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接水盒 塑料 成型 工艺 模具设计 注塑 模具 11 CAD 图纸 PDF

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河南机电高等专科学校毕业设计任务书系 部： 材料工程系 专 业： 模具设计与制造 学生姓名: 李跃平 学 号: 111304333 设计题目： 接水盒塑料成型工艺与模具设计 起迄日期: 2013 年 11 月 02 日 2014年4月13日 指 导 教 师: 韩艳艳 2013年 11 月 2 日 毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的：本课题来源于实际生产中，设计的模具应能够达到大批量生产，满足使用要求。同时自己要独立完成不得抄袭别人的或让别的人帮你完成。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 生产批量：大批量;材料：ABS 工件精度：MT7;要求:（1）了解目前国内外塑料模具的发展现状；（2）塑料制件的结构工艺分析并确定其工艺方案；（3）塑料制件的注塑成型工艺与模具设计计算，并编写设计说明书一份；（4）绘制模具总装图一张，绘制重要零件的零件图，并手绘一张零件图； 所在专业审查意见：负责人： 年 月 日系部意见：系领导： 年 月 日 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 模具号零件号零 件 名 称00-05动模板XYZ-003牌 号硬 度T1058-62HRC工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格01下料02锻造达尺寸310mm234 mm50mm蒸汽锤直尺03粗铣六面达尺寸208mm226mm42mm铣床虎钳30面铣刀 10铣刀游标卡尺04磨上下表面及一直角面平面磨床磁力夹具、精密平口钳砂轮游标卡尺，刀口尺05钳工划线去毛刺做螺纹孔立式钻床虎钳钻头、铰刀、丝锥高度尺、游标卡尺06热处理处理保证硬度58-62HRC热处理炉硬度仪，游标卡尺07磨削上下面及一直角面平面磨床磁力夹具、精密平口钳砂轮游标卡尺，刀口尺08线切割各个型孔留余量0.02mm线切割慢走丝机床复式支撑0.2mm黄铜丝千分表，游标卡尺09钳工研磨各型孔达尺寸要求游标卡尺10检验游标卡尺 编制 校对 审核 批准 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 模具号零件号零 件 名 称 定模板XYZ-004牌 号硬 度 42-46HRC工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格01下料02锻造达尺寸190 mm121mm112mm蒸汽锤直尺03粗铣六面达尺寸187mm118mm99mm铣床虎钳30面铣刀, 10铣刀游标卡尺04磨上下表面及一直角面平面磨床磁力夹具、精密平口钳砂轮游标卡尺，刀口尺05钳工划线去毛刺做螺纹孔立式钻床虎钳钻头、铰刀、丝锥高度尺、游标卡尺06热处理（淬火、回火）保证硬度42-46HRC热处理炉硬度仪，游标卡尺07磨削上下面及一直角面平面磨床磁力夹具、精密平口钳砂轮游标卡尺，刀口尺08线切割各个型孔留余量0.02mm线切割慢走丝机床复式支撑0.2mm黄铜丝千分表，游标卡尺09钳工研磨各型孔达尺寸要求游标卡尺10检验游标卡尺 编制 校对 审核 批准 河南机电高等专科学校毕业设计说明书毕业设计题目：接水盒塑料成型工艺与模具设计系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 模具113班 学生姓名 李跃平 学 号 101304333 指导教师 韩艳艳 2014年 4 月16 日河南机电高等专科学校学生毕业设计中期检查表学生姓名李跃平学 号111304333指导教师韩艳艳选题情况课题名称接水盒塑料成型工艺与模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：所在专业意见： 负责人： 2014年 月 日 接水盒塑料成型工艺与模具设计摘 要：本设计题目为接水盒注塑模设计，该设计较系统的介绍了简单注塑模具的设计过程。同时对塑件的成形工艺及模具成型结构对塑件质量的影响进行分析。在设计过程中，首先对塑件进行工艺分析，了解塑件的材料、形状、尺寸及精度要求，参考工艺的可行性，选择满足要求的工艺方案。然后我按照设计要求对组成注塑模具的成型零部件、浇注系统、导向机构、脱模结构、侧向分型与抽芯机构、加热与冷却系统、排气系统和其它零部件进行设计。在模具设计过程中较多的考虑了模具结构的调整性、易更换性及模具成本。从控制制件尺寸精度出发，对计算机按键注塑模的各主要尺寸进行了理论计算，以确定各工作零件的尺寸。