使用是越来越多，我们国家的塑料模从开始发展到现在，大概有五十多年的历史，发展是非常快的，并且水平也提高了很多。一些档次比较差的塑料产品人们已经不需要了，现在高档塑料产品在市场上的销售行情是非常不多的，并且在生产高档塑料产品的时候次品率就没有那么高了，废料自然也就少了很多，这样一来对环境的污染也改善了很多。模具标准件的适用范围更加广泛，种类有了不小的拓展。在优质模具钢的适用范围上，有了较大的进展，但应用面拓展的还不够。还存在很多需要解决的问题如国产模具钢的钢种的品种不全、没有完整的系列、种类多、制品化等。模具质量的标注化和生产水平的标准化有了很大的提高，但总的来说标准化的水平还是不高，品种的拓展和质量的提高还需要进一步的努力。除了刷镀修复技术外，模具的其他修复技术也有了进一步的提升，并且引进了外国的脉冲焊接技术，这也有利于修复技术提高。1.2.2发展趋势在进行现代化生产的时候，生产工艺合理，使用的机器效率很高，模具更加先进，这些都是非常重要的，特别是对于产品进行生产加工的时候，起得作用是非常大的。生产机器是效率非常高的全自动的，那么也要配上的模具是自动化生产的才能完全实现最大化的生产，加工产品要想进行生产，进行更新，那么一定要对模具进行更新。因为加工产品的数量非常多，所以，对于模具的要求就更高了。所以模具一定要继续发展。最近这些年，从模具的加工，还有模具的设计来看，模具增长是很快的，效率也很高，更加自动化，体积更大，精密度也更高，使用时间也更长。1、塑料模具的发展主要有：（1）加深理论研究设计模具的时候，对于模具的加工工艺的研究现在研究的更多，模具在设计的时候，从原先的经验基础慢慢转变到理论支持的技术，所以不管是加工产品的数量，还是加工产品的质量都变得更高了。（2）高效率、自动化模具变得效率更高，自动化程度更高。让速度非常快的自动化机器加上高科技的模具，这样一来生产产品的质量就更好，生产率也变得更高，并且将成本变得更低。（3）大型、超小型及高精度因为产品的体积变得更大，所以现在的模具也变得更大，精密度更高，使用时间耿婵，要想对这些要求进行满足，所以加工模具的材料应该用的是强度更高，硬度更高，耐磨性更好的材料，并且这些原材料生产起来简单一些，热变形不是很大，并且导热性是非常好。（4）革新模具制造工艺生产模具的时候，要想让它的生产时间变得更短，那么钳工的工作量就要变得更少，在加工工艺上进行了很大的改变，尤其是生产异型型腔的时候，使用的机床是非常先进的，这样一来机械生产的程度就更高了，对于生产精度也是提升了很多。（5）标准化生产实行标准化，对于模具的生产效率提高了很多，对于质量也是变好了不少，成本也没有那么高了。2、技术的发展方向：（1）CADCAMCAE技术CAD/CAM/CAE技术已经是一个比较成熟的技术，近年来CAD/CAM/CAE技术价格已经大大降低，各中小企业可以接受的技术价格程度。（2）注射模具CAD / CAM / CAE集成系统目前，已设计出与CAD/CAM/CAE集成相关的专家系统，这种技术可以解决塑料模具设计的难题。（3）塑料材料当前，塑料模具钢类型还是比较有限，在该方面多加研究，可开发出更多种类，这将塑料模具钢的得到更广泛的使用。（4）控制模具及塑料工程各机械企业为了迎合机械技术和计算机技术，开始大量运用数控技术，工作人员只需使用计算机，机械就可加工出符合需求的零件，从而实现加工技术进一步的提升，塑件的生产效率将大大地提高。（5）模具抛光自动化、智能化模具表面加工是模具加工工程中比较难加工的一步。模具表面质量一定程度上影响塑件的质量，而我国仍处于使用手工抛光的方式来处理模具表面的阶段，手动处理模具表面（约占整个塑料模具加工的13）不仅效率低，而且当劳动量较大时，质量将下降，这使得注塑的相关技术跟发达国家相比，差距还是非常大。所以，抛光自动化，或许是未来智能化，这些技术是未来塑料模具行业较为可能的技术。 （6）快速原型制造技术根据塑料模具的CAD模型，快速完成复杂三维实体制造，PRM技术可以较为直接或者间接使用在模具制造的过程中，而且使用该技术可以大大减少从模具设计到制造的时间，大概是原始技术所用时间的1/3以及成本的1/4左右。（7）热流道技术使用热流道技术有很多的优点，可以提高塑件的生产效率，并且可以降低生产成本，节约能源，塑件质量也得到提高。在国外，热流道技术已经达到了较为广泛的应用，特别是在塑料模具方面，近几年，热流道技术在国内开始流行，但总体来说，使用范围较少。302塑料螺栓的工艺设计2.1螺栓的工艺分析2.1.1螺栓的工艺性及基本成型工艺参数图2-1塑料螺栓零件图塑料由高分子合成树脂组成，在一定温度和压力下，塑料颗粒就变为塑料熔体了。将这些熔体注入到模具里面，就可以加工成为任何我们需要的产品了。熔体固化后，塑件形状稳定。塑料的优点非常多，它的密度不大，质量很小，并且比强度好，绝缘性也是非常好的，介电损耗不高，化学稳定性非常好，无论是减摩性还是耐磨性都是非常好的，对振动的降低，还有隔绝声音的性能都非常好的。