模具零件设计完毕后，对重要的工作结构和零件进行了校核。校核结束后对模具安装并调试。从模具设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述，并应用CAD进行各零件的设计。关键词：工艺分析 塑件成型 浇注系统 The water box of plastic forming technology and die designABSTRACT：This design topic for water for injection mold design, the design of a system of simple injection mould design process are introduced. At the same time the shape forming technology and mould structure impact on the quality of plastic parts for analysis. In the design process, first of all plastic parts for process analysis, understand plastic material, shape, size and precision requirements, the feasibility of the reference process, choose to meet the requirements of processing plan. Then according to the design requirements of the injection mold of molding parts, pouring system, steering mechanism, demoulding structure, side parting and core-pulling mechanism, heating and cooling systems, exhaust systems, and other components. In the process of the mould design is more concerned about the mould structure adjustment, easy to replace and mould cost. Starting from the control parts size accuracy, computer keys all the main dimensions of injection mold for the theoretical calculation, to determine the dimensions of work parts. After the die parts design, structure and components of important work has carried on the check. After the check for mold installation and commissioning. From the mold design to the parts processing and assembly process in detail, and applied to CAD for the design of the parts. KEYWORDS:Technology analysis Plastic Molding Gating system 接水盒塑料成型工艺与模具设计1绪 论1.1国内外模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状近年来随着我国模具工业的迅猛发展，模具零件的标准化、专业化和商品化工作，已具有较高的水平，取得了长足的进步。自1983年全国模具标准化技术委员会成立以来，组织专家对模具标准进行制定、修订和审查，共发布了90多项标准，其中冲模标准22项、塑料模标准20余项。这些标准的发布、实施，推动了模具行业的技术进步和发展，产生了很大的社会效益和经济效益。模标准件的研究、开发和生产正在全面深入展开，无论是产品类型、品种、规格，还是产品的技术性能和质量水平都有明显的提高。目前我国模具的标准化程度和应用水平还比较低，乐观地估计不足30%，与国外工业发达国家(70-80%)相比，尚有较大的差距。现在生产销售厂家虽然逐年增加，但大多数是规模小、设备陈旧、工艺落后、成本高、效益低。只有普通中小型标准冲模模架和塑料模模架、导柱、导套、推杆、模具弹簧、气动元件等产品，商品化程度较高，可基本满足国内市场的需求，并有部分出口。而那些技术含量高、结构先进、性能优异、质量上乘、更换便捷的具有个性化的产品，如球锁式快换凸模及固定板、固体润滑导板和导套、斜楔机构及其零部件，高档塑料模具标准件和氮气主弹簧等在国内的生产厂家甚少，且由于资金缺乏，技改项目难以实施，生产效率低，交货周期长，供需矛盾日益突出。塑料制品质量轻、耐腐蚀、生产效率高、耗能比较低，所以在生产、生活的各个方面得到了广泛地应用。甚至在某些领域，塑料可取代金属，例如塑料齿轮、塑料管件等，在某些领域塑料制品起着不可代替的作用。塑料的原材料只有加工成塑料制品才能实现其真正的价值。生产塑件的原因就是为了利用其性能和各种工艺加工方法来使其来成为一种既有一定的形状又有一定的用途的实际产品。它的成型方法有很多种，例如，挤出、吹塑、注塑、压铸等。其中，注塑成型一般过程是：原材料从注塑机料斗进入加热筒进行加热塑化，然后由注塑机的螺杆或柱塞推动塑化的料，行程一定的注塑压力，塑化后的料在压力的作用下，进入喷嘴，然后进入流道、浇口、模具型腔，等到注塑完成后，就进入了冷却保压阶段，最后开模取出塑件。因此，每年尚需从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3-8%。国产模具标准件在技术标准、科技开发、产品质量等方面，还存在不少问题。诸如，产品标准混乱，功能元件少且技术含量低，适用性差;技改力度小、设备陈旧、工艺落后、专业化水平低、产品质量不稳定;专业人才缺乏，管理跟不上、生产效率低、交货周期长;生产销售网点分布不均，经营品种规格少，供应不足;某些单位为了争夺市场，不讲质量，以次充好，伪劣商品充斥市场。还有不计成本、盲目降价、扰乱市场的现象，是需要认真研究，丞待解决的。总体来分析，中国模具标准件行业发展前景非常乐观，标准件行业成为如今阳光产业，正一步步快速发展。发展趋势:随着车辆等发展，压铸模各方面随之提高，并且要求也就高了很多。模具技术含量不断提高模具的精度越来越高。模具的趋大型化。模具标准件的应用将日渐广泛。多功能复合模具进一步发展。1.1.2国外模具的发展趋势国外，特别是欧美和日韩等发达地区的模具工业起步较早，拥有比较先进的生产管理技术及经验，值得我们国内模具行业学习和借鉴，在欧美，许多模具企业将高技术应用于模具设计和制造，主要体现在：(1) CAD/CAE/CAM/ERP的广泛应用，发挥了信息技术带动和提升模具工业的优越性（2）高速切削五轴高速加工技术基本普及，大大缩减制模周期，提高企业的市场竞争力（3）快速成型技术和快速制模技术得到普及应用（4）从事模具行业的人员精简，一专多能，一人多职，精益生产（5）模具产品专业化，市场定位准确（6）采用先进的管理信息系统，实现集成管理（7）工艺管理先进，标准化程度高 据调查研究，日本模具加工的未来发展方向主要表现为无人手修模，无放电加工，加工时间短，五轴加工等方面。1.2 塑料注射模具设计的思路（1）收集、分析、消化原始资料 收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工数据，以备设计模具时使用。消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。（2）消化工艺数据，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。确定成型方法采用直压法、铸压法还是注射法。（3）选择成型设备根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。具体结构方案（4）确定模具类型 如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂：型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。2 塑件工艺分析2.1塑件的工艺性分析塑件的材料采用ABS属于热塑性塑料，它的成型特性为：ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物，是一种坚韧而有刚性的非结晶性热塑性工程塑料。苯乙烯使ABS有良好的可塑性、光泽和刚性；丙烯腈赋予ABS有良好的耐热、耐化学腐蚀和表面硬度；丁二烯赋予ABS良好的抗冲击性和低温回弹性。可通过调整这三种组分的比例来调节ABS的性能。ABS为非结晶性聚合物，成型后无结晶，成型收缩率低，一般为0.30.6。无明显熔点，熔融温度低，热稳定性较好。有一定的吸湿性，约0.20.5，注塑前需作干燥处理，使含水率在0.1以下。ABS熔体粘度适中，流动性较好，易于充模，粘度对剪切速率比较敏感，随剪切速率增加，熔体粘度急剧下降；而温度对粘度的影响不很明显。要想获得合格的塑料制件除选用塑料的原材料外，还必须考虑塑件的结构、尺寸合表面质量等工艺性，塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件设计满足成型工艺要求，才能设计出合理的模具结构以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷、及开裂等缺陷，达到提高生产率和降低成本的目的。