还有，塑料还能够防止水，潮气的渗入，避免透气，避免辐射的功能。1、在本课题的塑料螺栓的注塑模设计中，对塑料螺栓结构的工艺性分析如下：（1）塑料螺栓没有型芯，所以塑料螺栓的结构较为简单，成型效果好；（2）塑料螺栓有外螺纹，即采用哈夫分型可使得塑件脱模更加方便；（3）因为塑料螺栓的结构较为简单，所以只需设置一个分型面；（4）塑料螺栓的表面要求光滑，不存在裂纹，表面粗糙度一般设为3.2。2、塑料螺栓的设计件该塑件材料为ABS,查书本得知其密度,收缩率为0.3%0.8%,计算其平均密度,平均收缩率为0.55。经过测量，基本参数分别是：螺栓头估计半径：螺栓半径：螺栓头厚度：螺栓螺纹长度：塑件的体积可通过公式： （2-1）将数据代入式（2-1）得：V=14.6；塑件质量： （2-2）将数据代入式（2-2）得：；螺栓长度：；螺栓平均宽度：B=mm；螺栓在分型面投影面积： （2-3）将数据代入式（2-3）得：S=4.52；制件表面积： （2-4）将数据代入式（2-4）得：S=32.662.1.2 塑料螺栓的选材作为塑料螺栓，负载较小，塑料螺栓的工作温度较低，本课题目的是降低成本，提高效率。通过对现有材料的比较，决定选择ABS。ABS的性能是不错的，价格还不高，所以可以进行大量生产，加工起来是比较容易的，论文里面的零件用这个材料来加工是合适的。2.1.3 ABS材料特性1、ABS材料具有吸湿性，需要在加工之前对该塑料材料干燥处理，一般把干燥温度设在8090之间，最少干燥2个小时。2、加工温度较高，对各种工艺变化比较敏感；温度一地程度上可能影响塑件光滑程度，温度低导致光洁度较低，所以对模温有一定要求，模具温度保证在2570。3、ABS可以比较容易进行一系列的加工，外观特性，低蠕变性和尺寸稳定性高以及抗冲击性高。2.2 注塑成型基本过程1、生产前的准备工作为保证注塑生产不受其他不必要因素影响，保证塑件质量优良，须在生产前，有顺序地，进行材料的预处理，清洗，预热和选择脱模剂。（1）原材料的预处理原料的预处理包括三个方面：一是检查质量，成型材料的分析。这一部分包括测试塑料材料的水分含量、外观颜色、杂质颗粒，检测其热稳定性、流动性、收缩率指标。如果该塑料材料是粉状物料，在注塑之前还需要制成颗粒剂。二是着色，根据塑件成型的部分项目需要时，在成型材料中添加所需颜色的色剂材料。三是预热和干燥，材料的吸湿性和粘性可能影响塑件的注塑成型工艺，即需要按照注塑成型工艺所允许的水分含量，来进行预热干燥。如果材料蒸发出去水分太多，成型后的塑件可能有气泡或裂纹出现。（2）清洗塑料可能会发生反应，导致材料不稳定，则需要进行注塑机料筒的清洗。通常，注塑机料桶容积大，必须拆卸并清洗机筒，螺杆机筒等。而且清洗柱塞式的注射机料筒的时候是非常难的，这种注射机保存的物料是非常多的，转动起来很困难。（3）预热因为金属和塑料收缩率不同，导致插入周围的塑料易受应力影响，而使得塑料收缩或裂缝，所以，在成形前，将塑料插入预热温度适应，减少在成型时塑料融化的可能性。（4）脱模剂的选择常用的脱模剂有硬脂酸锌，液体石蜡（白油）和硅油。聚酰胺材料的脱模不可选择硬脂酸锌，另外两种脱模剂可以用于任意的塑料材料，而硅油的脱模效果较好，可用于允许范围内长期性的脱模，但价格昂贵。本次设计所使用的ABS塑料材料，可使用脱模剂是硬脂酸锌。此外，需要使用颜色通透的脱模。2、加料将颗粒和粉料按一定比例称重，并倒入料斗，通过料斗进入注射机料筒，物料一般是在注射机的料筒中塑化。物料塑化完成后将变成塑料熔体，注射模闭合注射充模。3、注射成型将塑料颗粒在注射机里面进行加热，那么颗粒就融化了熔体，通过注射机注射到模具的浇注系统里面，之后进到型腔里面去，它的注射加工过程，分别是充模，压实，保压，倒流还有冷却。包装进料阶段是指从熔体充满型腔螺杆机筒内，这将意味着新一轮注塑成型的开始。保压压力是指保证熔体的注射压力使得保证模腔继续压实过程、进给过程。在注塑模的冷却系统中由于塑料收缩率的影响开始形成熔体。回流是指在注塑机的柱塞或螺杆后退（保压消除），熔体会往浇口和流道方向流动。冷却是注射成型过程的最后阶段，也是整个注塑成型过程中非常重要的一个环节。只有设置的冷却系统可使塑件固化到一定程度的刚性，下一步的脱模才能顺利进行。4、加工塑料产品之后进行的处理温度和压力、熔体流动不均匀、填充范围不完整，这些因素一定程度上对塑件的成型过程产生影响。除此以外，模具冷却后，由于收缩应力的影响往往会出现一些不均匀的结晶。除了脱模后可能会产生变形的现象外，塑件的生产性能、表面质量等等，都是造成变形的因素。为解决相应的问题，我们必须进行加工塑料产品之后进行的处理。一次注射周期后，我们将塑件脱模，卸料，清洗模具，重新开始新一轮注射成型周期。3注塑机的选择和校核3.1注塑机规格的选择注塑机是通过其螺栓或柱塞将塑化好的塑料熔体注塑经模腔的设备，进过冷却固化最终的得到所需塑件。当前注塑机有多种分类方法，通常有如下几种：1、根据塑化方式不同：柱塞式、螺杆式；2、按机器的传动方式不同：液压式、机械式和液压机械（连杆）式；3、按操作方式不同：自动、半自动、手动。注塑机的优点是实现大批量、高精度、高速度的自动化生产。3.1.1注塑机的基本参数注塑机的基本参数有注塑压力，锁模力，注塑容量，开合模速度，合模装置的基本尺寸，塑化能力等。1、注塑压力注塑压力是指克服熔料在流道，型腔以及注塑机喷嘴时的流动阻力，螺杆或柱塞所需的施加的足够压力。2、锁模力注塑机的合模机构针对模具施加的最大夹紧力，同时保证塑料熔料不会把模具顶开，我们把此时的夹紧力称为锁模力3、注塑容量注塑装置达到的最大的注射量时，注塑螺杆或柱塞完成最长的注塑行程，注塑容量是显示注塑机注塑一个周期的加工能力。4、开合模速度避免塑件出现开裂、损坏的前提下，模板的最合理开合模速度，即在合模是模板速度是由快到慢，在开模时模板速度是由慢到快。5、合模装置的基本尺寸合模装置基本尺寸包括最大模具厚度、最小模具厚度、模具板行程、模板最大距离、模板尺寸、拉杆空间。3.1.2 注塑机的选择加工产品的体积是V=14.6，而又可初步设其为一模两腔，在本次设计中,注射量在60以下，所以选择使用柱塞式注射机，选用的注射机型号为XS-ZY-60型卧式注射机，有关数据如表3-1所示：表3-1注塑机XS-ZY-125技术参数表参数数据参数数据螺杆直径（mm）40注塑容量（cm）60 续表3-1 参数数据参数数据注塑压力（MPa）120塑化能力（kg/s)20注塑速率（g/s）60模具板行程（mm）180最小模具厚度（mm）70喷嘴孔径（mm）4最大模具厚度（mm）250喷嘴球半径（mm）10顶出行程（mm）160锁模力（KN）5003.2注塑机的校核3.2.1注塑机注射容量的校核注塑容量一定程度反映了注塑机的注塑能力，本次塑料螺栓的注塑模设计中，初步设为一模两腔，则校核要求两腔塑件的体积以及浇注系统中的体积之和，必须小于注塑机额定注塑量的80%。即 （3-1）式中 成型零部件的体积加上浇注部分的体积，；塑件的体积；V浇注系统的体积，； n初步设定的型腔数量，取2。将数据代入式（3-1）可得(3-2)式中 一个成型周期所需注塑熔料质量，g； 浇注系统的质量，。将数据代入式（3-2）可得要使0.8Vg；0.8Mg式中 Vg注塑机额定注塑容量；Mg注塑机额定注塑质量。将数据代入式中符合ABS是非热敏性材料，对最大注塑容量进行校核，而不需要最小注塑容量校核。3.2.2注塑机注射压力的校核查表可知，ABS材料的注塑压力为50120MPa，在本次设计中取注塑压力P=100MPa，注塑压力的安全系数k=1.21.5，即取k=1.2。注塑机的额定注塑压力为120MPa，注射压力的校核要求是，所以，注塑机的注塑压力满足要求。3.2.3注塑机锁模力的校核投影面积总和: （3-3）式中 单个塑件在分型面上的投影面积，cm； 塑件以及流道凝料在分型面上的投影面积，cm 流道凝料在分型面上的投影面积，cm。所需锁模力: （3-4） 式中 塑料熔体对型腔的平均压力(取35MPa)。注塑机的合模机构针对模具施加的最大夹紧力，我们需对此最大夹紧力校核，当高压的塑料熔体充满型腔时,会沿锁模力方向产生一个很大的帐型力。因此,注射机的锁模力必须大于该模的帐型力 (3-5) 式中 锁模力安全系数（，取k=1.2）；注塑机的额定锁模力，KN。又=56.95KN本次设计选择的注塑机额定锁模力为500KN,即锁模力校核合格。3.2.4注塑机模具厚度校核注塑机的最大（或最小）厚度是指动模板闭合时，达到合模时，动模板与定模之间所达到的最大（或最小）距离。因此，模具厚度的设计必须在注射机模具的最大和最小厚度范围内，即模具的厚度必须满足： （3-6）式中 注射机允许的最大（最小）模具厚度，mm；H 模具厚度，mm。注塑机模具厚度分别为，。本次设计中选择的模架规格为，则模具厚度。将数据代入式中得：H=220m，即，满足不等式，模具厚度校核合格。3.2.5注射机最大开模行程校核模具开模后为了便于取出塑件，须有足够的开模距离，而注射机的开模行程是有限的，所以须对注射机开模行程校核，本次选择的注射机的最大开模行程为180mm。注射机的最大开模行程应大于模具开模时取出塑件（包括浇注系统）所需要的开模距离，即满足下式： (3-7)式中 脱模距离，=5mm；塑料产品与浇注系统高度之和 ，=60+50=110mm，S注塑机最大开模行程，。代入数据可得，经校核，注塑机最大开模行程校核合格。通过上述校核得出该规格的注塑机满足要求，因此，确定选择注塑机型号为：XSZY60。3.3型腔数目的确定和分型面选择3.3.1型腔数目选择塑料产品在加工的时候数量是非常多的，要想模具加工产品的质量都符合要求，从成本这边来考虑，生产成本要想变低，根据设计要求，并经过上述计算，型腔数目可选择为2个。3.3.2分型面选择为了便于将塑件从密闭的模腔内取出，也为了便于安放嵌件或取出浇注系统，必须将模具分成几个部分。