塑件的尺寸精度与模具的制造精度，模具的磨损程度，塑件收缩率的波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形式等有关，因此，塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。使用ABS注射成型塑件时，由于熔体粘度高，所需要的注射成型压力较高，因此塑件对型芯的包紧力较大，故塑件应采用较大的脱模斜度，另外熔体粘度高，使ABS塑件易产生熔接痕，所以模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，ABS是易吸水，使成型塑件表面出现斑痕，云纹等缺陷，为此，成型加工前应进行干燥处理，在正常的成型条件下，壁厚，熔料温度对收缩成型的塑件尺寸稳定性较好。ABS成型周期短；表观粘度对剪切速率的依赖性很强，因此，在模具设计中大都采用浇口很小的浇注系统，比如：点浇口，侧浇口等等。塑料ABS的一些注塑工艺参数见表1。表1 ABS注塑工艺参数注射机类型螺杆式保压力（MPa）3070螺杆转数（r/min）2060注射时间（s）35喷嘴形式直通式保压时间（s）1530喷嘴温度（）180260冷却时间（s）1030模具温度（）4085成型周期（s）3070注射压力（MPa）601002.2 塑件的结构和尺寸精度 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸相符合程度，即获得塑件尺寸的准确度。塑件的尺寸精度与模具的制造精度，模具的磨损程度，塑件收缩率的波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和墨迹的结构形式等有关，因此，塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。根据任务书要求该塑件精度等级为7级。 图1 接水盒注射件零件尺寸图2.3计算塑件的体积和重量计算塑件的质量是为了选用注射机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V=68.8cm3计算塑件的质量：根据设计手册查得ABS的密度为=1.02-1.05g/cm3,故零件的质量为：=68.8cm31.05g/cm3=72g；2.4脱模斜度和壁厚圆角 脱模斜度大小与塑件的形状、壁厚和收缩率有关，由表2-2-5可查得ABS的脱模斜度 型腔40120,型芯351 脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定；塑件内孔，以型芯小端为准，尺寸符号图样要求，斜度由扩大方向取得；塑件外形，以型腔（凹模）大端为准，尺寸符合图样要求，斜度由缩小方向取得，一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。当要求开模后塑件留在型腔内时，塑件内表面的脱模斜度应大于塑件外表面的脱模斜度。塑件壁厚和圆角选择。2.5模塑成型工艺热塑性材料的注射成形工艺过程如下：（1）预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模塑件送下工序（2）清 理 嵌 件、预 热；清 理 模 具、涂 脱 模 剂放 入 嵌 件合 模注 射2.6机械性能分析该零件属于腔类注塑件，使用时无特殊受力要求，但是需要有较好的冲击强度、耐腐蚀性和尺寸稳定性。塑件选用ABS材料能很好的符合塑件机械性能的要求，成型塑件的性能可以实现。通过综合分析可以看出，注射成型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。 3 确定注射成型机的型号和规格根据制品的生产批量（大批量生产）及尺寸精度的要求，确定型腔数为1，即一模一腔。型腔数目的确定型腔是指模具中成型塑件的空腔，而该空腔是塑件的复形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而已。注射成型是先闭合模具以形成空腔，然后进料成型，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。型腔数目的确定于下列条件有关：1.塑件尺寸精度型腔数越多时，精度也相对地降低，1、2级超 精 密 注 塑 件，只能一模一腔，当尺寸数目少时可以一摸两腔；3、4级的精密塑件，最多一模四腔。2.模具的制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比，从塑件成本中所占的模具费用比例看，多腔模比单腔模具低。3.注塑成型的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环周期长而且维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑模具的腔数。4.