通常将分开模具后能取出塑件的面称为分型面。分型面就是模具上用来将产品拿出来，将浇注部分冷料取出来可以分离的那个面。根据分型面的形状来进行划分，有平面的，有曲面的，还有阶梯的。正常来说，定模还有动模进行分离的那么面就是主要的分型面。模具在进行划分的时候，可以分成两个或者是好多个，这些模具接触的面分离了之后，从模具里面将产品，还有冷凝料都拿出来，加工好了之后，再把这个模具关起来，这个接触的面就是我们说的分型面，这个面是什么样，就将模具的结构定下来了，加工的产品分型面只能是一个，不过，要是有要求的话，分型面也可以是好多个。塑件是不是能完美的成型取决于分型面如何。选择分型面应遵循如下原则：1、为了便于塑件脱模，应使塑件开模尽可能留在动模； 2、对产品的外观不能有太大的影响；确保产品的加工精度；3、尽可能减少塑件在分型面上的投影面积；4、高精度的塑件部分保证在分型面的同一侧；5、分型面尽可能便于模具排气。由于塑料螺栓存在外螺纹，选分型面须考虑塑料螺栓的外形，并且须遵循原则。分型面选的好还是不好，对于模具影响是非常大的，分型面应该让产品从模具里面脱离的时候容易一些，对产品的外表不能产生影响，并且排气起来还比较容易，这样它的工作效果才能比较好。按照塑件结构，可以有两种分型面方案，如图3-1所示：图3-1分型面方案根据分型面选择原则，综合比较两个方案，选定方案1为最终方案。方案1中，按照选用分型面时候的要求，对这两个方案进行对比，使用的是第一个方案，在第一个方案里面，塑料螺栓开模后，将完整地留在动模侧，对于设计分型面的要求是可以满足的，将模具的构造进行了简化，并且流道也变短了很多，使用的材料也没有那么多的浪费，这样经济效益就变高了。4浇注系统和冷却系统设计4.1浇注系统设计浇注系统是指塑料熔体从注塑机喷嘴进入模具开始到充满型腔为止所流经的通道。浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成，如图4-1所示。浇注系统在设计时的基本原则：1、必须了解本设计塑料材料的工艺特性；2、必须减小流程和截面尺寸，将热量和压力的损失降到最低；3、浇注系统的设计应有利于良好的排气；4、防止熔体充型时，对细小型芯或嵌件的直接冲击而造成位移或变形；5、浇注系统位置应该尽可能和模具轴线对称。1-主流道；2-分流道；3-浇口；4-冷料穴；5-塑件图4-1浇注系统的组成4.1.1主流道设计主流道是塑料熔体经过模腔的的第一道关卡，它可将熔体导入分流道或型腔。一般情况下，把主流道设计在模具的中心位置，卧、立式注塑机须使主流道垂直于水平分型面。主流道尺寸可影响流动阻力，而影响流动时间，最终影响注塑成型的周期时间。1、设计主流道（1）主流道设计的基本原则有：a、主流道与喷嘴轴线重合；主流道与注塑机的喷嘴紧密对接，并且可以半球形过渡，凹入高度；b、主流道出口以圆弧过渡，其半径1mm3mm,以此减少流动阻力；c、在能形成完整塑件的前提下，尽量减少主流道的长度；d、主流道形状为圆锥形，其锥度为24，内表面粗糙度Ra=0.8；e、主流道的部分应该设计成主流道称套，主流道称套的大端可看做定位环，圆盘凸出定模板截面高度5mm10mm；f、减少冷却时间，以避免塑件产生气孔。本次的塑料螺栓注塑模设计中，塑料材料选择为ABS，该塑料材料的流动性较差，所以选择锥角度数 =36，主流道长度H60mm。主流道内壁表面粗糙度Ra=0.4。主流道与分流道结合处采取圆角过渡，其半径r=13mm。（2）主流道相关计算为减少流动阻力，则dD,有 （4-1）式中 D主流道小端直径; d喷嘴直径，d=4mm。将数据代入（4-1）得D=4.55mm；即取主流道小端直径D=5mm。为防止溢料，又（4-2）式中 浇口套半径;喷嘴球半径，。将数据代入式4-2得；即浇口套半径。2、浇口套设计生产主流道的浇口套的材料，基本上用的是碳素钢，对它进行热处理，淬火，处理之后硬度可以达到53HRC57HRC。4-2这个图里面展示的就是主流道的浇口套，还有它怎么样去进行固定：图4-2浇口套固定形式注射机XS-ZY-60喷嘴球的半径是10mm，喷嘴的孔大小是4mm。那么一定要让浇口套上面的面跟注射机的喷嘴那一头，凸出来的球面，接触起来效果很好，凹球面的半径大小是19mm，圆锥孔比较小的那一头，它的直径应该和喷嘴的直径还要大或相等，确定是4mm，图4-3所示的就是：图4-3浇口套3、主流道称套设计主流道衬套尺寸根据模具尺寸来选择的，主流道衬套的常用材料为T8A，其硬度为HRC55。4.1.2分流道设计一般情况下，分流道设计在分型面上，并且分流道截面面积不可过大或过小。分流道截面形状有U形、梯形、正六边形等。分流道断面一般为圆形效果最好，根据本次塑件的设计要求，选择圆形的分流道。1、分流道的设计原则有以下几点：（1）分流道长度要设计尽可能的短，以减少压力的损失；（2）分流道的转折处的圆角设计的尽可能小，以减少流动阻力；（3）分流道表面不须太过光滑，表面粗糙度；（4）分流道和型腔分布间距合适，排列紧凑；（5）分流道与浇口以斜面或圆弧来过渡。2、 分流道的布置形式设计分流道的布置形式由型腔布置来决定，其布置原则应是排列紧密，流程缩短，使锁模力平衡。主要有平衡式布置和不平衡式布置两种，根据本次设计的要求是一模四腔，选择平衡式布置方式，这种布置方式可以满足均衡送料、同时充满型腔的要求。3、 分流道的长度设计分流道的长度由模具型腔的布局和浇口所处位置决定，因为长流道会增加流动阻力，从而导致压力损失，增加了不必要材料使用，导致热量损失，由此分流道长度应力求短。4.1.3浇口的设计浇口是浇注系统中截面尺寸以及长度都最小的部分。浇口就是进料的地方，他可以将分流道还有型腔连接起来。它的作用是：一个可以控制型腔里面的塑料熔体；还有一个，型腔里面如果没有压力了，那么型腔这个时候就会关起来，还没有完全固化的塑料产品不会从里面倒流出来。如果浇口太小,压力就显得不够了，使得不能充满。浇口过大,导致压力过强，容易导致产品的变形甚至直接破裂。浇口的截面形状一般为矩形。为了避免产生摩擦阻力，设表面粗糙度。浇口在设计时，需要考虑塑料的品种、塑件的形状、壁厚、模具的结构以及注塑成型工艺，还要在短时间中，保证塑料熔体充满整个型腔,在型腔充满时，浇口立刻关闭。浇口的尺寸需通过试模确定，一般情况，将浇口尺寸设计尽量小。浇口的位置影响塑件的质量，浇口位置选择错误时，导致塑件变形、熔接痕、凹陷以及裂纹。1、浇口的类型浇口分为直接浇口、盘型浇口、轮辐式浇口、爪型浇口、侧浇口、点浇口等。（1）直接浇口无分流道，流动阻力小，造成的压力损失小，一般适用于较大的工件，一模一件；需要延长时间来避免产生倒流的现象；需要通过车床去除废料。直接浇口有排气顺畅、机构简单等优点；缺点有容易产生残余应力，周期较长。适合用在单腔模。（2）盘型浇口盘型浇口又称为中心交口，流程较短，与直接浇口相似去除废料较难。通过型腔中心或数股输送熔料。盘型浇口通常使用在圆形制品或内侧开口的圆柱。适合用在同心制品，尺寸上要求较为严格。（3）轮辐式浇口通过四点进熔料以方便去除废料，并容易形成熔接缝，因此轮辐式浇口又叫四点浇口或者十字浇口。优点是浇口便于去除，节约材料，且成本低廉；缺点是熔接痕较多，塑件强度下降。（4）爪型浇口不同于轮辐式浇口的四点进料，爪型浇口通过三个方向进料，除此以外，优缺点与轮辐式浇口相似。（5）侧浇口侧浇口又称边缘浇口（从塑料边缘进料），是比较常用的浇口形式。一般适用于一模多腔，易于去除浇口废料，因为是四点进料，和轮辐式浇口相似，容易产生熔接痕；且压力损失较大。（6）点浇口其截面尺寸较小，要求增加分型面，以便于去除浇口废料。优点是不需要机器切除浇口，效率较高；缺点是压力损失较大，对注射压力要求较高。点浇口使用在单腔模。2、浇口位置的选择一般依靠以下原则:（1）熔体流动的距离必须是最近的；（2）不管是在那个分流道上面，塑料熔体都可以流动到终点；（3）向模具里面注射塑料熔体的时候，这个地方的壁厚必须是最厚的；（4）尽可能的在让拐弯的角度小一点。（5）将型腔里面的气体很好的排出去。根据本次设计的注塑成型要求，以及型腔的布置方式，选择侧浇口更符合设计要求，如图4.3所示。浇口厚度为塑件壁厚的1/32/3,即满足如下公式： （4-3）式中 a浇口厚度，mm； 塑件壁厚，取。将数据代入式（4-3）得：a=0.61.2mm，本次设计取a=0.8mm。宽度： （4-4）式中 b浇口的宽度，mm。将数据代入式（4-4）得：b=48mm，取b=6mm。设置浇口的长度。图4-3侧浇口浇口道设在模具的分型面上，浇口和塑料螺栓以圆角或倒角过渡，半径R=0.5mm或角度0.545 ,以便减少对塑料螺栓产生损坏。浇口与分流道以斜角过渡，角度设为,同时在分流道底部，设置圆角,使得熔体流动顺畅，流动阻力降低，从而压力损失减少。4.1.4冷料穴和拉料杆的设计冷料穴是暂时贮存温度较低塑料熔体的洞穴，当熔料的温度较低时，不能立即注塑到浇注系统中，避免在一定程度上，对塑件质量产生影响。冷料穴作用是，贮藏冷料，当熔体的温度提高时，便可以顺利充模。冷料穴位于主流道的末端或分流道的尽头，同时要将冷料穴设在动模一侧。冷料穴另外一个作用是，在模具开模时，把主流道凝料从主流道拉出来附在动模边。拉料杆有钩形（Z形）和球形头两种形式。钩形拉料杆的固定推杆固定在板上，随着顶出机构上下移动，当塑件被顶出以后，钩形拉料杆再进行横向移动，将流道的多余凝料拉出。当工件不能左右横向移动时，采用锥形拉料穴，锥度一般要求35。球形头拉料杆不可以单独使用，需要推板的帮助，必须与推板联合作用，拉料杆的下端连在型芯上，这样的设计有利于生产效率提高。总之，设计往往选择钩形（Z型）拉料杆，本次的塑料螺栓注塑模设计选择Z型拉料杆。4.2 排气系统的设计排气系统是指在注塑成型过程中注射成型过程中的气体（气体主要来源有原本在腔内的气体，空气溶解在熔体中的气体，水蒸汽，塑料分解而产生的气体）利用装置来进行排除。