制造难度多腔模的制造难度不单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，这样就影响生产。塑料的成型收缩时受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸、大小、形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和几何形状的复杂程度。3.1计算制品的体积和质量 制品体积：V件=70.85cm3 制品质量：根据设计手册查得ABS塑胶的密度为=1.05g/cm3，因此单件制品质量为=70.851.05g=74.43.2选择注射机的型号和规格 根据计算的制品体积及质量来确定注射机的型号和规格。为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射成型需塑胶的总量最好为最大注射量的80，即 W总80W机 其中：W机注射机最大注射量（或cm3）； W总制品成型时所需的塑胶总量（或cm3）。 该制品总体积：V总=70.85cm3总质量：W总=V=70.851.05=743.3 注射机的选择注射模具是安装在注射机上的，模具与注射机应当相适应，这将关系到制件的质量，均匀性及成型周期。选择注射机时，必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机最大注射量的80%。根据塑件形状及尺寸采用一模四腔的模具结构，考虑外形尺寸、对塑件原材料的分析及注塑时所需要的压力情况，参考模具设计手册初选注射机类型XS-ZY-125型卧式注射机，其主要技术参数额定注射量：125cm3锁模力：900KN螺杆直径:42mm拉杆内间距：260360mm额定注射压力：150MPa最大开模行程：300mm注射时间：1.8s最大模具厚度：350mm塑化能力：50kg/h最小模具厚度：200mm螺杆转速:10140r/min定位孔直径:100mm喷嘴球半径:SR12mm喷嘴孔直径:4mm3.4塑料注射工艺参数的确定ABS的成型工艺参数可作如下选择。试模时，可根据实际情况作适当的调整。注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度t1， 190；中段温度t2， 220；前段温度t3， 210；喷嘴温度： 200；模具温度： 80；注射压力： 100MPa；注射时间： 3秒；保压时间： 20秒；冷却时间： 30秒； 4 注射模的结构设计 注射模结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列方式、浇注系统设计、模具工作零件的设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计、模具结构零件设计等内容。4.1 分型面的选择分型面是动定模具的分界面，即打开模具取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成形零件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切联系。实际的模具结构有三种情况：型腔完全在动模一侧；型腔完全在定模一侧；型腔各有一部分分别在动定模中。分型面的选取不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及到模具结构与制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则是：保证塑件质量，便于制品脱模和简化模具结构。同时在选择分型面时考虑以下因素：（1）不影响塑件的尺寸精度和外观；（2）尽量简单，避免复杂形状，使模具制造困难；（3）不妨碍脱模和抽芯；（4）有利于浇注系统的合理设置；（5）尽可能与料流的末端重合，有利于排气。分型面的位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和工型腔；这是分型面选择的首要原则。由于塑件为腔类零件，分型面大多选则在腔口部，由于塑件凸缘处有卡钩，为方便设计侧抽芯机构，主分型面选择在图2所示处。 图2 主分型面4.2确定型腔数目及配置 塑件形状较为复杂，本注射模设计采用一模一腔，中心点浇口进料。 4.3浇注系统的设计浇注系统是指塑料从注射机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料融体的流动通道。它的作用是将塑料融体顺利的充满型腔的各个部位，并在填充及保压过程中，将注塑压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、内在质量优良的塑件。浇注系统的设计原则：能顺利地引导熔融塑料充满型腔，不产生涡流，又有利于型腔内气体的排出。在保证成型和排气良好的前提下，选取短流程，少折弯，以减小压力损失，缩短填充时间。尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯位移或变形及金属嵌件偏移。浇口料易清楚，整修方便，无损塑件的外观和使用。浇注系统流程较长或需要开设两个以上浇口时，由于浇注系统的不均匀收缩导致塑件翘曲变形，应设法予以防止。在一模多腔时，应使各腔同步连续充浇，以保证各个塑件的一致性。合理设计冷料穴、溢料槽，使冷料不直接进入型腔及减少毛边的负作用。在保证塑件质量良好的前提下，浇注系统的断面和长度应尽量取小值，以减少对塑料的占用量，从而减少回收料。4.3.1主流道设计主流道与注射机喷嘴在同一轴线上。在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直于分型面。根据设计手册查的XS-ZY-125 型注射机喷嘴的有关尺寸： 喷嘴前端孔径：d2=4； 喷嘴前端球面半径：R1=13mm； 根据模具主流道与喷嘴关系： R=R1+（12）mm d=d2+(0.31)mm 取主流道球面半径：R=15mm; 取主流道的小端直径d=4.5mm；为了方便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成正圆锥形，其斜度为24，这里取3，将主流道设计成圆锥形，查表得主流道大端直径D=8mm。为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=1mm的圆弧过渡。主流道衬套设计时应注意一下事项：对于小型注塑模，可将主流道衬套与定位环设计成一个整体，但在多数情况下均匀分开设计；主流道衬套应选用优质钢T8A等），热处理后硬度为5357HRC；衬 套 的 长 度 应 与 定 模 配 合 部 分 的 厚 度 一 致，主 流 道 口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且会压坏模具。 图3 主流道形状及其与注射机喷嘴的关系为了减少熔体充模时的压力损失和塑胶损耗，应尽可能地缩小主流道的长度，这里主流道长度L取74mm。4.3.2浇口设计浇口又称进料口或内流道，它是分流道与塑件之间的狭窄部分，也是浇注系统中最短小的部分。它能使分流道输送来的熔融塑料的流速产生加速度，形成理想的流态，顺序、迅速地充满型腔，同时还起着封闭型腔防止熔料倒流的作用，并在成型后便于使浇口与塑件分离。浇口是指连接分流道和型腔的进料通道，它是浇注系统中截面尺寸最小且长度最短的部分。浇口的作用表现为：塑料熔体通过浇口时剪切速率增高，粘度降低，有利于充型；同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高、粘度降低，从而提高了塑料的流动性，有利于充型；另外在注射过程中，塑料充型后在浇口处及时凝固，防止熔体的倒流；成型后也便于塑件与整个浇注系统的分离。浇口的尺寸过小会使压力损失增大，冷凝加快，补缩困难；浇口的尺寸过大，浇口周围产生过剩的残余应力，导致产品变形或破裂，且浇口的去除困难等。浇口的形状、尺寸和进料位置对塑件的质量影响很大。浇口的设计与塑料的品种、塑件形状、塑件壁厚、模具结构及注射成型工艺参数等有关。对浇口总的设计要求是：要使塑料熔体以较快的速度进入并充满型腔，同时在型腔充满后适时冷却封闭。一般要求浇口截面小、长度短。实际使用时，浇口的尺寸常常需要通过试模，按成型情况酌情修正。浇口位置选择的正确与否，对塑件质量影响很大，选择不当时会使塑件产生变形、熔接痕、凹陷、裂纹等缺陷。一般来说，浇口位置选择要遵循以下原则：浇口位置的设置应使塑料熔体填充型腔的流程最短、料流变向最少。校核流动比。若流动比小于允许值，则塑件大致上能够成型；若流动比超过允许值，会出现充型不足，这时应调整浇口位置或增加浇口数量，增大流道直径或厚度。浇口位置的设计应有利于排气和补缩。 浇口位置的设置应减少或避免产生熔接痕、提高熔接痕的强度。 浇口位置的选择要避免塑件变形。 浇口位置的设置应避免引起熔体破裂。 浇口位置的设置应防止型芯变形。 浇口位置的设置应考虑塑件的外观。 浇口与塑件连接处应做成R0.5的圆角或0.545的倒角，并防止在分离浇注系统时把塑件剪裂。浇口与分流道的连接处一般做成3045的斜角，并以R1R2的圆角与分流道底面相交，以便熔体流动并减小压力损失。侧浇口适用于各种形状及一模多腔的塑件，它是最常用的一种形式。其优点是：去浇口方便，残留痕迹小；熔体流速高；翘曲变形比直接浇口小；宜成型薄壁、复杂形状塑件。缺点是：注射压力损失大；保压补缩作用比直接浇口小；对壳形塑件排气不方便，易产生熔接痕。 图4 浇口简图 4.4冷却系统的设计由于制件投影面积相对较大，同时属于深腔类零件，为保证塑件能在同一温度均匀注射成型，同时提高生产效率，对于冷却系统有很高的要求。再次注射模中采用型芯、型腔同时进行冷却的设计方式。通过对型芯、型腔同时进行冷却，模具的注射温度得到很好的保证。平均壁厚均为2mm，确定冷却水孔直径为10mm。