在本设计中，由于塑料螺栓的体积小，在形成的过程中产生的气体不会很大，因此，不需要对排气系统进行其他设计，可以使用分型面和推杆的间隙配合来排气。在排气过程中，为减少热量的损失，须降低表面粗糙度。可以通过砂轮指向横向线磨削分型面，以降低分型面表面粗糙度，从而熔体填充过程中产生的气体，可以在分型面处被排出。此外，可将动模板与分型面之间的距离设为宽2mm，固定模板槽设为高1mm，这样从分型面处排气的效果更好，即加强了分型面排气功能。4.3 温度调节系统的设计在注塑过程中，冷却是注塑成型周期中用时最长的。但是，由于塑料材料的性质和加工工艺各不相同，所以对温度的要求也各不相同，冷却系统在一定程度上决定了塑件的质量以及其生产效率等。温度也就直接影响了塑件的注塑成型周期以及在注塑成型过程，如塑料的充模、定型等。温度被设置为高低取决于塑件结构、性能、加工工艺条件。除了温度可能影响冷却系统外，还用其他因素如分型面的位置设计、熔体温度、冷却介质的类型、冷却水道的布置方式、模具温度等。4.3.1 温度的影响及设计要求1、温度对塑件产生的一些影响：（1）当模温低时，温度对塑件的收缩率影响较小，有可能降低；（2）当模具温度稳定，冷却时间较短，注塑速度较快时，塑件变形的可能性降低；（3）如果该塑料材料是结晶性聚合物，高模温使塑件的尺寸变化小，塑件出现结晶可能性降低；同时高模温延长注塑成型周期，也有可能使得塑件出现发脆现象；（4）如果该塑料材料是无定型的聚合物，须减低模温，以降低耐应力的开裂可能性；（5）高模温可提高塑件表面质量。2、温度调节系统设计时的一些要求：（1）模具温度保持稳定，以便保证塑件的各部位冷却时间一致；（2）运用较低的模具温度，使用较多的、较快的冷却水；（3）温度调节系统应该设计的较为简单、加工起来较为容易、成本低廉。4.3.2 冷却系统的设计 冷却系统在设计时应该遵守的一些准则：（1） 冷却水道应尽量缩短与浇口距离，同时要提高浇口处冷却程度；（2） 冷却水道到模腔表面的距离应尽量相等；（3） 冷却水孔应该尽可能设计多点，断面尺寸应该尽可能大；（4） 冷却水道应该避免设计在塑件的熔接缝处；（5） 冷却水道应该避免设计穿过模具的接缝处。4.3.3设计冷却系统的必要性在注塑成型过程中，温度会很大程度上影响塑件的质量，因此对塑件生产效率起到关键性作用。模温对塑件质量的影响如下：（1）变形模具温度变化较小，同时当冷却过程较为缓慢时，塑件变形的可能性将大大降低。厚度不均匀、外形复杂的塑件，容易发生收缩和翘曲，必须设计合理的冷却系统，水温度稳定可使塑料固化效果好。（2）尺寸精度稳定的模具温度，可降低产品收缩率，塑件的尺寸精度较好。（3）机械性能结晶性塑料，结晶度越高，塑件开裂可能性高，降低模温，可降低开裂。（4）表面质量模温过低可能产生接缝，可能产生表面粗糙度较高的可能性。模温增加，塑件表面质量可增加。即需要选择合理的模温，不过高也不过低。（5）温度对生产效率的调节作用：熔体温度60200，只有很少部分热量散到空气中，绝大部分的热量是由冷却介质融合。因此，注塑模具冷却时间的长短，主要由冷却介质的冷却效果的决定。模具冷却时间占注塑周期23，冷却时间缩短即意味着塑料模具生产效率的提高。本次的设计中，冷却介质为20的水，而冷却系统的出口温度为24。当要求塑件在生产时高质量、高效率时，就一定要设计完善的温度调节系统。在本次的塑料螺栓注塑模设计中使用ABS作为本次设计的塑料材料，所以需要设计较高的模具温度，当模具温度较低时，可能会降低塑料熔体的流动性，则会导致流动阻力增加。温度调节系统分为冷却系统和加热系统，塑料材料选择ABS，塑件模温一般80，只需要冷却系统设计，而不需设计加热系统。4.3.4 冷却系统计算塑料螺栓的冷却需要一定的时间和冷却温度，冷却时间与塑料螺栓的尺寸以及选择的材料有关。当塑件的冷却温度达到热畸变温度时，塑料螺栓即可脱模，冷却时间是使塑料螺栓温度下降到一定时，即中心温度到达变形温度，由此列出以下公式： （4-5）式中 固化时间，；塑件的厚度,；塑料经验参数，ABS取338。将数据代入式（4-5）得：。塑件开模时，通过脱模设备将塑件顶出。在本次设计中，设开模时间为，取，所选注塑机的注射时间，则注塑成型的周期：，由上章式（3-2）计算得单个注塑成型周期使用塑料熔体质量：每小时注射次数：单位时间的注射量：冷却水道可以设置大于或等于3根，这样可以保证塑料熔料冷却前后的温度差较为稳定，在本次设计过程中，可以将冷却水孔设为4根，直径为6mm。设计如图4-4图4-4冷却系统5其他零部件的设计5.1脱模机构的设计5.1.1脱模机构的分类将塑料制品和浇注系统的凝料从模具中脱出的机构称为脱模机构。脱模机构的一系列动作是由安装在注塑模上的机构顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。根据动力机构分为：手动，电机，液压或气动。