图5 定模型腔冷却水路 图6 主型芯冷却水路 4.5成型零部件的设计 注射模的成型零部件是指构成模具型腔的零件，通常包括型腔（凹模）、型芯（凸模），以及各种成型杆和成型镶块。按功能划分，成型零部件可分为安装部分和工作部分。安装部分起安装和固定成型零件的作用；工作部分与塑料直接接触，用来成型塑件。成型零部件工作部分的形状和尺决定塑件的形状和尺寸。模具采用一模一腔的结构形式。由于ABS材料有腐蚀性，制件较为复杂，型腔结构采用整体式结构，便于加工,节约成本，材料采用国产T10A预硬钢。型芯采用整体嵌入式结构，利于更换调整，便与热处理，材料采用40Cr钢。4.5.1型腔和型芯的工作尺寸计算 本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均磨损量、平均制造公差和平均收缩率来计算。 型芯高度的尺寸计算公式： （4-2） 型芯径向尺寸计算公式： （4-3） 型腔深度尺寸计算公式： （4-4） 型腔径向尺寸计算公式： （4-5）其中为模具型芯的高度尺寸；为模具型芯的径向尺寸；为模具型腔的深度尺寸；为模具型腔的径向尺寸。经过查表知ABS材料的收缩率为0.40.6，因此平均收缩率为0.5，由于塑件尺寸较小，精度中等，所以模具制造公差取/5，X取2/3。型芯的径向长度尺寸为161.50-0.05，径向宽度尺寸为1070-0.05，型芯的高度尺寸980-0.05。型腔径向宽度尺寸为1210+0.05,长度尺寸为1900+0.05，深度尺寸为580+0.05。4.5.2计算动模垫板厚度 （4-6） F=AP （4-7） H动模垫板厚（mm）； K修正系数，取0.60.7； F动模垫板受的总压力（N); L支撑块间距（mm）； B动模垫板宽度（mm）； 弯曲许用应力（MPa）； A塑件及浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）； P型腔压力，一般取3045MPa； 所以动模垫板厚度h为1530mm，该处取厚度为20mm。 4.5.3计算型腔侧壁和底板厚度塑胶模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，所以应具有足够的刚度和强度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，会因强度不够而产生塑件变形甚至破坏；也可能会因为刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，不仅降低了尺寸精度，而且还影响了其顺利脱模；所以，为了保证足够的强度和刚度采用了动模型腔版。 型腔侧壁厚度的计算 根据型腔长度L=300mm，型腔宽度B=224mm，型腔高度H=70mm， （4-8） 由于c由L/a决定，c=0.93；p取3045MPa，这里取35MPa；弹性模量E=2.1MPa；允许变形量取0.6 所以代入上式得，S=128.65mm。底板厚度的计算查表得: （4-9） 因为L/b=60/60=1,查表知系数c值，c=0.0272；p取2440MPa，取35MPa；弹性变量E=2.1MPa；允许变形量取0.6，代入公式得h=304.32mm。4.6推出方式的设计 顶出机构的结构因塑件的脱模要求的不同而不同，但是对顶出机构所能达到的要求是一致的，也就是使塑件在顶出过程中不会损坏变形，保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的动模内。其中，一次顶出机构是最常用的顶出机构，此机构只需一次动作就能是塑件脱模。本模具选用复合推杆一次顶出机构。 脱模力的计算 计算正压力 设计步骤： 参数：E=2900N/ cm2;S=0.006；t=0.513；=2.5；R=1.5;m（帕松比）=0.38 P=EStcos/R（1-m）=13.3MPa （4-10） P正压力（MPa）； E塑件的弹性模量（N/ cm2）； S成型收缩率（mm/mm）； t塑件平均壁厚（）； 脱模斜度（o）； R凸模半径（）； m塑胶的帕松比，约为0.380.39。 初始脱模力的设计步骤: 参数：E=2900N/ cm2;S=0.006;t=0.713；L=2.2；f=0.3；m=0.38 Q=2tESLF/(1-M)(1+F)=80.52N （4-11） Q脱模力（N）; E塑胶弹性模量（N/ cm2）; S塑胶平均收缩率（mm/mm）； t塑件壁厚（）； L包容凸模的长度（）； f塑胶与钢的摩擦系数； m塑胶的帕松比。 顶杆直径的设计步骤： 参数：=0.5；L=14；n=2；E=2900N/2;Q=80.52N d=（642t2Q/n3E）1.2 （4-12） d圆形顶杆直径（）； 顶杆长度系数（约为0.7）； L顶杆长度（）； Q总脱模力（N）； n顶杆数量； E顶杆材料的弹性模量（N/2）； 对钢来说，E=2.1107。 