通过推进机构的特性分为：一次、二次、顺序、点浇口自动和带螺纹塑件等几类。5.1.2脱模机构设计原则塑件的尺寸外形多种多样，相应地脱模机构的样式也不是一层不变。脱模时尽量减少对塑件的损坏，使得塑件发生变质或外形的变化，所以在设计中必须要求对模具的大小和作用在塑件位置做出正确的分析，塑件受到均衡的压力。脱模机构应遵循的设计原则：（1） 脱模机构应该设计在不显眼的位置，避免影响整体美观；（2） 塑件开模时留在动模侧，以便于脱模机构发生作用；（3） 脱模机构需要有较高的强度和耐磨性，以便于长期的顺畅运行；（4）脱模机构应尽量避免分布在薄弱部分，以减少塑件在脱模过程损坏和变形的可能情况。由于塑件采用哈夫块型如图5-1所示，可以不采用推杆设置，只需要设计复位杆和拉料杆。经计算，推动距离为11mm，拉料杆顶出凝料的距离为6mm。图5-1哈夫块5.2.1导向机构设计原则导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。导向机构作用是定位、导向和承受一定的侧压力。导向机构有两种类型，一种是主要适用于简单的模具和小批量生产，一般不需要配置导套的使用。另一种是适用于高精密且须大批量生产的塑件，同时需要配置导套。这一种导向机构当发生磨损时，可以更换新的导套使用，以便保持高精度的优点。模具安装孔须导柱安装孔尺寸相同，以达成两者之间同轴度目标。导向零件的设计原则：（1）塑件精度高或大型时，需另外增加锥面以达到定位效果；（2）导柱布置方式多种多样，导柱以间距相同的方式布置在分型面上；（3）导柱和导向孔中心到模板边，长度应在允许范围足够长，以减少可能出现模板变形的可能性；（4）导柱固定端直径与导套固定端外径应相等，这样更加方便孔的加工；（5）为了更为顺畅地导向，导柱的前端设为锥台形或半球形，导套前端须倒圆角，导柱导向长度高出型芯812mm；（6）耐磨性高，导柱和导套通常选用20钢、T8、T10钢，硬度5055HRC；（7）导柱和导套固定部分表面粗糙度Ra=0.8,导向部分；（8）导柱、导套和模板固定部分采用H7/m6的过渡配合，导柱和导套部分采用H7/f7的间隙配合。5.2.2导柱外形尺寸计算本次注塑模设计导柱采用T8钢，经过淬火处理，硬度为55HRC，导柱的下端多用半圆形。导柱如图5-2所示，在本次设计中，塑件的精度要求并不高，设计要求降低成本，因此设计中采用A型导柱。导柱直径，取。 （5-1）式中 导柱长度，mm； 动模板的厚度，mm； 型芯的高度,mm。将数据代入公式（5-1）可得：图5-2导柱5.2.3导向孔的设计因为本次设计中选择A型导柱，即不用设计导套，只需设计导向孔导向孔设计要点：（1）为使导向孔排气顺畅，导向孔选用通孔；（2）为使导柱顺利进入导孔，导向孔的前端须倒圆角；（3）为增强导孔的耐磨性，通常选用淬火钢或铜等材料，但其硬度须比导柱小，以避免导套和导柱之间产生拉扯；（4）导孔的滑动部分按H8/ f 8间隙配合，导孔外径按H7 /m6过渡配合；5.2.4导柱的数量和布局导柱数量以及布置形式，一般可依据模具安装形式和尺寸来确定。本次的塑料螺栓注塑模设计选择的导柱数量为4根。5.3定位圈的设计定位圈与定位孔向配合，在本次的设计中，要求模具的安装须精准，同时要保证主流道称套与喷嘴孔精准安装。所以一般是使用定位圈来起到定位的作用，定位孔除了有定位的作用外，其仍有避免浇口套脱落的作用。5.3.1定位圈的数量和布局对于定位圈与定位孔上的配合长度，一般来说，中小型塑件长度为；大型模具取1015mm。塑料螺栓是小型塑件，即可取所以为了方便整个模具的装配，定位圈的外径比注塑机的孔径小。即根据要求得： (5-2)式中 注塑机定位孔的直径，； 定位圈外径，mm。将数据代入式（5-2）得：在本次的塑料螺栓的注塑模设计中，由于塑料螺栓是小型模具，设计的精度不需要太高，除此以外，主流道设计较短，本次设计，定位圈与定模装配选用常用的安装方式。5.4注塑模具成型零件和模体的设计5.4.1模具型腔的结构设计设计成型零部件的构造，要想让成型零部件的质量好一些，需要注意的方面还是比较多的。需要生产的成型零部件是型腔，无论是构造，还是零部件的外形，数量是多好，怎么加工等等关系都是非常大的。型腔的构造款式还是比较多的，在这篇论文里面我们模具里面的型腔是嵌入进去的，有图纸附着。型腔的构造不复杂，稳定性是非常好的，还很牢固，外形也不能有变化，加工的产品不会有溢料的痕迹出现，不过生产模具有困难，后面还要对它进行数控生产加工。型腔的结构形式大致可以分为以下几种：（1）整体式型腔是整体的，它是通过一整块材料进行生产的。（2）整体组合式这种结构加工也是通过整块材料来的，在木板上固定的时候用台肩或者是长方形挂钩来进行。（3）局部组合式这种型腔加工的时候也是通过整块材料进行的，不过在有些地方安装了成型嵌件。（4）完全组合式这个型腔是通过很多个螺栓拼块组成的。本次设计的塑料螺栓的小型，且较为简单的结构，模具型腔选择整体式的结构形式，并且有两个哈夫块组成，可以使用电火花进行模具型腔的加工。5.4.2 注射模具成型零件的尺寸确定1. 塑料制品的成型收缩率的计算塑件从模具中取出后，其尺寸的变化程度称为塑件收缩率。塑件收缩率收缩会因塑件材料、尺寸、成型情况的变化而发生一定程度的变化。通过测量所得塑件，查表可得ABS的收缩率为0.3% 0.8%，则可得平均收缩率。1、型腔尺寸计算（1）径向尺寸ABS的一般精度等级为6级，塑件的外径，根据如上可查表得，按照平均收缩率计算凹模径向尺寸公式： （5-3）式中LM 凹模径向尺寸，mm；Scp塑料平均收缩率，%；z凹模制造公差，mm。已知； 。将数据代入式（5-3）得： （2）深度尺寸查表可得，ABS的精度等级为6级。又由于塑件的深度尺寸，所以查表得=0.55mm。按照平均收缩率计算凹模深度尺寸公式：（5-4）式中凹模深度尺寸，mm；凹模深度制造公差，mm。已知；将数据代入式（5-4）得： 2、螺纹型芯尺寸计算（1）中径尺寸 （5-5）式中 螺纹型芯中径尺寸； 塑件内螺纹中径基本尺寸； 塑件中径公差； 螺纹型芯中径制造公差，。已知；将数据代入式（5-5）计算得：。（2）外径尺寸 （5-6）式中 螺纹型芯外径尺寸； 塑件内螺纹外径基本尺寸； 螺纹型芯中径制造公差，。将数据代入式（5-6）计算得：。（3）内径尺寸 （5-7）式中 螺纹型芯内径尺寸； 塑件内螺纹内径基本尺寸； 螺纹型芯中径制造公差，。将数据代入式（5-7）计算得：5.5 注射模具的侧抽芯机构设计5.5.1 侧向分型与抽芯机构的分类侧向分型与抽芯机构可以分为手动、机动、气动三种。这三种的特点分别是：手动特点是抽拔力较小、不可批量生产、需要用螺纹手摇；机动特点是抽拔力较大、可自动化生产，结构较复杂；气动特点是抽拔力大、抽拔距离较长、成本较高。5.5.2 注塑模具的侧抽斜导柱抽芯机构设计斜导柱的斜导柱侧抽芯机构的重要组成部分。斜导柱设计包括许多方面，主要包括斜导柱的结构形式、安装形式、斜导柱直径、拔角，斜导柱长度、加工精度，斜导柱的材料及热处理等。（1）斜导柱倾斜角对于斜导柱抽芯装置来说，它在工作的时候效果是不是好，主要是由导柱倾斜角来决定的，开模行程也受到它的影响，斜导柱有多长也受到它的影响，并且对于斜导柱承受到的力是什么样子也受到它的影响。倾斜角究竟有多大，在确定的时候从抽芯距，还有开模行程，还有斜导柱的受力来进行，在真正生产的时候，根据设计要求，倾斜角满足的计算公式为：（5-8）式中 斜导柱的抽拔角； 抽芯距（S=13.5mm）；斜导柱完成抽芯所需的开模行程，H=50mm。将数据代入公式（5-8）计算得：取（2）圆柱形斜导柱总长度的计算斜导柱有多长，主要是在于抽芯距的大小，斜导柱直径有多大，还有倾斜角有多大。圆柱形斜导柱总长度： （5-9）式中 斜导柱总长度，； 斜导柱台肩直径，； 斜导柱抽拔角，=； 斜导柱固定板厚度，； 斜导柱与侧滑块斜孔的配合间隙，； 斜导柱工作部分直径，； 抽芯距，。将数据代入式（5-9）得：，取斜导柱如图5-6所示。图5-6斜导柱5.6模架的选用5.6.1模架的基本类型注塑模具可分单分型面注塑模、双分型面注塑模、侧向分型抽芯注塑模、定模设推出机构的注塑模、带自动卸螺纹的注塑模。（1） 单分型面注塑模具 又称为两板式注塑模，特点是结构简单，因此用的也是最多的一种注射模具。（2） 双分型面注射模具也叫三板式注射模，但和分型面注射模具相比，有和主分型面相平行的分型面，特点是结构较为复杂，重量较大，成本较高。适用于有点浇口的注塑模。（3） 侧向分型抽芯注塑模特点是结构复杂，成本高，重量大。适用于带有侧孔或者侧凹的塑件，这类塑件不可以直接脱模，必须增加另外的抽芯机构又或者是侧向分型机构。（4）定模设推出机构的注塑模适用于有些塑件的形状较为特殊，塑件开模后不能确定留在哪一侧，因此需要设置一个推出机构。（4） 带自动卸螺纹的注射模适用于批量生产的螺纹塑件，模具中带有传动机构。本次的塑料螺栓注塑模设计中，塑料螺栓形状较为简单，并不需要复杂的注射模具，因此选择单分型面注射模具。5.7模具安装和调试5.7.1模具的安装1、首先要按照图纸对主要的零件，还有别的零件的大小进行查看，之后再进行装配。2、镗导柱孔把定模板，动模板还有定模座板都放在一起，让这些分型面紧紧的靠在一起，并且还进行夹紧。对导柱孔，型孔进行镗加工，将定位销压进去之后，对侧边的面垂直基准进行生产。3、加工定模对定模7的型腔中心所处的真实的位置进行确定，用的是定模侧边的面的垂直基准，并且这个基准也是生产基准，对它还要进行电火花加工，加工好四个型腔的腔室，之后将浇口套孔，还有四个拉料杆孔都生产出来。4、加工动模根据定模真实的生产中心所处的地点，把四个推管还有型腔都在动模板5上面生产出来，之后将四个复位杆孔都生产出来。5、压入导柱在定模座板8
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