顶杆的应力校核的设计步骤： 参数：Q=80.52N;n=4；d=1.2154；s=29002 =4Q/nd2 （4-13） Q总脱模力（N）; n顶杆数量； d圆形顶杆直径（）； 顶杆应力（N/2）； 顶杆钢材的屈服极限强度（N/2）； 一般中碳钢： =32000N/2 合金结构钢： =42000N/2 计算结果： =13.75N/2 推件板厚度的设计步骤： 参数：y=0.01；B=25；L=4.6；Q=80.52N;E=2900N/2 H=0.54L(Q/EBy)=1.105 （4-14） L顶杆间距（）； Q总脱模力（N）； E钢材的弹性模量（N/2）； 一般中碳钢 E=2.1107； B顶杆宽度（）； y顶杆允许最大变形量（）。 顶杆应布置在脱模力最大处，以保证塑件被推出时其受力是平衡的，并且推出平稳、不变形。4.7确定导向机构 为了便于设计制造以及维修方便，所以选导柱、导套作导向机构；为了使模具在开模时推杆能够顺利顶出制件，减少推杆与模板的碰撞与摩擦，提高模具寿命，所以用四根推杆导柱进行导向。为了安装方便，采用等直径对称分布，模具外侧作标记形式。 又为了便于加工导柱、导套安装孔，和获得较好的经济效益，结合塑件的尺寸，为了保护型芯不受损坏，因此导柱设在动模一侧，也就是常说的正装。 导柱和导套的分布见模具总装图，导柱和导套的配合精度为H5/h6的间隙配合，导套和模板配合精度为H5/n6。4.8侧向抽芯机构的设计接水盒侧面与开模垂直方向上设计有圆孔及卡钩，需要采取侧抽芯动作，先向四边侧向抽出，然后才可能通过脱与固定在定模型腔上的斜滑块有相对运动，斜导柱设计在拉料板上，拉料板与定模型腔之间设计有矩形弹簧以保证第二次开模能够开模，从而斜导柱对底孔型芯进行侧抽动作。模机构将塑件从动模型芯推出。4.8.1相关计算（1） 抽芯距的计算 S抽= Sc+3=5 （2） 抽芯力的计算 抽芯力的计算跟脱模力的计算方法一样。型芯脱模力F1，参考塑料注射模结构与设计式9-1得F=AP(cos-sin)所以= 4452.8310-6107 /（0.1cos1-sin1)=2895.66N =1+2+3+4+5+6+7=4452.83 mm21=31 2=194.682=(15-14)4=1356.483=23 5=361.14=A2=1356.485=31 5=486.76=40 2.5=3147=35 3.5=384.65-塑件包裹型芯的面积，mm2-塑件对型芯单位面积上的包紧力；模内冷却的塑件，p取0.8107Mpa -1.2107Mpa-塑件对钢的摩擦系数，为0.1-0.3-脱模斜度4.8.2斜导柱设计（1） 参考文献2附录F，选取斜导柱为18mm =20（2） 由于抽拔方向与开模方向垂直，斜导柱所需有效长度41.5mm，总长计算得83mm。（3）斜导柱弯曲力计算抽拔方向与开模方向垂直，斜导柱弯曲力=2895/cos20(1-20.5tan20-0.5)=1253 N1500N 校核合格（4）滑块、弹顶块、楔紧块及定位装置的设计，见装配图。 滑块1由楔紧块压紧，斜导柱导向。弹顶块由锁块压紧。5 型芯、型腔的加工工艺分析型芯如下图5-1所示 图7 型芯 型芯加工工艺分析，由于型芯为方形，所以用用铣床直接粗铣、精铣至所要求尺寸。型腔如下图5-2所示： 图8 型腔 型腔加工工艺分析，型腔镶块先用数控加工中心加工好产品的六个成形面，产品成形面的中间拐弯处直接加工直到满足模具尺寸要求，两端承口及关料口部分应该留有车床精加工余量，因为产品圆度要求比较高。其他定位孔及顶针孔，都应该在加工中心一次性加工出来。 6 注射机校核6.1注射压力的校核注射压力的额定压力Pe=172MPa，塑胶成型时所需要的压力Po=100MPa，PekPo=125MPa，K=1.25满足要求。6.2锁模力的校核锁模力需满足FKoAPA塑件和流道凝料在分型面的射影面积（2）；F注射机额定锁模力，XS-ZY-60型，锁模力为300Kn；Ko锁模力安全系数，这里取1.1；P型腔的平均压力，这里取25。投影面积计算：AnA+A1.35nAA单个塑件在分型面上的投影面积；A流道凝料在分型面上的投影面积；N型腔数；A=302-152=2119.6221.22A=1.3521.22=57.242FKoAP=1.157.24251354N 满足要求。6.3模具厚度H与注射机闭合高度的校核H注射机允许最小模厚，200；注射机允许最大模厚，350；而这里的模具闭合高度为320，因为其值在200和350之间，所以满足要求。6.4注射机开模行程的校核 因为所选的注射机的锁模机构为液压，其开模行程由连杆机构的最大冲程决定，与模厚无关。从模具中取出塑件所需的最小开模距离H必须小于注射机移动模板的最大行程S,即满足下式：S+（510）S注射机移动模板的最大行程，这里S取1100； 脱模距离（顶出距离）， 这里取60； 包括浇注系统凝料在内的塑件高度， 这里取128；则+10=60+128+10=198730所以能满足要求。6.5模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为360240，因此能满足安装要求。 注射机喷嘴头部一般为球